Avaliação da capacidade de fixação de fósforo pelo solo

Phosphate "fixation" is the convertion of soluble into insoluble phosphate in the soil. There are many factors conditioning phosphate fixation by soil such as reactions originating less soluble compounds (phosphates of iron, aluminum, calcium, magnesium, etc.), PO4-3 adsorption by the colloidal fraction of soils, PO4-3 absorption by the soil microflora, etc. Certain soils of the state of São Paulo (Brazil) are relatively rich in both iron and aluminum oxides. PO4-3 fixation, using P31 and P32 has been verified by researchers, specially with "Terra Roxa". The known methods for fixation evaluation are conventional as this depends on phosphate solution concentration, pH, time of contact between soil and solution, relation of sample weight to solution volume, shaking time, etc. In this experiment, the following conventional method was used: 4 g of soil were shaken for 15 minutes at 30-40 rpm, in 300 ml Erlenmeyer flask in a Wagner shaking machine, together with 100 ml of 0,03 normal phosphate solution (being 0,01 normal as PO4-3 contributed by H8PO4 and 0,02 normal as PO4-3 from KH2PO4). After shaking it was set aside for 24 hours and then filtered. Phosphate was determined in a suitable aliquot of both the original solution (blank) and the soil extract, by the vanadomolibidic-phosphoric acid method. From phosphate concentration in the blank minus phosphate concentration in the soil stract the rate of fixation by 100 g of soil was calculated. The data obtained show that "Terra Roxa" and "Terra Roxa Misturada" have a fairly high PO4-3 fixation capacity, varying from 10 to 24 milliequivalents of PO4-3 per 100 g of soil.

Optimierung der Extraktion von Naturstoffen aus Bodenbakterien und filamentösen Pilzen

Der Begriff der Aufarbeitung beschreibt die verfahrenstechnischen Grundoperationen zur Isolierung des im Fermenter enthaltenen Wertproduktes. Bei der mikrobiellen Herstellung verschiedenster Produkte ist die Aufarbeitung aber der kosten- und arbeitsintensivste Faktor, so dass Optimierungen hinsichtlich der Effizienz wichtig sind. Die vorliegende Arbeit wurde im Helmholtz-Zentrum für Infektionsforschung angefertigt. Die Arbeitsgruppe Mikrobielle Wirkstoffe beschäftigt sich mit der Suche nach neuen antibiotisch wirkenden Sekundärmetaboliten aus Bodenbakterien und filamentösen Pilzen. Die Feststoff- Flüssig- Extraktion wird dabei zur Isolierung der Sekundärmetabolite genutzt. Das Myzel wird standardmäßig im Labormaßstab mit einer 30-minütigen Extraktion im Ultraschallbad behandelt. Die durchgeführten Versuche zeigen jedoch, dass andere Methoden des Leistungseintrages weniger Zeit beanspruchen, höhere Substanzausbeuten hervorbringen können und geringere Lösungsmittelvolumen zur Extraktion der Sekundärmetabolite genutzt werden können. Doch neben den genannten Vorteilen zeigte sich auch, dass der Verschmutzungsgrad mit intrazellulären Substanzen durch den mechanischen Energieeintrag zunehmen kann. (...) Neben der Feststoff- Flüssig- Extraktion des Myzels spielt auch die Extraktion eines standardmäßig eingesetzten Adsorberharzes XAD16 in der Arbeitsgruppe MWIS eine große Rolle. Dies wird zur Adsorption der Sekundärmetabolite aus der Fermentationsbrühe oder Überstand genutzt, nach der Fermentation mittels Filtration abgeerntet und anschließend extrahiert. Für diesen Schritt wurden verschiedene Downstreammethoden mit unterschiedlichen Lösungsmittelvolumen und Extraktionszeiten hinsichtlich der Substanzausbeute untersucht. (...)

