A modified HPLC method for analysis of PSP toxins in algae and shellfish from China

Improvements to an established HPLC method are introduced. The modified method is more efficient for separation and detection of the toxins responsible for paralytic shellfish poisoning (PSP). The PSP toxin content of two strains of Alexandrium tamarense and approximately forty shellfish samples collected from different locations in China have been analyzed with this HPLC method. Only one shellfish sample, collected from Lianyungang, China, contained PSP toxins.

Investigation of Extration Method for Paralytic Shellfish Poisoning Toxins in Shellfish

Me optimal conditions were established for the extraction of paralytic shellfish poisoning toxins from gonad of Chlamys nobills using acetic acid and hydrochloric acid in the concentration range of 0.04-1.0 mol/L. A 10-g portion of gonad of Chlamys nobilis was extracted by boiling for 5 min with 1.0 mL acetic acid and hydrochloric acid in a 50-mL beaker. Meanwhile, a portion of gonad of Chlamys nobilis was extracted by sonication in the solution of 0.3 mol/L HAc + 0.2 mol/L HCl for a total period of 5-30 min. The raw extract was centrifuged at 3500 r/min for 5 min and the pH of supernatant was adjusted from 2.0 to 4.0 by 0.1 mol/L NaOH or 5 mol/L HCL After passing through a Millipore ultrafiltration membrane (10000 MW cut-off), ultrafiltrate was then analyzed by HPLC. The results showed that hydrochloric acid in the concentration range of 0.25-1.0 mol/L caused a significant decrease of N-sulfocarbarnoyl-11-hydroxysulfate toxin C1 (C1), C2 and gonyautoxin 5 (GTX5) and the concomitant increase of GTX2,3. However, the amount of the three unstable toxins did not show any change using the extraction with acetic acid. Under the same concentration of acetic acid (0.3 mol/L) and hydrochloric acid (0.2 mol/L), the amount of C1 in the ultrasonic extraction was obviously lower than the boiling one, while C2 showed slightly higher than the latter.

Protein phosphatase inhibition assay for detection of diarrhetic shellfish poison in oyster

A method based on protein phosphatase enzyme activity inhibition for the detection of diarrhetic shellfish poison (DSP) was used to analyze the DSP toxicity in three oyster samples. Based on the standard dose-effect curve developed with a series of okadaic acid (OA) standard solutions, the DSP toxicity of the three oyster samples collected were screened, and the results showed that there were no OA and dinophysis toxins ( DTXs) in the samples without hydrolization. However, the OA toxicity could be detected in two of the hydrolyzed samples, and the OA toxicity of the two samples were 1.81 and 1.21 mu g OA eq./kg oyster, respectively.

Study on the fatty acid composition of jellyfish Rhopilema esculentum

The fatty acids composition in different parts of full-grown Rhopilema esculentum jellyfish from Yellow Sea was investigated. The lipids, extracted from the umbrella and oral arms and gonads of R. eculentum jellyfish, respectively were analysed by combined capillary gas chromatography/mass spectrometry. The results show that there are more than thirty kinds of fatty acids in jellyfish, and the fatty acid compositions of three parts of R. esculentum are almost the same. In the three parts, percentages of polyunsaturated fatty acids (PUFA) are high, and range from 36.23% to 38.74%. Docosahexaenoic acid (DHA), eicosatetraenoic acid (AA) and eicosapentaenoic acid (EPA) are three major PUFA.

