Anti-biofilm and antimicrobial activity of Mentha pulegium L essential oil against multidrug-resistant Acinetobacter baumannii

Purpose: To investigate the antimicrobial and anti-biofilm activities of essential oil from Mentha pulegium L. (EOMP) on multi-drug resistant (MDR) isolates of A. baumannii , as well as its phytochemical composition, antioxidant properties and cytotoxic activity. Methods: The phytochemical composition of EOMP was analyzed by gas chromatography, while its antimicrobial activities were determined by disc diffusion and broth micro-dilution methods. Minimal biofilm inhibition concentration (MBIC) and minimal biofilm eradication concentration (MBEC) tests were used for assessment of its anti-biofilm properties. Viability in the biofilm was studied using 2,3-bis (2- methoxy-4-nitro-5-sulfophenyl)-2H-tetrazolium-5-carboxanilide (XTT) assay, while colorimetric assay was used to assess its cytotoxicity on L929 cells. Results: D-isomenthone, pulegone, isopulegone, menthol and piperitenone were the major components of the plant extract. EOMP produced > 22 mm inhibition zone for the isolates, with minimum inhibitory concentration (MIC) and MBIC of 0.6 - 2.5 and 0.6 - 1.25 μL/mL, respectively, while MBEC was ≥ 10 μL/msL. EOMP damaged biofilm structures formed by A. baumannii strains at MIC by 26 – 91 %. Conclusion: These results suggest that EOMP contains agents that may be useful in the development of new drugs against A. baumannii infections.

A possibility for non-invasive diagnosis of superficial scald in 'Rocha' pear based on chlorophyll a fluorescence, colorimetry, and the relation between alpha-farnesene and conjugated trienols

This study aimed to identify physiological markers in superficially scalded 'Rocha' pear (Pyrus communis L 'Rocha') that would relate to chlorophyll a fluorescence (CF), allowing a non-invasive diagnosis of the disorder. Conditions chosen before shelf life provided two fruit groups with different developing patterns and severity of superficial scald: T fruit fully developed the disorder in storage, while C fruit developed it progressively throughout shelf life. Principal component analysis (PCA) of all the measured variables, and simple linear correlations among several major parameters and scald index (SI)/shelf life showed that scald and ripening/aging were concurring processes, and that it was not possible to isolate a particular variable that could deliver a direct non-invasive diagnosis of the disorder. For both fruit groups the SI resulted from the balance between the reducing power (OD200) and the content of conjugated trienols (CTos) and alpha-farnesene (alpha-Farn) in the fruit peel. At OD200 > 150 there was a linear relationship between CTos and OD200, suggesting that the level of antioxidants was self-adjusted in order to compensate the CTos level. However, at OD200 < 150 this relationship disappeared. A consistent linear relationship between dos and alpha-Farn existed throughout shelf life in both fruit groups, contrarily to the early storage stage, when those compounds do not relate linearly. The CF variables F-0, F-v/F-m, and the colorimetric variables, L* and h degrees were used in multi-linear regressions with other physiological variables. The regressions were made on one of the fruit groups and validated through the other. Reliable regressions to alpha-Farn and CTos were obtained (R approximate to 0.6; rmsec approximate to rmsep). Our results suggest that a model based on CF and colorimetric parameters could be used to diagnose non-invasively both the contents and the relationship between alpha-Farn and CTos and hence the stage of scald development. (C) 2011 Elsevier By. All rights reserved.