A soro-aglutinação das Leishmanias

The first agglutination experiments (Tables 1 and 2) showed that the serum obtained with any one strain of Leishmania, agglutinates all the others even of another species. This finding reveals the existence of a common antigen. However as the titre of agglutination did not permit a sharp differentiation of species we tried the adsorption method. The first adsorption tests made demonstrated differences in antigenic constitution between a strain of. L. donovani on one hand and strains of L. tropica or L. brasiliensis on the other. Further experiments in which L. chagasi was tested against the other species revealed that the former was antigenically different from the others. These tests were performed by adsorbing an anti-chagasi serum with organisms belonging to the other species or, conversely, adsorbing with L. chagasi sera prepared against the other species (See Tables 9 to 24). On the other hand, the adsorption of a serum prepared against one strain of l. chagasi by another of the same species showed that they had identifical antigenie constitution. These findings suggested the possibility of separating different species of Leishmania by this method. However, tests to separate the other species from one to another gave inconclusive results. (See Tables 27 to 35). It was soon observed that all the strains of L. chagasi were of recent isolation while all the others had been maintained in artificial culture media for a long time. We were led to believe that this condition was responsible for the differences in behaviour encountered. Accordingly, recently isolated strains of L. brasiliensis and L. donovani were tested and shown to be antigenically similar to strains of L. chagasi also recently isolated. The conclusion may be drawn that all strains have the same antigenic constitution when freshly isolated. It has been noted that when a serum which has been prepared against a freshly isolated is adsorbed with an old strain, the amount of agglutinins left free, is much smaller than when a serum prepared against an old strain is adsorbed with a newly isolated strain. At first, we thought to explain this by the low titre of the serum. However, the amount of agglutinins left free was not larger when higher titre serum was tested. The results do not corroborate the view of a special antigen being present in recently isolated strains (vi antige) but rather that the phenomenon is dependent on differences of the amount of the common antigen, more abundant in recent strains. In order to make this clear, experiments were made in which equal amounts of a serum prepared against a newly isolated strain were adsorbed by equal amounts, by weight, of, on one hand, a new strain, and the other an old strain. The resulting adsorbed sera were then titrated. (Table 44). Results showed that newly isolated strains adsorb a larger amount of agglutinins (Tables 44, 45). Two hypothesis have bem advanced to explain the stronger adsorbing qualities of the newly isolated strains. 1° - these strains possess larger amounts of the common antigen and 2° - they contain a vi antigen which adsorbed by the new strain together with the common antigen is the cause of their larger adsorbing capacity. To find out which of the two hypothesis corresponds to the reality a new experiment was made, similar to the one summarized in table 44. The adsorbed sera were made to act on a recently isolated strain as well as on an old one. The latter, not containing the vi antigen, the difference seen when sera act on new strains should not be observed here in the case of this antigen being responsible for the differences in adsorbing properties. The difference persisting, the indication would be that the greater adsorbing capacity of recently isolated strains was really related to larger amounts of the common antigen present (Tables 46 and 47). The results of the experiment excluded the possibility of the vi antigen being responsible. Other experiments, (Tables 48 to 53) using a 3 year old strain, demonstrated the modification in its antigenic constitution during the period it was maintained in cultures.

Emprêgo do teste químico para o estudo da eliminação das gonadotropinas durante o ciclo menstrual

A chemical test previously described for the diagnosis of pregnancy was applied to the study of the excretion of gonadotropin in the urine during menstrual cycle. The chemical test is based on the selective adsorption by kaolim of the reducing substances biologically related to urinary gonadotropin. The active substance when acidified to pH 4.0 is adsorbed by the kolin and eluated with O.1N sodium hydroxide. The alkaline solution is treated by Somogyi's copper reagent and the excess not reduced is titrated by 0.005 N sodium thiosulfate. Gonadotropin is quantitatively addorbed by kaolin at pH 4.0 and eluated by alkaline solution as previously demonstrated by the A. (1). In the present paper the complete menstrual cycle was studied daily. It was observed that normally there are two distinct maxima of excretion. This study is based on 11 normal cycles (24-30 days) and 34 abnormal ones. Normal cycles showed a intramenstrual estrogens elimination from 200 to 260 mice units determinated by the Allen - Doisy full estrus smear test. The abnormal cycles belonging also to normal women showed much less estrogen excretion (14 to 25 mice units) Table II). In those cases with decreased estrogen excretion no fall in the curve after 14 th. day was observed. The A. suggest that the peaks of gonadotropin excretion is not related to the oculation but possibly due, the first one, to the follicle stimulating hormone and the second to the luteinizing hormone of hormone stimulating of the inerstitial tissue.

Occurrence and bioaccumulation study of PCDD and PCDF from mineral feed additives

Occurrence of polychlorinated dibenzo-p-dioxins (PCDDs) and polychlorinated dibenzofurans (PCDFs) was evaluated in sepiolite as a widely employed binder and anti-caking agent for animal feed. Also, naturally contaminated kaolinitic clay was used for comparative purposes. Since sepiolite shows remarkable adsorption properties, particular interest was paid to the extraction steps as they become critical for the final determination of these pollutants in such matrixes. Furthermore, classical Soxhlet extraction using different extracting strategies as well as acid treatment were carried out with simultaneous liquid-liquid extraction. Results obtained depended on the extraction procedure applied. Acid treatment or Soxhlet extraction using a mixture of toluene:ethanol as solvent allowed to reach the minimum requirements of recovery rates. However, Soxhlet extraction using a mixture cyclohexane:toluene as extracting solvent did not allow to comply with minimum specifications for recovery. Significant differences were obtained in TEQ units when acid treatment was applied in comparison to Soxhlet extraction. This fact can be explained because the use of drastic acid conditions allows removing strongly adsorbed analytes which can be uniquely extracted after a total destruction of the crystalline structure of sepiolite. On the contrary, Soxhlet extraction was not able to destroy the structure of sepiolite and as a consequence the PCDDs/Fs were strongly adsorbed in the internal structure of the mineral. From biological point of view the availability of these toxicants constitutes a critical aspect playing an important role in the final decision choosing particular analytical procedures. Then, acid conditions in the digestive tract should be taken into account. In this scenario, a bioaccumulation study was conducted to evaluate the transference of PCDDs/PCDFs from the sepiolite into the animal tissues when fed with feed containing sepiolite. To this end, chickens were used as a model to examine the bioavailability of PCDDs/PCDFs. Four groups of chickens were exposed through their diet to a control feed, feed with 3% w/w sepiolite as additive, feed contaminated with PCDDs/PCDFs at concentration around 2.8 pg WHO-TEQ/g and feed with 2% of a contaminated kaolinitic clay (460 pg TEQ/g mineral). Livers of the four studied groups were analyzed throughout the exposure period. Results of this trial showed that the performance of broilers was not affected by the presence of dioxins at levels tested, and chickens did not show any abnormal behaviour. Dioxins intentionally added to the diet were absorbed and accumulated in the liver in a significant manner, whereas the PCDDs/Fs from sepiolite were not available for chickens since livers from broilers fed 3% sepiolite presented similar WHO-TEQ values than those from broilers fed control diet.