An efficient combination of supercritical fluid extraction and high-speed counter-current chromatography to extract and purify homoisoflavonoids from Ophiopogon japonicus (Thunb.) Ker-Gawler

Supercritical fluid extraction (SFE) was used to extract homoisoflavonoids from Ophiopogon japonicus (Thunb.) Ker-Gawler. The optimization of parameters was carried out using an orthogonal test L-9 (3)(4) including pressure, temperature, dynamic extraction time and the amount of modifier. The process was then scaled up by 100 times with a preparative SFE system under the optimized conditions of 25 MPa, 55 degrees C, 4.0 h and 25% methanol as a modifier. Then crude extracts were separated and purified by high-speed counter-current chromatography (HSCCC) with a two-phase solvent system composed of n-hexane/ethyl acetate/methanol/ACN/water (1.8:1.0:1.0:1.2:1.0 v/v). There three homoisoflavonoidal compounds including methylophiopogonanone A 6-aldehydo-isoophiopogonone A, and 6-formyl-isoophiopogonanone A, were successfully isolated and purified in one step. The collected fractions were analyzed by HPLC. In each operation, 140 mg crude extracts was separated and yielded 15.3 mg of methylophiopogonanone A (96.9% purity), 4.1 mg of 6-aldehydo-isoophiopogonone A (98.3% purity) and 13.5 mg of 6-formyl-isoophiopogonanone A (97.3% purity) respectively. The chemical structure of the three homoisoflavonoids are identified by means of ESI-MS and NMR analysis.

One step isolation and purification of liquiritigenin and isoliquiritigenin from Glycyrrhiza uralensis Risch using high-speed counter-current chromatography

High-speed counter-current chromatography (HSCCC) technique in semi-preparative scale has been successfully applied to the separation of bioactive flavonoid compounds, liquiritigenin and isoliquiritigenin in one step from the crude extract of Glycyrrhiza uralensis Risch. The HSCCC was performed using a two-phase solvent system composed of n-hexane-ethyl acetate-methanol-acetonitrile-water (2:2:1:0.6:2, v/v). Yields of liquiritigenin (98.9% purity) and isoliquiritigenin (98.3% purity) obtained were 0.52% and 0.32%. Chemical structures of the purified liquiritigenin and isoliquiritigenin were identified by electrospray ionization-MS (ESI-MS) and NMR analysis. (c) 2005 Published by Elsevier B.V.

Monitoring microbial populations of sulfate-reducing bacteria using an impedimetric immunosensor based on agglutination assay

An impedimetric immunosensor was fabricated for rapid and non-labeled detection of sulfate-reducing bacteria, Desulforibrio caledoiensis (SRB) by immobilizing lectin-Concanavalin A using an agglutination assay. The immobilization of lectin was conducted using amine coupling on the surface of a gold (Au) electrode assembled with 11-Mercaptounclecanoic acid. Electrochemical impedance spectroscopy (EIS) was used to verify the stepwise assembly of the sensor system. The work conditions of the impedimetric immunosensor, such as pH of the buffer solutions and the incubation time of lectin, were optimized. Faradic impedance spectra for charge transfer for the redox probe Fe(CN)(6)(3-/4-) were measured to determine SRB concentrations. The diameter of the Nyquist diagram that is equal to the charge-transfer resistance (RI) increased with increasing SRB concentration. A linear relationship between R-ct and SRB concentration was obtained in SRB concentration range of 1.8 to 1.8 x 10(7) cfu/ml. The variation of the SRB population during the growth process was also monitored using the impedimetric immunosensor. This approach has great potential for simple, low-cost. and time-saving monitoring of microbial populations. (C) 2009 Elsevier B.V. All rights reserved.

Speciation Analysis of Organotin Compounds in Shellfish by Hyphenated Technique of High Performance Liquid Chromatography-Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry

The hyphenated technique of high performance liquid chromatography coupled with inductively coupled plasma mass spectrometry(HPLC-ICP-MS) was applied to the simultaneous determination of five organotin compounds in the shellfish samples. Agilent TC-C-18 column was selected, mobile phase of the HPLC was CH3CN:H2O: CH3COOH = 65:23:12 (V/V), 0. 05% TEA, pH = 3.0 at flow rate 0.4 mL/min. Five mixed organotin standards from 100 mu g/L to 0. 5 mu g/L was used for the method evaluation. The experimental results indicate that the linearity (R-2) for each compound was over 0.998. The shellfish samples were treated by supersonic extraction with mobile phase for 30min. Four organotin compounds including dibutyltin (DBT), tributyltin (TBT), diphenyltin (DphT) and triphenyltin (TPhT) in shellfish samples were detected with method mentioned above. It was found that the domain compounds in the samples were tributyltin (TBT) and triphenyltin (TPhT). The recoveries test from the standard addition for trimethyltin (TMT tributyltin (TBT), and triphenyltin (TPhT) were, over 80%. However, the recoveries for diphenyltin (DPhT) and dibutyltin (DBT) were relatively low, 37.3% and 75.2% respectively. The reason might be attributed to the decomposition of those compounds during the extraction procedure. The further study on this subject is under the progress.

Selective and specific detection of sulfate-reducing bacteria using potentiometric stripping analysis

A fast, sensitive and reliable potentiometric stripping analysis (PSA) is described for the selective detection of the marine pathogenic sulfate-reducing bacterium (SRB). Desulforibrio caledoiensis. The chemical and electrochemical parameters that exert influence on the deposition and stripping of lead ion, such as deposition potential, deposition time and pH value were carefully studied. The concentration of SRB was determined in acetate buffer solution (pH 5.2) under the optimized condition (deposition potential of -1.3 V. deposition time of 250 s, ionic strength of 0.2 mol L-1 and oxidant mercury (II) concentration of 40 mg L-1). A linear relationship between the stripping response and the logarithm of the bacterial concentration was observed in the range of 2.3 x 10 to 2.3 x 10(7) cfu mL(-1). In addition, the potentiometric stripping technique gave a distinct response to the SRB, but had no obvious response to Escherichia coli. The measurement system has a potential for further applications and provides a facile and sample method for detection of pathogenic bacteria. (C) 2010 Elsevier B.V. All rights reserved.

Développement de techniques analytiques pour la détermination des agents anti-infectieux dans les eaux environnementales

Les agents anti-infectieux sont utilisés pour traiter ou prévenir les infections chez les humains, les animaux, les insectes et les plantes. L’apparition de traces de ces substances dans les eaux usées, les eaux naturelles et même l’eau potable dans plusieurs pays du monde soulève l’inquiétude de la communauté scientifique surtout à cause de leur activité biologique. Le but de ces travaux de recherche a été d’étudier la présence d’anti-infectieux dans les eaux environnementales contaminées (c.-à-d. eaux usées, eaux naturelles et eau potable) ainsi que de développer de nouvelles méthodes analytiques capables de quantifier et confirmer leur présence dans ces matrices. Une méta-analyse sur l’occurrence des anti-infectieux dans les eaux environnementales contaminées a démontré qu’au moins 68 composés et 10 de leurs produits de transformation ont été quantifiés à ce jour. Les concentrations environnementales varient entre 0.1 ng/L et 1 mg/L, selon le composé, la matrice et la source de contamination. D’après cette étude, les effets nuisibles des anti-infectieux sur le biote aquatique sont possibles et ces substances peuvent aussi avoir un effet indirect sur la santé humaine à cause de sa possible contribution à la dissémination de la résistance aux anti-infecteiux chez les bactéries. Les premiers tests préliminaires de développement d’une méthode de détermination des anti-infectieux dans les eaux usées ont montré les difficultés à surmonter lors de l’extraction sur phase solide (SPE) ainsi que l’importance de la sélectivité du détecteur. On a décrit une nouvelle méthode de quantification des anti-infectieux utilisant la SPE en tandem dans le mode manuel et la chromatographie liquide couplée à la spectrométrie de masse en tandem (LC-MS/MS). Les six anti-infectieux ciblés (sulfaméthoxazole, triméthoprime, ciprofloxacin, levofloxacin, clarithromycin et azithromycin) ont été quantifiés à des concentrations entre 39 et 276 ng/L dans les échantillons d’affluent et d’effluent provenant d’une station d’épuration appliquant un traitement primaire et physico- chimique. Les concentrations retrouvées dans les effluents indiquent que la masse moyenne totale de ces substances, déversées hebdomadairement dans le fleuve St. Laurent, était de ~ 2 kg. En vue de réduire le temps total d’analyse et simplifier les manipulations, on a travaillé sur une nouvelle méthode de SPE couplée-LC-MS/MS. Cette méthode a utilisé une technique de permutation de colonnes pour préconcentrer 1.00 mL d’échantillon dans une colonne de SPE couplée. La performance analytique de la méthode a permis la quantification des six anti-infectieux dans les eaux usées municipales et les limites de détection étaient du même ordre de grandeur (13-60 ng/L) que les méthodes basées sur la SPE manuelle. Ensuite, l’application des colonnes de SPE couplée de chromatographie à débit turbulent pour la préconcentration de six anti-infectieux dans les eaux usées a été explorée pour diminuer les effets de matrice. Les résultats obtenus ont indiqué que ces colonnes sont une solution de réchange intéressante aux colonnes de SPE couplée traditionnelles. Finalement, en vue de permettre l’analyse des anti-infectieux dans les eaux de surface et l’eau potable, une méthode SPE couplée-LC-MS/MS utilisant des injections de grand volume (10 mL) a été développée. Le volume de fuite de plusieurs colonnes de SPE couplée a été estimé et la colonne ayant la meilleure rétention a été choisie. Les limites de détection et de confirmation de la méthode ont été entre 1 à 6 ng/L. L’analyse des échantillons réels a démontré que la concentration des trois anti-infectieux ciblés (sulfaméthoxazole, triméthoprime et clarithromycine) était au dessous de la limite de détection de la méthode. La mesure des masses exactes par spectrométrie de masse à temps d’envol et les spectres des ions produits utilisant une pente d’énergie de collision inverse dans un spectromètre de masse à triple quadripôle ont été explorés comme des méthodes de confirmation possibles.

