Pinning down the solid-state polymorphism of the ionic liquid [bmim][PF6]

The solid-state polymorphism of the ionic liquid 1-butyl-3-methylimidazolium hexafluorophosphate, [bmim][PF6], has been investigated via low-temperature and high-pressure crystallisation experiments. The samples have been characterised by single-crystal X-ray diffraction, optical microscopy and Raman spectroscopy. The solid-state phase behaviour of the compound is confirmed and clarified with respect to previous phase diagrams. The structures of the previously reported gamma-form, which essentially exhibits a G'T cation conformation, as well as those of the elusive beta- and alpha-forms, are reported. Crystals of the beta-phase are twinned and the structure is heavily disordered; the cation conformation in this form is predominantly TT, though significant contributions from other less frequently encountered conformers are also observed at low temperature and high pressure. The cation conformation in the alpha-form is GT; the presence of the G'T conformer at 193 K in this phase can be eliminated on cooling to 100 K. Whilst X-ray structural data are overall in good agreement with previous interpretations based on Raman and NMR studies, they also reveal a more subtle interplay of intermolecular interactions, which give rise to a wider range of conformers than previously considered.

Self-Assembled Supramolecular Gels of Reverse Poloxamers and Cyclodextrins

A series of supramolecular aggregates were prepared using a poly(propylene oxide) poly(ethylene oxide) poly(propylene oxide) (PPO-PEO-PPO) block copolymer and beta- or alpha-cyclodextrins (CD). The combination of beta-CD and the copolymer yields inclusion complexes (IC) with polypseudorotaxane structures. These are formed by complexation of the PPO blocks with beta-CD molecules producing a powder precipitate with a certain crystallinity degree that can be evaluated by X-ray diffraction (XRD). In contrast, when combining alpha-CD with the block copolymer, the observed effect is an increase in the viscosity of the mixtures, yielding fluid gels. Two cooperative effects come into play: the complexation of PEO blocks with alpha-CD and the hydrophobic interactions between PPO blocks in aqueous media. These two combined interactions lead to the formation of a macromoleculaf network. The resulting fluid gels were characterized using different techniques such as differential scanning calorimetry (DSC), viscometry, and XRD measurements.

Développement et fonctionnement des mécanismes de résonance motrice chez l'humain