The potassium impermeable apical membrane of insect epithelia: a target for development of safe pesticides

Columnar cell apical membranes (CCAM) in series with goblet cell apical membranes (GCAM) form an electroosmotic barrier separating the midgut lumen from epithelial cell cytoplasm. A unique K+ ATPase in GCAM generates three gradients across this barrier. A greater than 180 mV electrical gradient (lumen positive) drives amino acid uptake through voltage-dependent K+ symports. A greater than 1000-fold [H+] gradient (lumen alkaline) and a greater than 10-fold [K+] gradient (lumen concentrated) are adaptations to the high tannin and high K+ content, respectively, in dietary plant material. Agents which act on the apical membrane and disrupt the PD, H+, or K+ gradients are potential insecticides. Insect sensory epithelia and mammalian stria vascularis maintain similar PD and K+ gradients but would not be exposed to ingested anti-apical membrane insecticides. Following the demonstration by Sacchi et al. that Bacillus thuringiensis delta-endotoxin (Bt) induces specifically a K+ conductance increase in CCAM vesicles, we find that the K+ channel blocking agent, Ba2+, completely reverses Bt inhibition of the K+-carried short circuit current in the isolated midgut of Manduca sexta. Progress in characterizing the apical membrane includes finding that fluorosulfonylbenzoyladenosine binds specifically to certain GCAM polypeptides and that CCAM vesicles can be mass produced by Ca2+ or Mg2+ precipitation from Manduca sexta midgut.

Pollution and pollutant transport in the geosphere - An introduction to the symposium

Environmental research in earth sciences is focused on the geosphere, i.e. (1) waters and sediments of rivers, lakes and oceans, and (2) soils and underlying shallow rock formations,both water-unsaturated and -saturated. The subsurface is studied down to greater depths at sites where waste repositories or tunnels are planned and mining activities exist. In recent years, earth scientists have become more and more involved in pollution problems related to their classical field of interest, e.g. groundwater, ore deposits, or petroleum and non-metal natural deposits (gravel, clay, cement precursors). Major pollutants include chemical substances, radioactive isotopes and microorganisms. Mechanisms which govern the transport of pollutants are of physical, chemical (dissolution, precipitation, adsorption), or microbiological (transformation) nature. Land-use planning must reflect a sustainable development and sound scientific criteria. Today's environmental pollution requires working teams with an interdisciplinary background in earth sciences, hydrology, chemistry, biology, physics as well as engineering. This symposium brought together for the first time in Switzerland earth and soil scientists, physicists and chemists, to present and discuss environmental issues concerning the geosphere.

El suro com a adsorbent del plom i el poloni

S’ha estudiat la utilització del suro com a adsorbent de metalls i radionúclids, com el plom i el poloni. Aquesta metodologia es pot aplicar en diferents camps, principalment per la separació d’aquests elements tant per a la seva posterior anàlisi com per l’eliminació i descontaminació en medis naturals. El suro és un bon adsorbent del plom, ja que de promig n’adsorbeix un 80%, i existeix dependència amb la relació superfície – volum del suro. La capacitat de càrrega màxima, a partir de les vuit hores, correspon al suro de diàmetre de partícula de 0.5 a 1 mm, amb un valor proper a 6·10-2 mmol Pb/g suro. El poloni presenta una eficiència d’adsorció menor a la del plom, d’un 50% del poloni present en la solució de càrrega inicial. Del present treball es pot concloure que el suro és un bon material adsorbent per a metalls i/o radionúclids, i per tan pot ser emprat com a una tècnica de separació i/o recuperació alternativa a les actualment establertes, sent més econòmica i biodegradable.