Développement de méthodes d’analyse directe de polluants organiques volatils à l’état de traces dans l’air et les biogaz

Il est reconnu que le benzène, le toluène, l’éthylbenzène et les isomères du xylène, composés organiques volatils (COVs) communément désignés BTEX, produisent des effets nocifs sur la santé humaine et sur les végétaux dépendamment de la durée et des niveaux d’exposition. Le benzène en particulier est classé cancérogène et une exposition à des concentrations supérieures à 64 g/m3 de benzène peut être fatale en 5–10 minutes. Par conséquent, la mesure en temps réel des BTEX dans l’air ambiant est essentielle pour détecter rapidement un danger associé à leur émission dans l’air et pour estimer les risques potentiels pour les êtres vivants et pour l’environnement. Dans cette thèse, une méthode d’analyse en temps réel des BTEX dans l’air ambiant a été développée et validée. La méthode est basée sur la technique d’échantillonnage direct de l’air couplée avec la spectrométrie de masse en tandem utilisant une source d’ionisation chimique à pression atmosphérique (APCI-MS/MS directe). La validation analytique a démontré la sensibilité (limite de détection LDM 1–2 μg/m3), la précision (coefficient de variation CV < 10%), l’exactitude (exactitude > 95%) et la sélectivité de la méthode. Des échantillons d’air ambiant provenant d’un site d’enfouissement de déchets industriels et de divers garages d’entretien automobile ont été analysés par la méthode développée. La comparaison des résultats avec ceux obtenus par la technique de chromatographie gazeuse on-line couplée avec un détecteur à ionisation de flamme (GC-FID) a donné des résultats similaires. La capacité de la méthode pour l’évaluation rapide des risques potentiels associés à une exposition aux BTEX a été prouvée à travers une étude de terrain avec analyse de risque pour la santé des travailleurs dans trois garages d’entretien automobile et par des expériences sous atmosphères simulées. Les concentrations mesurées dans l’air ambiant des garages étaient de 8,9–25 µg/m3 pour le benzène, 119–1156 µg/m3 pour le toluène, 9–70 µg/m3 pour l’éthylbenzène et 45–347 µg/m3 pour les xylènes. Une dose quotidienne environnementale totale entre 1,46 10-3 et 2,52 10-3 mg/kg/jour a été déterminée pour le benzène. Le risque de cancer lié à l’exposition environnementale totale au benzène estimé pour les travailleurs étudiés se situait entre 1,1 10-5 et 1,8 10-5. Une nouvelle méthode APCI-MS/MS a été également développée et validée pour l’analyse directe de l’octaméthylcyclotétrasiloxane (D4) et le décaméthylcyclopentasiloxane (D5) dans l’air et les biogaz. Le D4 et le D5 sont des siloxanes cycliques volatils largement utilisés comme solvants dans les processus industriels et les produits de consommation à la place des COVs précurseurs d’ozone troposphérique tels que les BTEX. Leur présence ubiquitaire dans les échantillons d’air ambiant, due à l’utilisation massive, suscite un besoin d’études de toxicité. De telles études requièrent des analyses qualitatives et quantitatives de traces de ces composés. Par ailleurs, la présence de traces de ces substances dans un biogaz entrave son utilisation comme source d’énergie renouvelable en causant des dommages coûteux à l’équipement. L’analyse des siloxanes