Development of hydroxyapatite-based nanomaterials to enhance biological response of osteoblast cells for clinical application

Purpose: To develop a novel chitosan/gelatin-hydroxyapatite (CGHaP) microspheres for evaluating the biological response of pre-osteoblast cells. Methods: The microsphere was prepared by water-in-oil emulsion method. Cell proliferation was studied using AlamarBlue colorimetric assay and DAPI staining while alkaline phosphatase assay was carried out by colorimetric assay method. Chitosan microspheres as well as chitosan-hydroxyapatite microspheres was prepared and tested for biological response from MC3T3-E1 cell line. Results: The results showed that CGHaP promotes MC3T3-E1 cell proliferation and spread on the surface of microspheres. The cells were clustered with more actin filaments and well-linked with neighbouring cells or adjacent cells when cultured in CGHaP microspheres whereas fewer cells were spread on chitosan (CH) microspheres. CGHaP microspheres significantly (p < 0.05) promoted cell attachment, proliferation and extracellular matrix mineralization. CGHaP microspheres presented significantly (p < 0.02) higher calcium deposition (0.5 ng) than CH microspheres (0.28 ng). Specifically, CGHaP microspheres exhibited high ALP activity (8 units; 2-fold) compared to CH with 3 units, after 7 days of incubation. The results suggest that CGHaP possesses a great ability to facilitate bone ingrowth formation and possibility of good osteointegration in vivo. Conclusion: The nanomaterial enhances the proliferation of pre-osteoblast cells in tissue engineering microspheres. The outcome of this study may have a major impact on the development of novel nanomaterials for bone tissue engineering.

Effect of Dioscorea tokoro Makino extract on hyperuricemia in mice

Purpose: To investigate the anti-hyperuricemic effect of Dioscorea tokoro Makino extract (DTME) in potassium oxonate-induced hyperuricemic mice. Method: The effect of DTME was investigated in the hyperuricemic mice induced by potassium oxonate. DTME. The extract was administered to the mice daily at doses of 220, 440 and 880 mg/kg for 10 days; allopurinol (5 mg/kg) was given as positive control. Serum and urine levels of uric acid and creatinine were determined by colorimetric method. Simultaneously, protein levels of urate transporter 1 (URAT1) and organic anion transporter 1 (OAT1) in the rat kidney were analyzed by Western blotting. Results: Compared with control, a high dose of DTME inhibited xanthine oxidase (XOD) activity in both serum (18.12 ± 1.33 U/L) and in liver (70.15 ± 5.20 U/g protein) (p < 0.05); decreased levels of serum uric acid (2.04 ± 0.64 mg/L) (p < 0.05), serum creatinine (0.35 ± 0.18 μmol/L) and blood urea nitrogen (BUN) (8.83 ± 0.71 mmol/L) (p < 0.05). Furthermore, the extract increased levels of urine uric acid (38.34 ± 8.23 mg/L), urine creatinine (34.38 ± 1.98 mmol/L), down regulated of URAT1 and up regulated of OAT1 protein expressions (p < 0.05) in the renal tissue of hyperuricemic mice. Conclusion: DTME improves renal dysfunction in rats by regulating renal urate transporters in hyperuricemic rats. This may find therapeutic application in antihypertensive therapy.

Identification and characterization of a novel IL-4 receptor α chain (IL-4Rα) antagonist to inhibit IL-4 signalling

BACKGROUND/AIMS: In recent times, allergy has become a financial, physical and psychological burden to the society as a whole. In allergic cascades, cytokine IL-4 binds to IL-4 receptor (IL-4R), consequently producing allergen-specific IgE antibodies by B cells. In addition, among other functions, IL-4 is also responsible for B and T cell proliferation and differentiation. Hence, characterization of novel antagonists that inhibit IL-4 signalling forms the overall aim of this study. METHODS: Phage display was used to screen a random 12-mer synthetic peptide library with a human IL-4Rα to identify peptide candidates. Once identified, the peptides were commercially synthesized and used for in vitro immunoassays. RESULTS: We have successfully used phage display to identify M13 phage clones that demonstrated specific binding to IL-4Rα. The peptide N1 was synthesized for use in ELISA, demonstrating significant binding to IL-4Rα and inhibiting interaction with cytokine IL-4. Furthermore, the peptide was tested in a transfected HEK-Blue IL-4 reporter cell line model, which produces alkaline phosphatase (AP). QUANTI-Blue, a substrate, breaks down in the presence of AP producing a blue coloration. Using this colorimetric analysis, >50% inhibition of IL-4 signalling was achieved. CONCLUSION: We have successfully identified and characterised a synthetic peptide antagonist against IL-4Rα, which effectively inhibits IL-4 interaction with the IL-4Rα in vitro. Since IL-4 interaction with IL-4Rα is a common pathway for many allergies, a prophylactic treatment can be devised by inhibiting this interaction for future treatment of allergies.