Geochemistry of highly acidic mine water following disposal into a natural lake with carbonate bedrock

Acid mine drainage (AMD) from the Zn-Pb(-Ag-Bi-Cu) deposit of Cerro de Pasco (Central Peru) and waste water from a Cu-extraction plant has been discharged since 1981 into Lake Yanamate, a natural lake with carbonate bedrock. The lake has developed a highly acidic pH of similar to 1. Mean lake water chemistry was characterized by 16,775 mg/L acidity as CaCO(3), 4330 mg/L Fe and 29,250 mg/L SO(4). Mean trace element concentrations were 86.8 mg/L Cu, 493 mg/L Zn, 2.9 mg/L Pb and 48 mg/L As, which did not differ greatly from the discharged AMD. Most elements showed increasing concentrations from the surface to the lake bottom at a maximal depth of 41 m (e.g. from 3581 to 5433 mg/L Fe and 25,609 to 35,959 mg/L SO(4)). The variations in the H and 0 isotope compositions and the element concentrations within the upper 10 m of the water column suggest mixing with recently discharged AMD, shallow groundwater and precipitation waters. Below 15 m a stagnant zone had developed. Gypsum (saturation index, SI similar to 0.25) and anglesite (SI similar to 0.1) were in equilibrium with lake water. Jarosite was oversaturated (SI similar to 1.7) in the upper part of the water column, resulting in downward settling and re-dissolution in the lower part of the water column (SI similar to -0.7). Accordingly, jarosite was only found in sediments from less than 7 m water depth. At the lake bottom, a layer of gel-like material (similar to 90 wt.% water) of pH similar to 1 with a total organic C content of up to 4.40 wet wt.% originated from the kerosene discharge of the Cu-extraction plant and had contaminant element concentrations similar to the lake water. Below the organic layer followed a layer of gypsum with pH 1.5, which overlaid the dissolving carbonate sediments of pH 5.3-7. In these two layers the contaminant elements were enriched compared to lake water in the sequence As < Pb approximate to Cu < Cd < Zn = Mn with increasing depth. This sequence of enrichment was explained by the following processes: (i) adsorption of As on Fe-hydroxides coating plant roots at low pH (up to 3326 mg/kg As), (ii) adsorption at increasing pH near the gypsum/calcite boundary (up to 1812 mg/kg Pb, 2531 mg/kg Cu. and 36 mg/kg Cd), and (iii) precipitation of carbonates (up to 5177 mg/kg Zn and 810 mg/kg Mn: all data corrected to a wet base). The infiltration rate was approximately equal to the discharge rate, thus gypsum and hydroxide precipitation had not resulted in complete clogging of the lake bedrocks. (C) 2010 Elsevier Ltd. All rights reserved.

On the use of reporter bacteria for measuring availability of organic contaminants

