Biocide analysis, usability and stability

Biosidien toimittajat tavallisesti suorittavat biosidien annostelumäärien hallinnan paperi- ja kartonkiteollisuudessa. Useimmiten annostelun hallinta määritetään epäsuorilla menetelmillä, kuten esimerkiksi määrittämällä bakteerien kasvua. Biosidien tehoaineiden todellista konsentraatiota tai määrää prosessivesissä tai lopputuotteessa ei tavallisesti mitata. Diplomityössä kehitettiin kolmelle paperiteollisuudessa yleisesti käytetyllä biosidin tehoaineelle analyyttiset menetelmät. Menetelmät kehitettiin glutaraldehydille, 2,2-dibromi-3-nitriilipropionamidi:lle (DBNPA) ja 5-kloori-2-metyyli-4-isotiatsoliini-3-oni:lle (CMI). Kehitettyjä menetelmiä käytettiin tehoaineiden stabiilisuuden seuraamiseen vesiliuoksessa eri pH:ssa ja lämpötilassa. Lisäksi kartonkinäytteistä tehtiin uuttokokeita ja yritettiin kehittää uuttomenetelmät, joilla pystyttäisiin määrittämään biosidien tehoaineiden jäännöspitoisuuksia lopputuotteesta. Glutaraldehydille ja CMI:lle onnistuttiin kehittämään uuttomenetelmät, joilla pystyttiin määrittämään kartongista tutkittujen tehoaineiden jäännöspitoisuudet. Saadut tulokset vaikuttavat realistisilta. Glutaraldehydille ja DBNPA:lle tehtiin stabiilisuuskokeita ja tulokset ovat samankaltaisia mitä muut tutkijat ovat saaneet.

Hidrogenionic potential (pH) of the attractant, trap density and control threshold for Ceratitis capitata (DIPTERA: TEPHRITIDAE) on Hamlin oranges in São Paulo central region, Brazil

This study evaluated the effect of initial pH values of 4.5, 6.5 and 8.5 of the attractant (protein bait) Milhocina® and borax (sodium borate) in the field, on the capture of fruit flies in McPhail traps, using 1, 2, 4 and 8 traps per hectare, in order to estimate control thresholds in a Hamlin orange grove in the central region of the state of São Paulo. The most abundant fruit fly species was Ceratitis capitata, comprising almost 99% of the fruit flies captured, of which 80% were females. The largest captures of C. capitata were found in traps baited with Milhocina® and borax at pH 8.5. Captures per trap for the four densities were similar, indicating that the population can be estimated with one trap per hectare in areas with high populations. It was found positive relationships between captures of C. capitata and the number of Hamlin oranges damaged, 2 and 3 weeks after capture. It was obtained equations that correlate captures and damage levels which can be used to estimate control thresholds. The average loss caused in Hamlin orange fruits by C. capitata was 2.5 tons per hectare or 7.5% of production.

Kalvoerotusprosessin esikäsittely

Työn tavoitteena oli tutkia kiertoveden puhdistamiseen käytetyn kalvosuodatuksen esikäsittelymenetelmien vaikutusta ultrasuodatukseen. Suodatettava vesi oli kierrätyskuitua käyttävän paperikoneen kiekkosuotimen kirkassuodosta. Koeajon loppuosassa käytettiin biokirkassuodosta. Paperitehtaassa oli suljettu vesikierto. Pilot-laitteistona käytettiin Metso PaperChemin OptiFilter CR550/40 ultrasuodatusyksikköä. Testatut kalvot olivat C30 kalvoja. Suodatuksissa seurattiin esikäsittelymenetelmien vaikutusta permeaatin määrään ja laatuun. Ultrasuodatus tehtiin sekä ilman esikäsittelyä että lamelliselkeytin esikäsittelynä. Esikäsittelykemikaalina käytettiin talkkia. Ultrasuodatuksissa havaittiin, että suodatuslämpötilalla oli suora vaikutus kapasiteettiin. Lämpötila vaikutti lineaarisesti kirkassuodoksen ja biokirkassuodoksen permeaattivuohon. Lämpötila nostettiin 55oC:een suodatuslämpötilasta 35 – 40oC. Korkeassa lämpötilassa kirkassuodos oli kapasiteetiltaan suurempi kuin biokirkassuodos. Konsentrointiajoista nähtiin, että ultrasuodatuksen syötön konsentraatioaste vaikutti kirkassuodoksen permeaattivuohon. Syötön konsentraatioastetta lisättäessä kapasiteetti laski. Konsentrointiajoja vertailtaessa havaitaan, että ilman esikäsittelyä vuo laski konsentroitaessa nopeammin kuin suodatuksissa, joissa käytettiin esikäsittelyä. Lamelliselkeyttimellä ja talkilla esikäsitelty suodatus laski kapasiteettia vähiten. Konsentraatioasteen nostaminen lisäsi konsentraatin kemiallista hapenkulutusta. Konsentraatin viskositeetti nousi konsentraatioastetta lisättäessä. Analyysitulosten perusteella saadaan ultrasuodatuskalvoille tyypilliset reduktiot. COD-reduktio oli 10 – 30 %, anionisuuden 40 – 70 % ja värin 80 – 90 %. Vuon kanssa korreloivat pH, uuteaine, ligniini, viskositeetti ja hemiselluloosat.