dans un biogaz s’avère donc essentielle pour déterminer si le biogaz nécessite une purification avant son utilisation pour la production d’énergie. La méthode développée dans cette étude possède une bonne sensibilité (LDM 4–6 μg/m3), une bonne précision (CV < 10%), une bonne exactitude (> 93%) et une grande sélectivité. Il a été également démontré qu’en utilisant cette méthode avec l’hexaméthyl-d18-disiloxane comme étalon interne, la détection et la quantification du D4 et du D5 dans des échantillons réels de biogaz peuvent être accomplies avec une meilleure sensibilité (LDM ~ 2 μg/m3), une grande précision (CV < 5%) et une grande exactitude (> 97%). Une variété d’échantillons de biogaz prélevés au site d’enfouissement sanitaire du Complexe Environnemental de Saint-Michel à Montréal a été analysée avec succès par cette nouvelle méthode. Les concentrations mesurées étaient de 131–1275 µg/m3 pour le D4 et 250–6226 µg/m3 pour le D5. Ces résultats représentent les premières données rapportées dans la littérature sur la concentration des siloxanes D4 et D5 dans les biogaz d’enfouissement en fonction de l’âge des déchets.

Développement de méthodes analytiques de séparation des produits de digestion enzymatique des dérivés de cellulose

La cellulose et ses dérivés sont utilisés dans un vaste nombre d’applications incluant le domaine pharmaceutique pour la fabrication de médicaments en tant qu’excipient. Différents dérivés cellulosiques tels que le carboxyméthylcellulose (CMC) et l’hydroxyéthylcellulose (HEC) sont disponibles sur le commerce. Le degré de polymérisation et de modification diffèrent énormément d’un fournisseur à l’autre tout dépendamment de l’origine de la cellulose et de leur procédé de dérivation, leur conférant ainsi différentes propriétés physico-chimiques qui leurs sont propres, telles que la viscosité et la solubilité. Notre intérêt est de développer une méthode analytique permettant de distinguer la différence entre deux sources d’un produit CMC ou HEC. L’objectif spécifique de cette étude de maitrise était l’obtention d’un profil cartographique de ces biopolymères complexes et ce, par le développement d’une méthode de digestion enzymatique donnant les oligosaccharides de plus petites tailles et par la séparation de ces oligosaccharides par les méthodes chromatographiques simples. La digestion fut étudiée avec différents paramètres, tel que le milieu de l’hydrolyse, le pH, la température, le temps de digestion et le ratio substrat/enzyme. Une cellulase de Trichoderma reesei ATCC 26921 fut utilisée pour la digestion partielle de nos échantillons de cellulose. Les oligosaccharides ne possédant pas de groupements chromophores ou fluorophores, ils ne peuvent donc être détectés ni par absorbance UV-Vis, ni par fluorescence. Il a donc été question d’élaborer une méthode de marquage des oligosaccharides avec différents agents, tels que l’acide 8-aminopyrène-1,3,6-trisulfonique (APTS), le 3-acétylamino-6-aminoacridine (AA-Ac) et la phénylhydrazine (PHN). Enfin, l’utilisation de l’électrophorèse capillaire et la chromatographie liquide à haute performance a permis la séparation des produits de digestion enzymatique des dérivés de cellulose. Pour chacune de ces méthodes analytiques, plusieurs paramètres de séparation ont été étudiés.