Natural environments are constantly challenged by the release of hydrophobic organic contaminants, which represent a threat for both the ecosystem and human health. Despite a substantial degradation by naturally occurring micro-organisms, a non negligible fraction of these pollutants tend to persist in soil and sediments due to their reduced accessibility to microbial degraders. This lack of 'bioavailability' is acknowledged as a key parameter for the natural and stimulated clean-up (bioremediation) of contaminated sites. We developed a bacterial bioreporter that responds to the presence of polyaromatic hydrocarbons (PAHs) by the production of the green fluorescent protein (GFP), based on the PAH-degrading bacterium Burkholderia sartisoli. We showed in this study that the bacterial biosensor B. sartisoli strain RP037 was faithfully reporting the degradation of naphthalene and phenanthrene (two PAHs of low molecular weight) via the production of GFP. What is more, the magnitude of GFP induction was influenced by change in the PAH flux triggered by a variety of physico-chemical parameters, such as the contact surface between the pollutant and the aqueous suspension. Further experiments permitted to test the influence of dissolved organic matter, which is an important component of natural habitats and can interact with organic pollutants. In addition, we tested the influence of two types of biosurfactants (tensio-active agents produced by living organisms) on phenanthrene's degradation by RP037. Interestingly, the surfactant's effects on the biodegradation rate appeared to depend on the type of biosurfactant and probably on the type of bacterial strain. Finally, we tagged B. sartisoli strain RP037 with a constitutively expressed mCherry fluorescent protein. The presence of mCherry allowed us to visualize the bacteria in complex samples even when GFP production was not induced. The new strain RP037-mChe embedded in a gel patch was used to detect PAH fluxes from a point source, such as a non-aqueous liquid or particles of contaminated soil. In parallel, we also developed and tested a so-called multiwell bacterial biosensor platform, which permitted the simultaneous use of four different reporter strains for the detection of major crude oil components (e.g., saturated hydrocarbons, mono- and polyaromatics) in aqueous samples. We specifically constructed the strain B. sartisoli RP007 (pPROBE-phn-luxAB) for the detection of naphthalene and phenanthrene. It was equipped with a reporter plasmid similar to the one in strain RP037, except that the gfp gene was replaced by the genes luxAB, which encoded the bacterial luciferase. The strain was implemented in the biosensor platform and detected an equivalent naphthalene concentration in oil spilled-sea water. We also cloned the gene for the transcriptional activator AlkS and the operator/promoter region of the operon alkSB1GHJ from the alkane-degrader bacterium Alcanivorax borkumensis strain SK2 in order to construct a new bacterial biosensor with higher sensitivity towards long-chain alkanes. However, the resulting strain showed no increased light emission in presence of tetradecane (C14), while it still efficiently reported low concentrations of octane (C8). RÉSUMÉ : Les écosystèmes naturels sont constamment exposés à nombre de contaminants organiques hydrophobes (COHs) d'origine industrielle, agricole ou même naturelle. Les COHs menacent à la fois l'environnement, le bien-être des espèces animales et végétales et la santé humaine, mais ils peuvent être dégradés par des micro-organismes tels que les bactéries et les champignons, qui peuvent être capables des les transformer en produits inoffensifs comme le gaz carbonique et l'eau. La biodégradation des COHs est cependant fréquemment limitée par leur pauvre disponibilité envers les organismes qui les dégradent. Ainsi, bien que la biodégradation opère partiellement, les COHs persistent dans l'environnement à de faibles concentrations qui potentiellement peuvent encore causer des effets toxiques chroniques. Puisque la plupart des COHs peuvent être métabolisés par l'activité microbienne, leur persistance a généralement pour origine des contraintes physico-chimiques plutôt que biologiques. Par exemple, leur solubilité dans l'eau très limitée réduit leur prise par des consommateurs potentiels. De plus, l'adsorption à la matière organique et la séquestration dans les micropores du sol participent à réduire leur disponibilité envers les microbes. Les processus de biodisponibilité, c'est-à-dire les processus qui gouvernent la dissolution et la prise de polluants par les organismes vivants, sont généralement perçus comme des paramètres clés pour la dépollution (bioremédiation) naturelle et stimulée des sites contaminés. Les hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAPs) sont un modèle de COH produits par les activités aussi bien humaines que naturelles, et listés comme des contaminants chroniques de l'air, des sols et des sédiments. Ils peuvent être dégradés par un vaste nombre d'espèces bactériennes mais leur taux de biodégradation est souvent limité par les contraintes mentionnées ci-dessus. Afin de comprendre les processus de biodisponibilité pour les cellules bactériennes, nous avons décidé d'utiliser les bactéries elles-mêmes pour détecter et rapporter les flux de COH. Ceci a été réalisé par l'application d'une stratégie de conception visant à produire des bactéries `biocapteurs-rapporteurs', qui littéralement s'allument lorsqu'elles détectent un composé cible pour lequel elles ont été conçues. En premier lieu, nous nous sommes concentrés sur Burkholderia sartisoli (souche RP007), une bactérie isolée du sol et consommatrice de HAP .Cette souche a servi de base à la construction d'un circuit génétique permettant la formation de la protéine autofluorescente GFP dès que les cellules détectent le naphtalène ou le phénanthrène, deux HAP de faible masse moléculaire. En effet, nous avons pu montrer que la bactérie obtenue, la souche RP037 de B. sartisoli, produit une fluorescence GFP grandissante lors d'une exposition en culture liquide à du phénanthrène sous forme cristalline (0.5 mg par ml de milieu de culture). Nous avons découvert que pour une induction optimale il était nécessaire de fournir aux cellules une source additionnelle de carbone sous la forme d'acétate, ou sinon seul un nombre limité de cellules deviennent induites. Malgré cela, le phénanthrène a induit une réponse très hétérogène au sein de la population de cellules, avec quelques cellules pauvrement induites tandis que d'autres l'étaient très fortement. La raison de cette hétérogénéité extrême, même dans des cultures liquides mélangées, reste pour le moment incertaine. Plus important, nous avons pu montrer que l'amplitude de l'induction de GFP dépendait de paramètres physiques affectant le flux de phénanthrène aux cellules, tels que : la surface de contact entre le phénanthrène solide et la phase aqueuse ; l'ajout de surfactant ; le scellement de phénanthrène à l'intérieur de billes de polymères (Model Polymer Release System) ; la dissolution du phénanthrène dans un fluide gras immiscible à l'eau. Nous en avons conclu que la souche RP037 détecte convenablement des flux de phénantrène et nous avons proposé une relation entre le transfert de masse de phénanthrène et la production de GFP. Nous avons par la suite utilisé la souche afin d'examiner l'effet de plusieurs paramètres chimiques connus dans la littérature pour influencer la biodisponibilité des HAP. Premièrement, les acides humiques. Quelques rapports font état que la disponibilité des HAP pourrait être augmentée par la présence de matière organique dissoute. Nous avons mesuré l'induction de GFP comme fonction de l'exposition des cellules RP037 au phénanthrène ou au naphtalène en présence ou absence d'acides humiques dans la culture. Nous avons testé des concentrations d'acides humiques de 0.1 et 10 mg/L, tandis que le phénanthrène était ajouté via l'heptamethylnonane (HMN), un liquide non aqueux, ce qui au préalable avait produit le plus haut flux constant de phénanthrène aux cellules. De plus, nous avons utilisé des tests en phase gazeuse avec des concentrations d'acides humiques de 0.1, 10 et 1000 mg/L mais avec du naphtalène. Contrairement à ce que décrit la littérature, nos résultats ont indiqué que dans ces conditions l'expression de GFP en fonction de l'exposition au phénanthrène dans des cultures en croissance de la souche RP037 n'était pas modifiée par la présence d'acides humiques. D'un autre côté, le test en phase gazeuse avec du naphtalène a montré