Phospholipid bilayer perturbing-properties underlying lysis induced by pH-sensitive cationic lysine-based surfactants in biomembranes

Many strategies for treating diseases require the delivery of drugs into the cell cytoplasm following internalization within endosomal vesicles. Thus, compounds triggered by low pH to disrupt membranes and release endosomal contents into the cytosol are of particular interest. Here, we report novel cationic lysine-based surfactants (hydrochloride salts of Nε- and Nα-acyl lysine methyl ester) that differ in the position of the positive charge and the length of the alkyl chain. Amino acid-based surfactants could be promising novel biomaterials in drug delivery systems, given their biocompatible properties and low cytotoxic potential. We examined their ability to disrupt the cell membrane in a range of pH values, concentrations and incubation times, using a standard hemolysis assay as a model of endosomal membranes. Furthermore, we addressed the mechanism of surfactant-mediated membrane destabilization, including the effects of each surfactant on erythrocyte morphology as a function of pH. We found that only surfactants with the positive charge on the α-amino group of lysine showed pH-sensitive hemolytic activity and improved kinetics within the endosomal pH range, indicating that the positive charge position is critical for pH-responsive behavior. Moreover, our results showed that an increase in the alkyl chain length from 14 to 16 carbon atoms was associated with a lower ability to disrupt cell membranes. Knowledge on modulating surfactant-lipid bilayer interactions may help us to develop more efficient biocompatible amino acid-based drug delivery devices.

Pineapple (Ananas comosus) cv. pérola ex vitro growth and mycorrhizal colonization affected by in vitro sucrose concentration

The aim of this study was to evaluate the effect of sucrose concentration in the culture medium on growth and on the establishment of mycorrhizas during the acclimatization of pineapple cv. Pérola. The plantlets were micropropagated in MS culture medium with 0, 10, 20 and 30 g L-1 of sucrose and then they were acclimatized during 12 weeks under greenhouse conditions, in a sandy soil - compost mixture, uninoculated or inoculated with a Rhizophagus clarus isolate. Plantlets from the culture medium with 20 g and 30 g of sucrose L-1 showed higher shoot and root biomass than those from sugar-free medium. Mycorrhizal colonization was lower in plantlets micropropagated in sucrose-free medium, but the intensity of arbuscules did not differ among treatments. In the 12-week period of acclimatization, mycorrhizal colonization had no effect on plant biomass.