Analyse quantitative des cyanotoxines d'eau douce par LDTD-APCI-MS/MS

Avec la hausse mondiale de la fréquence des floraisons de cyanobactéries (CB), dont certaines produisent des cyanotoxines (CT), le développement d’une méthode de détection/quantification rapide d’un maximum de CT s’impose. Cette méthode permettrait de faire un suivi quotidien de la toxicité de plans d’eau contaminés par des CB et ainsi d’émettre rapidement des avis d’alerte appropriés afin de protéger la santé publique. Une nouvelle technologie utilisant la désorption thermique induite par diode laser (LDTD) couplée à l’ionisation chimique sous pression atmosphérique (APCI) et reliée à la spectrométrie de masse en tandem (MS/MS) a déjà fait ses preuves avec des temps d'analyse de l’ordre de quelques secondes. Les analytes sont désorbés par la LDTD, ionisés en phase gazeuse par APCI et détectés par la MS/MS. Il n’y a donc pas de séparation chromatographique, et la préparation de l’échantillon avant l’analyse est minimale selon la complexité de la matrice contenant les analytes. Parmi les quatre CT testées (microcystine-LR, cylindrospermopsine, saxitoxine et anatoxine-a (ANA-a)), seule l’ANA-a a généré une désorption significative nécessaire au développement d’une méthode analytique avec l’interface LDTD-APCI. La forte polarité ou le poids moléculaire élevé des autres CT empêche probablement leur désorption. L’optimisation des paramètres instrumentaux, tout en tenant compte de l’interférence isobarique de l’acide aminé phénylalanine (PHE) lors de la détection de l’ANA-a par MS/MS, a généré une limite de détection d’ANA-a de l’ordre de 1 ug/L. Celle-ci a été évaluée à partir d’une matrice apparentée à une matrice réelle, démontrant qu’il serait possible d’utiliser la LDTD pour effectuer le suivi de l’ANA-a dans les eaux naturelles selon les normes environnementales applicables (1 à 12 ug/L). Il a été possible d’éviter l’interférence isobarique de la PHE en raison de sa très faible désorption avec l’interface LDTD-APCI. En effet, il a été démontré qu’une concentration aussi élevée que 500 ug/L de PHE ne causait aucune interférence sur le signal de l’ANA-a.

Marquage fluorescent des protéines pour étudier les enzymes protéolytiques solubles et immobilisées par la cartographie peptidique électrophorétique