que 1000 mg/L d'acides humiques abaissent légèrement mais significativement la production de GFP dans les cellules de RP037. Nous avons conclu qu'il n'y a pas d'effet général des acides humiques sur la disponibilité des HAP pour les bactéries. Par la suite, nous nous sommes demandé si des biosurfactants modifieraient la disponibilité du phénanthrène pour les bactéries. Les surfactants sont souvent décrits dans la littérature comme des moyens d'accroître la biodisponibilité des COHs. Les surfactants sont des agents tensio-actifs qui augmentent la solubilité apparente de COH en les dissolvant à l'intérieur de micelles. Nous avons ainsi testé si des biosurfactants (des surfactants produits par des organismes vivants) peuvent être utilisé pour augmenter la biodisponibilité du phénanthrène pour la souche B. sartisoli RP037. Premièrement, nous avons tenté d'obtenir des biosurfactants produits par une autre bactérie vivant en co-culture avec les biocapteurs bactériens. Deuxièmement, nous avons utilisé des biosurfactants purifiés. La co-cultivation en présence de la bactérie productrice de lipopeptide Pseudomonas putida souche PCL1445 a augmenté l'expression de GFP induite par le phénanthrène chez B. sartisoli en comparaison des cultures simples, mais cet effet n'était pas significativement différent lorsque la souche RP037 était co-cultivée avec un mutant de P. putida ne produisant pas de lipopeptides. L'ajout de lipopeptides partiellement purifiés dans la culture de RP037 a résulté en une réduction de la tension de surface, mais n'a pas provoqué de changement dans l'expression de GFP. D'un autre côté, l'ajout d'une solution commerciale de rhamnolipides (un autre type de biosurfactants produits par Pseudomonas spp.) a facilité la dégradation du phénanthrène par la souche RP037 et induit une expression de GFP élevée dans une plus grande proportion de cellules. Nous avons ainsi conclu que les effets des biosurfactants sont mesurables à l'aide de la souche biocapteur, mais que ceux-ci sont dépendants du type de surfactant utilisé conjointement avec le phénanthrène. La question suivante que nous avons abordée était si les tests utilisant des biocapteurs peuvent être améliorés de manière à ce que les flux de HAP provenant de matériel contaminé soient détectés. Les tests en milieu liquide avec des échantillons de sol ne fournissant pas de mesures, et sachant que les concentrations de HAP dans l'eau sont en général extrêmement basses, nous avons conçu des tests de diffusion dans lesquels nous pouvons étudier l'induction par les HAPs en fonction de la distance aux cellules. Le biocapteur bactérien B. sartisoli souche RP037 a été marqué avec une seconde protéine fluorescente (mCherry), qui est constitutivement exprimée dans les cellules et leur confère une fluorescence rouge/rose. La souche résultante RP037-mChe témoigne d'une fluorescence rouge constitutive mais n'induit la fluorescence verte qu'en présence de naphtalène ou de phénanthrène. La présence d'un marqueur fluorescent constitutif nous permet de visualiser les biocapteurs bactériens plus facilement parmi des particules de sol. Un test de diffusion a été conçu en préparant un gel fait d'une suspension de cellules mélangées à 0.5 % d'agarose. Des bandes de gel de dimensions 0.5 x 2 cm x 1 mm ont été montées dans des chambres d'incubation et exposées à des sources de HAP (soit dissouts dans du HMN ou en tant que matériel solide, puis appliqués à une extrémité de la bande). En utilisant ce montage expérimental, le naphtalène ou le phénanthrène (dissouts dans du HMN à une concentration de 2.5 µg/µl) ont induit un gradient d'intensité de fluorescence GFP après 24 heures d'incubation, tandis que la fluorescence mCherry demeurait comparable. Un sol contaminé par des HAPs (provenant d'un ancien site de production de gaz) a induit la production de GFP à un niveau comparable à celui du naphtalène. Des biocapteurs bactériens individuels ont également détecté un flux de phénanthrène dans un gel contenant des particules de sol amendées avec 1 et 10 mg/g de phénanthrène. Ceci a montré que le test de diffusion peut être utilisé pour mesurer des flux de HAP provenant de matériel contaminé. D'un autre côté, la sensibilité est encore très basse pour plusieurs sols contaminés, et l'autofluorescence de certains échantillons rend difficile l'identification de la réponse de la GFP chez les cellules. Pour terminer, un des points majeurs de ce travail a été la production et la validation d'une plateforme multi-puits de biocapteurs bactériens, qui a permis l'emploi simultané de plusieurs souches différentes de biocapteurs pour la détection des constituants principaux du pétrole. Pour cela nous avons choisi les alcanes linéaires, les composés mono-aromatiques, les biphényls et les composés poly-aromatiques. De plus, nous avons utilisé un capteur pour la génotoxicité afin de détecter la `toxicité globale' dans des échantillons aqueux. Plusieurs efforts d'ingénierie ont été investis de manière à compléter ce set. En premier lieu, chaque souche a été équipée avec soit gfp, soit luxAB en tant que signal rapporteur. Deuxièmement, puisqu'aucune souche de biocapteur n'était disponible pour les HAP ou pour les alcanes à longues chaînes, nous avons spécifiquement construit deux nouveaux biocapteurs. L'un d'eux est également basé sur B. sartisoli RP007, que nous avons équipé avec le plasmide pPROBE-phn-luxAB pour la détection du naphtalène et du phénanthrène mais avec production de luciférase bactérienne. Un autre est un nouveau biocapteur bactérien pour les alcanes. Bien que nous possédions une souche Escherichia coli DHS α (pGEc74, pJAMA7) détectant les alcanes courts de manière satisfaisante, la présence des alcanes à longues chaînes n'était pas rapportée efficacement. Nous avons cloné le gène de l'activateur transcriptionnel A1kS ainsi que la région opérateur/promoteur de l'opéron alkSB1GHJ chez la bactérie dégradant les alcanes Alcanivorax borkumensis souche SK2, afin de construire un nouveau biocapteur bactérien bénéficiant d'une sensibilité accrue envers les alcanes à longues chaînes. Cependant, la souche résultante E. coli DHSα (pAlk3} n'a pas montré d'émission de lumière augmentée en présence de tétradécane (C14), tandis qu'elle rapportait toujours efficacement de basses concentrations d'octane (C8). De manière surprenante, l'utilisation de A. borkumensis en tant que souche hôte pour le nouveau plasmide rapporteur basé sur la GFP a totalement supprimé la sensibilité pour l'octane, tandis que la détection de tétradécane n'était pas accrue. Cet aspect devra être résolu dans de futurs travaux. Pour calibrer la plateforme de biocapteurs, nous avons simulé une fuite de pétrole en mer dans une bouteille en verre ouverte de 5L contenant 2L d'eau de mer contaminée avec 20 ml (1%) de pétrole brut. La phase aqueuse a été échantillonée à intervalles réguliers après la fuite durant une période allant jusqu'à une semaine tandis que les principaux contaminants pétroliers étaient mesurés via les biocapteurs. L'émission de bioluminescence a été mesurée de manière à déterminer la réponse des biocapteurs et une calibration intégrée faite avec des inducteurs types a servi à calculer des concentrations d'équivalents inducteurs dans l'échantillon. E. coli a été utilisée en tant que souche hôte pour la plupart des spécificités des biocapteurs, à l'exception de la détection du naphtalène et du phénanthrène pour lesquels nous avons utilisé B. sartisoli. Cette souche, cependant, peut être employée plus ou moins selon la même procédure. Il est intéressant de noter que le pétrole répandu a produit une apparition séquentielle de composés dissouts dans la phase aqueuse, ceux-ci .étant détectables par les biocapteurs. Ce profil contenait d'abord les alcanes à courtes chaînes et les BTEX (c'est-à dire benzène, toluène, éthylbenzène et xylènes), apparaissant entre des minutes et des heures après que le pétrole a été versé. Leurs concentrations aqueuses ont par la suite fortement décru dans l'eau échantillonnée après 24 heures, à cause de la volatilisation ou de la biodégradation. Après quelques jours d'incubation, ces composés sont devenus indétectables. Les HAPs, en revanche, sont apparus plus tard que les alcanes et les BTEX, et leur concentration a augmenté de pair avec un temps d'incubation prolongé. Aucun signal significatif n'a été mis en évidence avec le biocapteur pour le biphényl ou pour la génotoxicité. Ceci démontre l'utilité de ces biocapteurs, spécifiquement pour la détection des composés pétroliers, comprenant les alcanes à courtes chaînes, les BTEX et les HAPs légers.