Kalvon modifioinnin vaikutus pienten molekyylien nanosuodatukseen

Tässä työssä tutkittiin pienten molekyylien nanosuodatusta kolmella kalvolla. Lappeenrannan teknillisen korkeakoulun laboratoriomittakaavan nanosuodatuslaitteistolla suodatettiin glukoosin, maitohapon ja oktaanihapon vesiliuoksia 0,45 m/s virtausnopeudella. Lisäksi NF 45, NF 270 ja NTR 7450 –kalvoja modifioitiin UV-säteilytyksellä modifiointiaineen kanssa tai ilman. Modifiointiaineina olivat maito- ja oktaanihappo. Kalvon modifioinnilla pyrittiin parantamaan permeabiliteettia ilman retentiohäviöitä. Kirjallisuusosassa käsiteltiin nanosuodatuksen erottumisperiaatteita ja konsentraatiopolarisaation merkitystä liuenneiden aineiden erottumisessa. Lisäksi käsiteltiin kalvon modifioinnin merkitystä suodatuksen parantamiseen ja pienten orgaanisten molekyylien nanosuodatusta. Aluksi suodatettiin glukoosi- ja oktaanihappoliuoksia NF 270 –kalvolla. Glukoosin retentio oli 80% pitoisuudesta riippumatta, mutta oktaanihapon retentio, 70-100%, riippui pitoisuudesta. 100 ppm oktaanihapon pitoisuudessa retentio oli 100% ja suuremmilla pitoisuuksilla alhaisempi. Kun oktaanihappoa suodatettiin modifioimattomilla kalvoilla pH:n funktiona, niin retentiot olivat pH-riippuvaisia. Alhaisilla pH-arvoilla oktaanihapon retentiot olivat lähes nolla ja nousivat jyrkästi pH:ssa 6 siten, että korkeilla pH-arvoilla retentiot olivat yli 80%. Glukoosin suodatuksissa NF 270 –kalvolla modifiointi aina hieman paransi vuota, mutta retentiot huononivat. Oktaanihapon suodatuksissa vuo parani hieman, kun kalvoja (NF 270 ja NTR 7450) oli modifioitu 20 minuuttia UV-säteilytyksellä 100 ppm maitohappoliuoksessa. NTR 7450 –kalvon vuo moninkertaistui modifioimattoman kalvon vuohon verrattuna, kun kalvoa oli UV-säteilytetty 20 minuuttia 2000 ppm maitohappoliuoksessa. Oktaanihapposuodatuksissa retentiot modifioiduilla kalvoilla olivat suurimmat pH-alueella 7-10. Modifioitujen kalvojen permeabiliteetit nousivat jyrkästi pH:ssa 12 kaikilla malliaineilla, mikä viittaa siihen, että modifiointiaine irtosi pH:ssa 12. Toisaalta korkeilla pH-arvoilla kalvo muuttuu avoimemmaksi, joten modifiointiaineen irtoamista ei voitu näiden mittausten perusteella varmentaa. Kalvon modifiointi oli onnistunut, sillä malliainesuodatuksissa havaittiin vuo- ja retentiomuutoksia.

Sakkaroosin hydrolyysi immobilisoidulla entsyymillä

Työssä tutkittiin sakkaroosin hydrolyysiä anioninvaihtohartseihin immobilisoidun entsyymin avulla tavoitteena löytää sellainen kantaja-entsyymi -yhdistelmä, jolla konversio halutuiksi lopputuotteiksi olisi mahdollisimman korkea. Työhön valittiin aikaisemmissa laboratoriokokeissa parhaita tuloksia saavuttaneet kantaja-entsyymi -parit. Entsyymeinä oli kaksi nestemäistä Saccharomyces cerevisiae -hiivasta eristettyjä entsyymivalmistetta. Kokeissa käytetyt kantajamateriaalit olivat erilaisia heikkoja anioninvaihtohartseja. Entsyymit immobilisoitiin kantajaan sekoitusreaktorissa ja niiden aktiivisuudet määritettiin sitomisen jälkeen. Hydrolyysikokeet tehtiin jatkuvatoimisessa kiintopetireaktorissa ja lisäksi panos-kokeina tutkittiin ominaisuuksiltaan erilaisten kantajien eroja hydrolyysissä. Reaktio-olosuhteet pidettiin kaikissa kokeissa samoina. Sakkaroosiliuoksen pitoisuus oli 50 p-%, reaktiolämpötila 50 oC ja pH 5. Kiintopetikolonnissa tutkittiin myös sakkaroosi-liuoksen viipymäajan vaikutusta sivutuotteiden syntyyn. Näytteet analysoitiin neste-kromatografilla. Kiintopetikolonnissa lyhimmän viipymäajan (15 min) kokeissa ainoastaan hitaimmilla kantaja-entsyymi -pareilla muodostui sivutuotteita, jotka hydrolyysireaktion edetessä kuitenkin hävisivät. Kun viipymäaikaa kasvatettiin sivutuotteiden synty väheni ja lopulta niitä ei havaittu syntyvän lainkaan. Hydrolyysin edetessä viipymäajan ollessa tarpeeksi pitkä pienet sivutuotekomponentit hävisivät sakkaroosin hajotessa kokonaan glukoosiksi ja fruktoosiksi. Verrattaessa partikkelikoon ja hartsimatriisin vaikutusta samaan entsyymiin sidottuna havaittiin, että niillä kummallakin on vaikutusta sekä sakkaroosin hydrolyysi-nopeuteen että sivutuotteiden muodostumiseen.