La cartographie peptidique est une méthode qui permet entre autre d’identifier les modifications post-traductionnelles des protéines. Elle comprend trois étapes : 1) la protéolyse enzymatique, 2) la séparation par électrophorèse capillaire (CE) ou chromatographie en phase liquide à haute performance (HPLC) des fragments peptidiques et 3) l’identification de ces derniers. Cette dernière étape peut se faire par des méthodes photométriques ou par spectrométrie de masse (MS). Au cours de la dernière décennie, les enzymes protéolytiques immobilisées ont acquis une grande popularité parce qu’elles peuvent être réutilisées et permettent une digestion rapide des protéines due à un rapport élevé d’enzyme/substrat. Pour étudier les nouvelles techniques d’immobilisation qui ont été développées dans le laboratoire du Professeur Waldron, la cartographie peptidique par CE est souvent utilisée pour déterminer le nombre total de peptides détectés et leurs abondances. La CE nous permet d’avoir des séparations très efficaces et lorsque couplée à la fluorescence induite par laser (LIF), elle donne des limites de détection qui sont 1000 fois plus basses que celles obtenues avec l’absorbance UV-Vis. Dans la méthode typique, les peptides venant de l’étape 1) sont marqués avec un fluorophore avant l’analyse par CE-LIF. Bien que la sensibilité de détection LIF puisse approcher 10-12 M pour un fluorophore, la réaction de marquage nécessite un analyte dont la concentration est d’au moins 10-7 M, ce qui représente son principal désavantage. Donc, il n’est pas facile d’étudier les enzymes des peptides dérivés après la protéolyse en utilisant la technique CE-LIF si la concentration du substrat protéique initial est inférieure à 10-7 M. Ceci est attribué à la dilution supplémentaire lors de la protéolyse. Alors, afin d’utiliser le CE-LIF pour évaluer l’efficacité de la digestion par enzyme immobilisée à faible concentration de substrat,nous proposons d’utiliser des substrats protéiques marqués de fluorophores pouvant être purifiés et dilués. Trois méthodes de marquage fluorescent de protéine sont décrites dans ce mémoire pour étudier les enzymes solubles et immobilisées. Les fluorophores étudiés pour le marquage de protéine standard incluent le naphtalène-2,3-dicarboxaldéhyde (NDA), la fluorescéine-5-isothiocyanate (FITC) et l’ester de 6-carboxyfluorescéine N-succinimidyl (FAMSE). Le FAMSE est un excellent réactif puisqu’il se conjugue rapidement avec les amines primaires des peptides. Aussi, le substrat marqué est stable dans le temps. Les protéines étudiées étaient l’-lactalbumine (LACT), l’anhydrase carbonique (CA) et l’insuline chaîne B (INB). Les protéines sont digérées à l’aide de la trypsine (T), la chymotrypsine (CT) ou la pepsine (PEP) dans leurs formes solubles ou insolubles. La forme soluble est plus active que celle immobilisée. Cela nous a permis de vérifier que les protéines marquées sont encore reconnues par chaque enzyme. Nous avons comparé les digestions des protéines par différentes enzymes telles la chymotrypsine libre (i.e., soluble), la chymotrypsine immobilisée (i.e., insoluble) par réticulation avec le glutaraldéhyde (GACT) et la chymotrypsine immobilisée sur billes d’agarose en gel (GELCT). Cette dernière était disponible sur le marché. Selon la chymotrypsine utilisée, nos études ont démontré que les cartes peptidiques avaient des différences significatives selon le nombre de pics et leurs intensités correspondantes. De plus, ces études nous ont permis de constater que les digestions effectuées avec l’enzyme immobilisée avaient une bonne reproductibilité. Plusieurs paramètres quantitatifs ont été étudiés afin d’évaluer l’efficacité des méthodes développées. La limite de détection par CE-LIF obtenue était de 3,010-10 M (S/N = 2,7) pour la CA-FAM digérée par GACT et de 2,010-10 M (S/N = 4,3) pour la CA-FAM digérée par la chymotrypsine libre. Nos études ont aussi démontrées que la courbe d’étalonnage était linéaire dans la région de travail (1,0×10-9-1,0×10-6 M) avec un coefficient de corrélation (R2) de 0,9991.