Human urothelial cells grown on collagen adsorbed to surface-modified polymers.

OBJECTIVES: Tissue engineering methods can be applied to regenerate diseased, or congenitally missing, urinary tract tissues. Urinary tract tissue cell cultures must be established in vitro and adequate matrices, acting as cell carriers, must be developed. Although degradable and nondegradable polymer matrices offer adequate mechanical stability, they are not optimal for cell adherence and growth. To overcome this problem, extracellular matrix proteins, permitting cell adhesion and regulation of cell proliferation and differentiation, can be adsorbed to the surface-modified polymer. METHODS: In this study, nondegradable polymer films, poly(ethylene terephthalate), were used as an experimental model. Films were modified by graft polymerization of acrylic acid to subsequently allow collagen type I and III immobilization. The following adhesion, proliferation of human urothelial cells, and induction of their stratification were analyzed. RESULTS: Collagen adsorption on 0.2 microg/cm2 poly(acrylic acid)-grafted polymer films rendered the matrix apt for human urothelial cell adhesion and proliferation. Furthermore, stratification of urothelial cells was demonstrated on these surface-modified matrices. CONCLUSIONS: These results have shown that surface-modified polymer matrices can be used to act as cell carriers for cultured human urothelial cells. Such a cell-matrix construct could be applied in reparative surgery of the urinary tract.