THE ROLE OF MINERAL NUTRITION ON YIELDS AND FRUIT QUALITY IN GRAPEVINE, PEAR AND APPLE

ABSTRACT Fertilization of temperate fruit trees, such as grapevine ( Vitis spp.), apple ( Malus domestica), and pear ( Pyrus communis) is an important tool to achive maximum yield and fruit quality. Fertilizers are provided when soil fertility does not allow trees to express their genetic potential, and time and rate of application should be scheduled to promote fruit quality. Grapevine berries, must and wine quality are affected principally by N, that regulate the synthesis of some important compounds, such as anthocyanins, which are responsible for coloring of the must and the wine. Fermenation of the must may stop in grapes with low concentration of N because N is requested in high amount by yeasts. An N excess may increase the pulp to peel ratio, diluting the concentration of anthocyanins and promoting the migration of anthocyanins from berries to the growing plant organs; a decrease of grape juice soluble solid concentration is also expected because of an increase in vegetative growth. Potassium is also important for wine quality contributing to adequate berry maturation, concentration of sugars, synthesis of phenols and the regulation of pH and acidity. In apple and pear, Ca and K are important for fruit quality and storage. Potassium is the most important component of fruit, however, any excess should be avoided and an adequate K:Ca balance should be achieved. Adequate concentration of Ca in the fruit prevents pre- and post-harvest fruit disorders and, at the same time, increases tolerance to pathogens. Although N promotes adequate growth soil N availability should be monitored to avoid excessive N uptake that may decrease fruit skin color and storability.

Estudi de noves estratègies encapsuladores d’antimalàrics i distribució de nanovectors polimèrics en Anopheles atroparvus

En aquest treball s’ha estudiat el comportament de compostos antimalàrics com els fàrmacs i els polímers en diferents situacions. Una de les barreres que ha estat identificada com a principal obstacle per a una millora de l’eficàcia dels compostos antimalàrics, és la limitació en la quantitat de fàrmac que pot ser encapsulada dins un liposoma, i que depèn de la seva solubilitat en medi aquós. Amb la inspiració de la descripció d’un nou tipus de nanocàpsules amb aplicacions oncològiques capaces d’encapsular grans quantitats de fàrmacs (protocells, Ashley et al., 2011). Els constructes formats per liposomes amb un nucli d’òxid de silici altament porós capaç de contenir el fàrmac, s’anomenen “protocells”, que en comparació als liposomes, tenen una major selectivitat i estabilitat, i permeten alliberar altes concentracions de droga directament al citosol de les cèl·lules cancerígenes. Aquest estudi es basa en la fabricació d’aquests nous nanovectors que continguin fàrmacs antimalàrics i té com a objectiu futur dirigir-los a eritròcits infectats per malària (pRBCs). Una altra part del treball és l’estudi de la distribució del polímer ISA-FITC en Anopheles atroparvus. Sabent que els polímers han estat utilitzats com a transportadors antimalàrics, es va pensar en l’opció d’eliminar el paràsit a dins del mateix mosquit, com una alternativa a tots el estudis realitzats fins ara centrats en les etapes d’infecció de l’hoste. Per aquest motiu es va idear l’experiment pensant en aquest polímer amb la intenció final de veure la seva localització en un mosquit Anopheles lliure del paràsit. OBJECTIUS: Determinació de la capacitat encapsuladora de tres tipus de nanopartícules, fabricades amb el mateix material però amb característiques de mida i càrrega diferents, incubant-les amb cinc fàrmacs antimalàrics. El blau de metilè, la primaquina, la cloroquina, la quinina i la curcumina, cadascun d’ells amb característiques de pH, solubilitat i estructura diferents. Alguns d’ells són fàrmacs que no s’han emprat en altres estudis degut a la seva toxicitat o elevada inespecificitat (la qual es pretén reduir un cop encapsulats en protocells). Construcció de “protocells” un cop determinada la millor nanopartícula encapsuladora i fàrmac candidat i determinació de la concentració de fàrmac que podien contenir, i el ritme d’alliberament d’aquest en PBS (simulant les condicions fisiològiques dels pRBCs). Estudi de la localització del polímer antimalàric ISA-FITC en l’anatomia del mosquit Anopheles Atroparvus. PROCEDIMENTS: Mètodes espectrofotomètrics Microscopia Cryo-electrònica de transmissió Microscopia confocal de fluorescència