Caractérisation pharmacocinétique et pharmacodynamique de la lidocaïne avec ou sans adrénaline lors d’un bloc paravertébral du plexus brachial chez le chien

Au cours des vingt dernières années, l’anesthésie régionale est devenue, autant en médecine vétérinaire qu’humaine, un outil essentiel à l’élaboration de protocoles analgésiques péri-opératoires. Parmi l’éventail de techniques mises au point en anesthésie canine, le bloc paravertébral du plexus vertébral (PBPB) et sa version modifiée sont d’un grand intérêt pour toute procédure du membre thoracique, dans sa portion proximale. Toutefois, l’essentiel des données publiées à ce jour provient d’études colorimétriques, sans évaluation clinique, et peu d’information est disponible sur les techniques de localisation nerveuse envisageables à ce site. Notre étude visait à décrire une approche échoguidée du PBPB modifié, puis à caractériser ses paramètres pharmacocinétiques et pharmacodynamiques après administration de lidocaïne (LI) ou lidocaïne adrénalinée (LA). Huit chiens ont été inclus dans un protocole prospectif, randomisé, en aveugle et croisé, réparti sur trois périodes. L’impact pharmacodynamique du bloc effectué avec LI ou LA a été évalué régulièrement pour 180 min suivant son exécution. Le traitement à l’adrénaline n’a pas démontré d’impact significatif (P = 0,845) sur la durée du bloc sensitif, tel qu’évalué par un stimulus douloureux mécanique appliqué aux dermatomes ciblés. À l’opposé, l’atteinte proprioceptive évaluée par la démarche a été trouvée prolongée (P = 0,027) et le bloc moteur mesuré par le pic de force verticale (PVF) au trot sur la plaque de force s’est avéré plus marqué (PVF réduit; P = 0,007) sous LA. À l’arrêt comme au trot, le nadir de la courbe PVF-temps a été trouvé retardé (P < 0,005) et la pente ascendante de retour aux valeurs normales adoucie (P = 0,005). Parallèlement aux évaluations cliniques, des échantillons plasmatiques ont été collectés régulièrement afin de quantifier et décrire le devenir pharmacocinétique de la lidocaïne. Parmi les trois élaborés, un modèle bi-compartimental doté d’une double absorption asynchrone d’ordre zéro a finalement été sélectionné et appliqué aux données expérimentales. Sous LA, la Cmax a été trouvée significativement diminuée (P < 0,001), les phases d’absorption prolongées [P < 0,020 (Dur1) et P < 0,001 (Dur2)] et leurs constantes réduites [P = 0,046(k01) et P < 0,001 (k02)], le tout en concordance avec les effets proprioceptifs et moteurs rapportés. Bien que l’extrapolation du dosage soit maintenant théoriquement envisageable à partir du modèle mis en lumière ici, des études supplémentaires sont encore nécessaires afin d’établir un protocole de PBPB d’intérêt clinique. L’analyse sur plaque de force pourrait alors devenir un outil de choix pour évaluer l’efficacité du bloc dans un cadre expérimental.