An improved method for concentrating rotavirus from water samples

A modified adsorption-elution method for the concentration of seeded rotavirus from water samples was used to determine various factors which affected the virus recovery. An enzyme-linked immunosorbent assay was used to detect the rotavirus antigen after concentration. Of the various eluents compared, 0.05M glycine, pH 11.5 gave the highest rotavirus antigen recovery using negatively charged membrane filtration whereas 2.9% tryptose phosphate broth containing 6% glycine; pH 9.0 was found to give the greatest elution efficiency when a positively charged membrane was used. Reconcentration of water samples by a speedVac concentrator showed significantly higher rotavirus recovery than polyethylene glycol precipitation through both negatively and positively charged filters (p-value <0.001). In addition, speedVac concentration using negatively charged filtration resulted in greater rotavirus recovery than that using positively charged filtration (p-value = 0.004). Thirty eight environmental water samples were collected from river, domestic sewage, canals receiving raw sewage drains, and tap water collected in containers for domestic use, all from congested areas of Bangkok. In addition, several samples of commercial drinking water were analyzed. All samples were concentrated and examined for rotavirus antigen. Coliforms and fecal coliforms (0->1,800 MPN/100 ml) were observed but rotavirus was not detected in any sample. This study suggests that the speedVac reconcentration method gives the most efficient rotavirus recovery from water samples.

The ue of polysiloxane/polyvinyl alcohol beads as solid phase in IgG anti-Toxocara canis detection using a recombinant antigen

Immunodetection of human IgG anti-Toxocara canis was developed based on ELISA and on the use of polysiloxane/polyvinyl alcohol (POS/PVA) beads. A recombinant antigen was covalently immobilized, via glutaraldehyde, onto this hybrid inorganic-organic composite, which was prepared by the sol-gel technique. Using only 31.2 ng antigen per bead, a peroxidase conjugate dilution of 1:10,000 and a serum dilution of 1:200 were adequate for the establishment of the procedure. This procedure is comparable to that which utilizes the adsorption of the antigen to conventional PVC plates. However, the difference between positive and negative sera mean absorbances was larger for this new glass based assay. In addition to the performance of the POS/PVA bead as a matrix for immunodetection, its easy synthesis and low cost are additional advantages for commercial application.

New insights in carbohydrate-deficient transferrin analysis with capillary electrophoresis-mass spectrometry

Capillary zone electrophoresis (CZE) with UV detection has been widely used for the determination of carbohydrate-deficient transferrin (CDT), an indirect marker of the chronic alcohol consumption (≥60-80g/day). A commercially available method (CEofix? CDT kit), containing a bilayer anionic coating, allows for the analysis of CDT with a high resolution between transferrin (Tf) glycoforms with reduced protein adsorption onto the capillary wall. Although widely used in routine analysis, this procedure presents some limitations in terms of selectivity and sensitivity which may be overcome with mass spectrometry (MS). However, the available method is not MS-compatible due to the non-volatile coating as well as the phosphate and borate buffers present in the background electrolyte (BGE). This study firstly consisted in developing MS-compatible separation conditions, i.e., coating and BGE compositions. Numerous cationic, neutral, and anionic coatings were evaluated in combination with BGEs covering a broad range of pH values. A bilayer coating composed of a cationic layer of 10% polybrene (m/v) and an anionic layer of 10% dextran sulfate (m/v) combined with a BGE composed of 20mM ammonium acetate at pH 8.5 provided the best results in terms of glycoforms' resolution, efficiency, adsorption reduction, migration times' repeatability, and coating stability. The method was then transferred to CZE-MS after investigations of the electrospray ionization (ESI) source, equipped with a sheath-flow interface, and the time-of-flight (TOF/MS) parameters. A successful MS detection of tetrasialo-Tf was obtained during infusion, while the experiments highlighted the challenges and issues encountered with intact glycoprotein analysis by CZE-ESI-MS.

Effect of groundwater composition on arsenic detection by bacterial biosensors.

A luminescent bacterial biosensor was used to quantify bioavailable arsenic in artificial groundwater. Its light production above the background emission was proportional to the arsenite concentration in the toxicologically relevant range of 0 to 0.5 mu M. Effects of the inorganic solutes phosphate, Fe(II) and silicate on the biosensor signal were studied. Phosphate at a concentration of 0.25 g L-1 phosphate slightly stimulated the light emission, but much less than toxicologically relevant concentrations of the much stronger inducer arsenite. No effect of phosphate was oberved in the presence of arsenite. Freshly prepared sodium silicate solution at a concentration of 10 g L-1 Si reduced the arsenite-induced light production by roughly 37%, which can be explained by transient polymerization leading to sequestration of some arsenic. After three days of incubation, silicate did not have this effect anymore, probably because depolymerization occurred. In the presence of 0.4 g L-1 Fe(II), the arsenite-induced light emission was reduced by up to 90%, probably due to iron oxidation followed by arsenite adsorption on the less soluble Fe(III) possibly along with some oxidation to the stronger adsorbing As(V). Addition of 100 mu M EDTA was capable of releasing all arsenic from the precipitate and to transform it into the biologically measurable, dissolved state. The biosensor also proved valuable for monitoring the effectiveness of an arsenic removal procedure based on water filtration through a mixture of sand and iron granules.