Original analytical methods for the determination of psychoactive compounds in complex matrices

This thesis work aims to develop original analytical methods for the determination of drugs with a potential for abuse, for the analysis of substances used in the pharmacological treatment of drug addiction in biological samples and for the monitoring of potentially toxic compounds added to street drugs. In fact reliable analytical techniques can play an important role in this setting. They can be employed to reveal drug intake, allowing the identification of drug users and to assess drug blood levels, assisting physicians in the management of the treatment. Pharmacological therapy needs to be carefully monitored indeed in order to optimize the dose scheduling according to the specific needs of the patient and to discourage improper use of the medication. In particular, different methods have been developed for the detection of gamma-hydroxybutiric acid (GHB), prescribed for the treatment of alcohol addiction, of glucocorticoids, one of the most abused pharmaceutical class to enhance sport performance and of adulterants, pharmacologically active compounds added to illicit drugs for recreational purposes. All the presented methods are based on capillary electrophoresis (CE) and high performance liquid chromatography (HPLC) coupled to various detectors (diode array detector, mass spectrometer). Biological samples pre-treatment was carried out using different extraction techniques, liquid-liquid extraction (LLE) and solid phase extraction (SPE). Different matrices have been considered: human plasma, dried blood spots, human urine, simulated street drugs. These developed analytical methods are individually described and discussed in this thesis work.

Public health risks of enterobacterial isolates producing extended-spectrum β-lactamases or AmpC β-lactamases in food and food-producing animals: an EU perspective of epidemiology, analytical methods, risk factors, and control options

The blaESBL and blaAmpC genes in Enterobacteriaceae are spread by plasmid-mediated integrons, insertion sequences, and transposons, some of which are homologous in bacteria from food animals, foods, and humans. These genes have been frequently identified in Escherichia coli and Salmonella from food animals, the most common being blaCTX-M-1, blaCTX-M-14, and blaCMY-2. Identification of risk factors for their occurrence in food animals is complex. In addition to generic antimicrobial use, cephalosporin usage is an important risk factor for selection and spread of these genes. Extensive international trade of animals is a further risk factor. There are no data on the effectiveness of individual control options in reducing public health risks. A highly effective option would be to stop or restrict cephalosporin usage in food animals. Decreasing total antimicrobial use is also of high priority. Implementation of measures to limit strain dissemination (increasing farm biosecurity, controls in animal trade, and other general postharvest controls) are also important.

Innovative analytical strategies for the development of sensor devices and mass spectrometry methods