Fractionation, chemical and toxicological characterization of tobacco smoke components

La fumée du tabac est un aérosol extrêmement complexe constitué de milliers de composés répartis entre la phase particulaire et la phase vapeur. Il a été démontré que les effets toxicologiques de cette fumée sont associés aux composés appartenant aux deux phases. Plusieurs composés biologiquement actifs ont été identifiés dans la fumée du tabac; cependant, il n’y a pas d’études démontrant la relation entre les réponses biologiques obtenues via les tests in vitro ou in vivo et les composés présents dans la fumée entière du tabac. Le but de la présente recherche est de développer des méthodes fiables et robustes de fractionnement de la fumée à l’aide de techniques de séparation analytique et de techniques de détection combinés à des essais in vitro toxicologiques. Une étude antérieure réalisée par nos collaborateurs a démontré que, suite à l’étude des produits de combustion de douze principaux composés du tabac, l’acide chlorogénique s’est avéré être le composé le plus cytotoxique selon les test in vitro du micronoyau. Ainsi, dans cette étude, une méthode par chromatographie préparative en phase liquide a été développée dans le but de fractionner les produits de combustion de l’acide chlorogénique. Les fractions des produits de combustion de l’acide chlorogénique ont ensuite été testées et les composés responsables de la toxicité de l’acide chlorogénique ont été identifiés. Le composé de la sous-fraction responsable en majeure partie de la cytoxicité a été identifié comme étant le catéchol, lequel fut confirmé par chromatographie en phase liquide/ spectrométrie de masse à temps de vol. Des études récentes ont démontré les effets toxicologiques de la fumée entière du tabac et l’implication spécifique de la phase vapeur. C’est pourquoi notre travail a ensuite été focalisé principalement à l’analyse de la fumée entière. La machine à fumer Borgwaldt RM20S® utilisée avec les chambres d’exposition cellulaire de British American Tobacco permettent l’étude in vitro de l’exposition de cellules à différentes concentrations de fumée entière du tabac. Les essais biologiques in vitro ont un degré élevé de variabilité, ainsi, il faut prendre en compte toutes les autres sources de variabilité pour évaluer avec précision la finalité toxicologique de ces essais; toutefois, la fiabilité de la génération de la fumée de la machine n’a jamais été évaluée jusqu’à maintenant. Nous avons donc déterminé la fiabilité de la génération et de la dilution (RSD entre 0,7 et 12 %) de la fumée en quantifiant la présence de deux gaz de référence (le CH4 par détection à ionisation de flamme et le CO par absorption infrarouge) et d’un composé de la phase particulaire, le solanesol (par chromatographie en phase liquide à haute performance). Ensuite, la relation entre la dose et la dilution des composés de la phase vapeur retrouvée dans la chambre d’exposition cellulaire a été caractérisée en utilisant une nouvelle technique d’extraction dite par HSSE (Headspace Stir Bar Sorptive Extraction) couplée à la chromatographie en phase liquide/ spectrométrie de masse. La répétabilité de la méthode a donné une valeur de RSD se situant entre 10 et 13 % pour cinq des composés de référence identifiés dans la phase vapeur de la fumée de cigarette. La réponse offrant la surface maximale d’aire sous la courbe a été obtenue en utilisant les conditions expérimentales suivantes : intervalle de temps d’exposition/ désorption de 10 0.5 min, température de désorption de 200°C pour 2 min et température de concentration cryogénique (cryofocussing) de -75°C. La précision de la dilution de la fumée est linéaire et est fonction de l’abondance des analytes ainsi que de la concentration (RSD de 6,2 à 17,2 %) avec des quantités de 6 à 450 ng pour les composés de référence. Ces résultats démontrent que la machine à fumer Borgwaldt RM20S® est un outil fiable pour générer et acheminer de façon répétitive et linéaire la fumée de cigarette aux cultures cellulaires in vitro. Notre approche consiste en l’élaboration d’une méthodologie permettant de travailler avec un composé unique du tabac, pouvant être appliqué à des échantillons plus complexes par la suite ; ex : la phase vapeur de la fumée de cigarette. La méthodologie ainsi développée peut potentiellement servir de méthode de standardisation pour l’évaluation d’instruments ou de l’identification de produits dans l’industrie de tabac.