IONIC LIQUID EXTRACTION UNVEILS PREVIOUSLY OCCLUDED HUMICBOUND IRON IN PEAT POREWATER

Extracellular iron reduction has been suggested as a candidate metabolic pathway that may explain a large proportion of carbon respiration in temperate peatlands. However, the o-phenanthroline colorimetric method commonly employed to quantitate iron and partition between redox species is known to be unreliable in the presence of humic and fulvic acids, both of which represent a considerable proportion of peatland dissolved organic matter. We propose ionic liquid extraction as a more accurate iron quantitation and redox speciation method in humic-rich peat porewater. We evaluated both o-phenanthroline and ionic liquid extraction in four distinct peatland systems spanning a gradient of physico-chemical conditions to compare total iron recovery and Fe2+:Fe3+ ratios determined by each method. Ionic liquid extraction was found to provide more accurate iron quantitation and speciation in the presence of dissolved organic matter. A multivariate approach utilizing fluorescence- and UV-Vis spectroscopy was used to identify dissolved organic matter characteristics in peat porewater that lead to poor performance of the o-phenanthroline method. Where these interferences are present, we offer an empirical correction factor for total iron quantitation by o-phenanthroline, as verified by ionic liquid extraction. The written work presented in this thesis is in preparation for submission to Soil Biology and Biochemisrty by T.J. Veverica, E.S. Kane, A.M. Marcarelli, and S.A. Green.

Development of a lab-on-a-chip device for rapid nanotoxicity assessment in vitro

Increasing useof nanomaterials in consumer products and biomedical applications creates the possibilities of intentional/unintentional exposure to humans and the environment. Beyond the physiological limit, the nanomaterialexposure to humans can induce toxicity. It is difficult to define toxicity of nanoparticles on humans as it varies by nanomaterialcomposition, size, surface properties and the target organ/cell line. Traditional tests for nanomaterialtoxicity assessment are mostly based on bulk-colorimetric assays. In many studies, nanomaterials have found to interfere with assay-dye to produce false results and usually require several hours or days to collect results. Therefore, there is a clear need for alternative tools that can provide accurate, rapid, and sensitive measure of initial nanomaterialscreening. Recent advancement in single cell studies has suggested discovering cell properties not found earlier in traditional bulk assays. A complex phenomenon, like nanotoxicity, may become clearer when studied at the single cell level, including with small colonies of cells. Advances in lab-on-a-chip techniques have played a significant role in drug discoveries and biosensor applications, however, rarely explored for nanomaterialtoxicity assessment. We presented such cell-integrated chip-based approach that provided quantitative and rapid response of cellhealth, through electrochemical measurements. Moreover, the novel design of the device presented in this study was capable of capturing and analyzing the cells at a single cell and small cell-population level. We examined the change in exocytosis (i.e. neurotransmitterrelease) properties of a single PC12 cell, when exposed to CuOand TiO2 nanoparticles. We found both nanomaterials to interfere with the cell exocytosis function. We also studied the whole-cell response of a single-cell and a small cell-population simultaneously in real-time for the first time. The presented study can be a reference to the future research in the direction of nanotoxicity assessment to develop miniature, simple, and cost-effective tool for fast, quantitative measurements at high throughput level. The designed lab-on-a-chip device and measurement techniques utilized in the present work can be applied for the assessment of othernanoparticles' toxicity, as well.^

Caractérisation pharmacocinétique et pharmacodynamique de la lidocaïne avec ou sans adrénaline lors d’un bloc paravertébral du plexus brachial chez le chien