Il lavoro presentato in questa tesi di Dottorato è incentrato sullo sviluppo di strategie analitiche innovative basate sulla sensoristica e su tecniche di spettrometria di massa in ambito biologico e della sicurezza alimentare. Il primo capitolo tratta lo studio di aspetti metodologici ed applicativi di procedure sensoristiche per l’identificazione e la determinazione di biomarkers associati alla malattia celiaca. In tale ambito, sono stati sviluppati due immunosensori, uno a trasduzione piezoelettrica e uno a trasduzione amperometrica, per la rivelazione di anticorpi anti-transglutaminasi tissutale associati a questa malattia. L’innovazione di questi dispositivi riguarda l’immobilizzazione dell’enzima tTG nella conformazione aperta (Open-tTG), che è stato dimostrato essere quella principalmente coinvolta nella patogenesi. Sulla base dei risultati ottenuti, entrambi i sistemi sviluppati si sono dimostrati una valida alternativa ai test di screening attualmente in uso per la diagnosi della celiachia. Rimanendo sempre nel contesto della malattia celiaca, ulteriore ricerca oggetto di questa tesi di Dottorato, ha riguardato lo sviluppo di metodi affidabili per il controllo di prodotti “gluten-free”. Il secondo capitolo tratta lo sviluppo di un metodo di spettrometria di massa e di un immunosensore competitivo per la rivelazione di prolammine in alimenti “gluten-free”. E’ stato sviluppato un metodo LC-ESI-MS/MS basato su un’analisi target con modalità di acquisizione del segnale selected reaction monitoring per l’identificazione di glutine in diversi cereali potenzialmente tossici per i celiaci. Inoltre ci si è focalizzati su un immunosensore competitivo per la rivelazione di gliadina, come metodo di screening rapido di farine. Entrambi i sistemi sono stati ottimizzati impiegando miscele di farina di riso addizionata di gliadina, avenine, ordeine e secaline nel caso del sistema LC-MS/MS e con sola gliadina nel caso del sensore. Infine i sistemi analitici sono stati validati analizzando sia materie prime (farine) che alimenti (biscotti, pasta, pane, etc.). L’approccio sviluppato in spettrometria di massa apre la strada alla possibilità di sviluppare un test di screening multiplo per la valutazione della sicurezza di prodotti dichiarati “gluten-free”, mentre ulteriori studi dovranno essere svolti per ricercare condizioni di estrazione compatibili con l’immunosaggio competitivo, per ora applicabile solo all’analisi di farine estratte con etanolo. Terzo capitolo di questa tesi riguarda lo sviluppo di nuovi metodi per la rivelazione di HPV, Chlamydia e Gonorrhoeae in fluidi biologici. Si è scelto un substrato costituito da strips di carta in quanto possono costituire una valida piattaforma di rivelazione, offrendo vantaggi grazie al basso costo, alla possibilità di generare dispositivi portatili e di poter visualizzare il risultato visivamente senza la necessità di strumentazioni. La metodologia sviluppata è molto semplice, non prevede l’uso di strumentazione complessa e si basa sull’uso della isothermal rolling-circle amplification per l’amplificazione del target. Inoltre, di fondamentale importanza, è l’utilizzo di nanoparticelle colorate che, essendo state funzionalizzate con una sequenza di DNA complementare al target amplificato derivante dalla RCA, ne permettono la rivelazione a occhio nudo mediante l’uso di filtri di carta. Queste strips sono state testate su campioni reali permettendo una discriminazione tra campioni positivi e negativi in tempi rapidi (10-15 minuti), aprendo una nuova via verso nuovi test altamente competitivi con quelli attualmente sul mercato.

Optimisation of analytical methods for the characterisation of oranges, clementines and citrus hybrids cultivated in Spain on the basis of their composition in ascorbic acid, citric acid and major sugars

Three HPLC methods were optimised for the determination of citric acid, succinic acid and ascorbic acid using a photodiode array detector and fructose, glucose and sucrose using a refractive index in twenty eight citrus juices. The analysis was completed in <16 min. Two different harvests were taken into account for this study. For the season 2011, ascorbic acid content was comprised between 19.4 and 59 mg vitamin C/100 mL; meanwhile for the season 2012, the content was slightly higher for most of the samples ranging from 33.5 to 85.3 mg vitamin C/100 mL. Moreover, the citric acid content in orange juices ranged between 9.7 and 15.1 g L−1, while for clementines the content was clearly lower (i.e. from 3.5 to 8.4 g L−1). However, clementines showed the highest sucrose content with values near to 6 g/100 mL. Finally, a cluster analysis was applied to establish a classification of the citrus species.

Bibliography of aquatic ecosystems effects, analytical methods and treatment technologies for organic compounds in advanced fossil-fuel processing effluents /

Mode of access: Internet.

Analytical methods applications in safety engineering : a training monograph.

"October 1982."

Analytical statistics : statistical methods, testing for significance /

Mode of access: Internet.

A review of analytical methods for the calculation of neutron and gamma-ray attenuations /

"October 5, 1949."

Grand Junction operations office analytical laboratory handbook of analytical methods /

"A.E.C. Contract AT(05-1)-636."

Official methods of analysis of the Association of Official Analytical Chemists.

Supplemented by changes adopted at the annual meetings.

Bibliography on synthetic detergents in water and wastes, including analytical methods and physiological effects

Mode of access: Internet.

Sulfur, a bibliography of analytical methods

"Covers the period from 1842 through 1950 as represented by the Chemical abstracts and the Abstracts of the Chemical Society."