Brown algal phlorotannins: Improving and applying chemical methods

Phlorotannins are the least studied group of tannins and are found only in brown algae. Hitherto the roles of phlorotannins, e.g. in plant-herbivore interactions, have been studied by quantifying the total contents of the soluble phlorotannins with a variety of methods. Little attention has been given to either quantitative variation in cell-wall-bound and exuded phlorotannins or to qualitative variation in individual compounds. A quantification procedure was developed to measure the amount of cell-wall-bound phlorotannins. The quantification of soluble phlorotannins was adjusted for both large- and small-scale samples and used to estimate the amounts of exuded phlorotannins using bladder wrack (Fucus vesiculosus) as a model species. In addition, separation of individual soluble phlorotannins to produce a phlorotannin profile from the phenolic crude extract was achieved by high-performance liquid chromatography (HPLC). Along with these methodological studies, attention was focused on the factors in the procedure which generated variation in the yield of phlorotannins. The objective was to enhance the efficiency of the sample preparation procedure. To resolve the problem of rapid oxidation of phlorotannins in HPLC analyses, ascorbic acid was added to the extractant. The widely used colourimetric method was found to produce a variation in the yield that was dependent upon the pH and concentration of the sample. Using these developed, adjusted and modified methods, the phenotypic plasticity of phlorotannins was studied with respect to nutrient availability and herbivory. An increase in nutrients decreased the total amount of soluble phlorotannins but did not affect the cell-wall-bound phlorotannins, the exudation of phlorotannins or the phlorotannin profile achieved with HPLC. The presence of the snail Thedoxus fluviatilis on the thallus induced production of soluble phlorotannins, and grazing by the herbivorous isopod Idotea baltica increased the exudation of phlorotannins. To study whether the among-population variations in phlorotannin contents arise from the genetic divergence or from the plastic response of algae, or both, algae from separate populations were reared in a common garden. Genetic variation among local populations was found in both the phlorotannin profile and the content of total phlorotannins. Phlorotannins were also genetically variable within populations. This suggests that local algal populations have diverged in their contents of phlorotannins, and that they may respond to natural selection and evolve both quantitatively and qualitatively.

Randomized study of reduced-intensity chemotherapy combined with imatinib in adults with Ph-positive acute lymphoblastic leukemia.

In this study, we randomly compared high doses of the tyrosine kinase inhibitor imatinib combined with reduced-intensity chemotherapy (arm A) to standard imatinib/hyperCVAD (cyclophosphamide/vincristine/doxorubicin/dexamethasone) therapy (arm B) in 268 adults (median age, 47 years) with Philadelphia chromosome-positive (Ph+) acute lymphoblastic leukemia (ALL). The primary objective was the major molecular response (MMolR) rate after cycle 2, patients being then eligible for allogeneic stem cell transplantation (SCT) if they had a donor, or autologous SCT if in MMolR and no donor. With fewer induction deaths, the complete remission (CR) rate was higher in arm A than in arm B (98% vs 91%; P = .006), whereas the MMolR rate was similar in both arms (66% vs 64%). With a median follow-up of 4.8 years, 5-year event-free survival and overall survival (OS) rates were estimated at 37.1% and 45.6%, respectively, without difference between the arms. Allogeneic transplantation was associated with a significant benefit in relapse-free survival (hazard ratio [HR], 0.69; P = .036) and OS (HR, 0.64; P = .02), with initial white blood cell count being the only factor significantly interacting with this SCT effect. In patients achieving MMolR, outcome was similar after autologous and allogeneic transplantation. This study validates an induction regimen combining reduced-intensity chemotherapy and imatinib in Ph+ ALL adult patients and suggests that SCT in first CR is still a good option for Ph+ ALL adult patients. This trial was registered at www.clinicaltrials.gov as #NCT00327678.

Development of an enantioselective assay for simultaneous separation of venlafaxine and O-desmethylvenlafaxine by micellar electrokinetic chromatography-tandem mass spectrometry: Application to the analysis of drug-drug interaction.

To-date, there has been no effective chiral capillary electrophoresis-mass spectrometry (CE-MS) method reported for the simultaneous enantioseparation of the antidepressant drug, venlafaxine (VX) and its structurally-similar major metabolite, O-desmethylvenlafaxine (O-DVX). This is mainly due to the difficulty of identifying MS compatible chiral selector, which could provide both high enantioselectivity and sensitive MS detection. In this work, poly-sodium N-undecenoyl-L,L-leucylalaninate (poly-L,L-SULA) was employed as a chiral selector after screening several dipeptide polymeric chiral surfactants. Baseline separation of both O-DVX and VX enantiomers was achieved in 15min after optimizing the buffer pH, poly-L,L-SULA concentration, nebulizer pressure and separation voltage. Calibration curves in spiked plasma (recoveries higher than 80%) were linear over the concentration range 150-5000ng/mL for both VX and O-DVX. The limit of detection (LOD) was found to be as low as 30ng/mL and 21ng/mL for O-DVX and VX, respectively. This method was successfully applied to measure the plasma concentrations of human volunteers receiving VX or O-DVX orally when co-administered without and with indinivar therapy. The results suggest that micellar electrokinetic chromatography electrospray ionization-tandem mass spectrometry (MEKC-ESI-MS/MS) is an effective low cost alternative technique for the pharmacokinetics and pharmacodynamics studies of both O-DVX and VX enantiomers. The technique has potential to identify drug-drug interaction involving VX and O-DVX enantiomers while administering indinivar therapy.