Au cours des vingt dernières années, l’anesthésie régionale est devenue, autant en médecine vétérinaire qu’humaine, un outil essentiel à l’élaboration de protocoles analgésiques péri-opératoires. Parmi l’éventail de techniques mises au point en anesthésie canine, le bloc paravertébral du plexus vertébral (PBPB) et sa version modifiée sont d’un grand intérêt pour toute procédure du membre thoracique, dans sa portion proximale. Toutefois, l’essentiel des données publiées à ce jour provient d’études colorimétriques, sans évaluation clinique, et peu d’information est disponible sur les techniques de localisation nerveuse envisageables à ce site. Notre étude visait à décrire une approche échoguidée du PBPB modifié, puis à caractériser ses paramètres pharmacocinétiques et pharmacodynamiques après administration de lidocaïne (LI) ou lidocaïne adrénalinée (LA). Huit chiens ont été inclus dans un protocole prospectif, randomisé, en aveugle et croisé, réparti sur trois périodes. L’impact pharmacodynamique du bloc effectué avec LI ou LA a été évalué régulièrement pour 180 min suivant son exécution. Le traitement à l’adrénaline n’a pas démontré d’impact significatif (P = 0,845) sur la durée du bloc sensitif, tel qu’évalué par un stimulus douloureux mécanique appliqué aux dermatomes ciblés. À l’opposé, l’atteinte proprioceptive évaluée par la démarche a été trouvée prolongée (P = 0,027) et le bloc moteur mesuré par le pic de force verticale (PVF) au trot sur la plaque de force s’est avéré plus marqué (PVF réduit; P = 0,007) sous LA. À l’arrêt comme au trot, le nadir de la courbe PVF-temps a été trouvé retardé (P < 0,005) et la pente ascendante de retour aux valeurs normales adoucie (P = 0,005). Parallèlement aux évaluations cliniques, des échantillons plasmatiques ont été collectés régulièrement afin de quantifier et décrire le devenir pharmacocinétique de la lidocaïne. Parmi les trois élaborés, un modèle bi-compartimental doté d’une double absorption asynchrone d’ordre zéro a finalement été sélectionné et appliqué aux données expérimentales. Sous LA, la Cmax a été trouvée significativement diminuée (P < 0,001), les phases d’absorption prolongées [P < 0,020 (Dur1) et P < 0,001 (Dur2)] et leurs constantes réduites [P = 0,046(k01) et P < 0,001 (k02)], le tout en concordance avec les effets proprioceptifs et moteurs rapportés. Bien que l’extrapolation du dosage soit maintenant théoriquement envisageable à partir du modèle mis en lumière ici, des études supplémentaires sont encore nécessaires afin d’établir un protocole de PBPB d’intérêt clinique. L’analyse sur plaque de force pourrait alors devenir un outil de choix pour évaluer l’efficacité du bloc dans un cadre expérimental.

Incorporation des protéines de canola dans du pain sans gluten : impact technologique et modélisation du processus de cuisson

L’objectif de cette maîtrise est de développer une matrice alimentaire sans gluten par l’incorporation des protéines de canola (PC) dans une farine de riz blanc afin d’offrir aux personnes intolérantes au gluten un produit de bonne qualité d’un point de vue organoleptique (volume massique, structure alvéolaire et couleur) et de valeur nutritionnelle. La matrice sélectionnée est du pain à base de farine de riz blanc. Cinq formulations ont été testées dans la première partie de ce travail : témoin-1 (blé tendre), témoin-2 (100% riz), pain de riz +3% PC, pain de riz + 6% PC, pain de riz + 9% PC. Les produits obtenus ont été caractérisés à toutes les étapes de fabrication en utilisant différentes techniques : poussée volumique, variation thermique au cours des étuvages et de la cuisson, pH (acidité), perte d’eau, volume massique, analyse colorimétrique, dosage des protéines et analyse du profil de la texture. Dans la deuxième partie, deux variables indépendantes ont été additionnées; soit shortening (1, 2, 3%) et gomme de xanthane (0.5, 1, 1.5%), dans le but d’améliorer le volume massique de la meilleure formulation obtenue dans l’étape précédente. Ensuite, des essais de correction ont été attribués aux produits obtenus par l’introduction du bicarbonate de sodium (0.5, 1, 1.5%) et d’huile de canola à la place du shortening (1, 2, 3%). Les tests de panification ont donné différents volumes massiques et structures alvéolaires qui étaient jugés de qualité inférieure à celle du témoin-1 (2.518 mL/g), mais largement supérieure à celle du témoin-2 (1.417 mL/g). Le meilleur volume massique obtenu est de 1.777 mL/g, correspondant à celui du pain obtenu par la combinaison 6%PC+0.5%GH+B 1.5%+ H3%. Finalement, les résultats de ce projet ont montré l’impact positif de l’incorporation des protéines de canola dans un pain sans gluten à base de farine de riz blanc. Ce travail constitue une contribution à la possibilité de substituer le gluten par d’autres protéines ayant de bonnes propriétés techno-fonctionnelles, en particulier la capacité à donner du volume au produit final.