La découverte dans le cerveau du singe macaque de cellules visuo-motrices qui répondent de façon identique à la production et la perception d’actes moteurs soutient l’idée que ces cellules, connues sous le nom de neurones-miroirs, encoderaient la représentation d’actes moteurs. Ces neurones, et le système qu’ils forment, constitueraient un système de compréhension moteur; par delà la simple représentation motrice, il est également possible que ce système participe à des processus de haut niveau en lien avec la cognition sociale. Chez l’humain adulte, des études d’imagerie récentes montrent d’importants chevauchements entre les patrons d’activité liés à l’exécution d’actes moteurs et ceux associés à la perception d’actions. Cependant, malgré le nombre important d’études sur ce système de résonance motrice, étonnamment peu se sont penchées sur les aspects développementaux de ce mécanisme, de même que sa relation avec certaines habiletés sociales dans la population neurotypique. De plus, malgré l’utilisation répandue de certaines techniques neurophysiologiques pour quantifier l’activité de ce système, notamment l’électroencéphalographie et la stimulation magnétique transcrânienne, on ignore en grande partie la spécificité et la convergence de ces mesures dans l’étude des processus de résonance motrice. Les études rassemblées ici visent à combler ces lacunes, c'est-à-dire (1) définir l’existence et les propriétés fonctionnelles du système de résonance motrice chez l’enfant humain, (2) établir le lien entre ce système et certaines habiletés sociales spécifiques et (3) déterminer la validité des outils d’investigation couramment utilisés pour mesurer son activité. Dans l’article 1, l’électroencéphalographie quantitative est utilisée afin de mesurer l’activité des régions sensorimotrices chez un groupe d’enfants d’âge scolaire durant la perception d’actions de la main. On y démontre une modulation de l’activité du rythme mu aux sites centraux non seulement lors de l’exécution de tâches motrices, mais également lors de l’observation passive d’actions. Ces résultats soutiennent l’hypothèse de l’existence d’un système de résonance motrice sensible aux représentations visuelles d’actes moteurs dans le cerveau immature. L’article 2 constitue une étude de cas réalisée chez une jeune fille de 12 ans opérée pour épilepsie réfractaire aux médicaments. L’électroencéphalographie intracrânienne est utilisée afin d’évaluer le recrutement du cortex moteur lors de la perception de sons d’actions. On y montre une modulation de l’activité du cortex moteur, visible dans deux périodes distinctes, qui se reflètent par une diminution de la puissance spectrale des fréquences beta et alpha. Ces résultats soutiennent l’hypothèse de l’existence d’un système de résonance motrice sensible aux représentations auditives d’actions chez l’enfant. L’article 3 constitue une recension des écrits portant sur les données comportementales et neurophysiologiques qui suggèrent la présence d’un système de compréhension d’action fonctionnel dès la naissance. On y propose un modèle théorique où les comportements d’imitation néonataux sont vus comme la résultante de mécanismes d’appariement moteurs non inhibés. Afin de mesurer adéquatement la présence de traits empathiques et autistique dans le but de les mettre en relation avec l’activité du système de résonance motrice, l’article 4 consiste en une validation de versions françaises des échelles Empathy Quotient (Baron-Cohen & Wheelwright, 2004) et Autism Spectrum Quotient (Baron-Cohen et al., 2001) qui seront utilisées dans l’article 5. Les versions traduites de ces échelles ont été administrées à 100 individus sains et 23 personnes avec un trouble du spectre autistique. Les résultats répliquent fidèlement ceux obtenus avec les questionnaires en version anglaise, ce qui suggère la validité des versions françaises. Dans l’article 5, on utilise la stimulation magnétique transcrânienne afin d’investiguer le décours temporel de l’activité du cortex moteur durant la perception d’action et le lien de cette activité avec la présence de traits autistiques et empathiques chez des individus normaux. On y montre que le cortex moteur est rapidement activé suivant la perception d’un mouvement moteur, et que cette activité est corrélée avec les mesures sociocognitives utilisées. Ces résultats suggèrent l’existence d’un système d’appariement moteur rapide dans le cerveau humain dont l’activité est associée aux aptitudes sociales. L’article 6 porte sur la spécificité des outils d’investigation neurophysiologique utilisés dans les études précédentes : la stimulation magnétique transcrânienne et l’électroencéphalographie quantitative. En utilisant ces deux techniques simultanément lors d’observation, d’imagination et d’exécution d’actions, on montre qu’elles évaluent possiblement des processus distincts au sein du système de résonance motrice. En résumé, cette thèse vise à documenter l’existence d’un système de résonance motrice chez l’enfant, d’établir le lien entre son fonctionnement et certaines aptitudes sociales et d’évaluer la validité et la spécificité des outils utilisés pour mesurer l’activité au sein de ce système. Bien que des recherches subséquentes s’avèrent nécessaires afin de compléter le travail entamé ici, les études présentées constituent une avancée significative dans la compréhension du développement et du fonctionnement du système de résonance motrice, et pourraient éventuellement contribuer à l’élaboration d’outils diagnostiques et/ou de thérapeutiques chez des populations où des anomalies de ce système ont été répertoriées.

Synthèse et caractérisation physicochimique de peptides de polyglutamines

Neuf maladies neurodégénératives sont le produit de l’expression de gènes mutés, dans lesquels le codon CAG est répété au-delà d’un seuil pathologique. Ceci produit des protéines mutantes dans lesquelles sont insérés des segments de polyglutamines (polyGln), qui perdent leur activité et acquièrent une nouvelle fonction, ce qui est toxique pour le neurone. Ces altérations sont attribuables aux propriétés particulières de la polyGln. En effet, ces dernières possèdent la capacité de s’assembler pour former des corps d’inclusion intracellulaires. Cette propension à l’agrégation de la polyGln rend difficile l’étude de ces pathologies. C’est ainsi que l’utilisation de peptides peut s’avérer une approche avantageuse. Toutefois, la synthèse de polyGln est associée à de nombreuses délétions et nécessite l’ajout de groupements chargés afin de permettre leur purification. Cependant, ce prérequis donne lieu à des interactions électrostatiques qui biaisent la structure et la cinétique d’agrégation de ces peptides, en plus d’interférer avec l’évaluation d’éventuels agents thérapeutiques. L’objectif du projet est de développer un système permettant l’étude de la polyGln en s’affranchissant des effets de charges. Pour ce faire, deux approches ont été explorées, la première utilise la polyGln non chargée et la seconde utilise une structure polyGln-morpholine ayant des charges labiles en fonction du pH. Ces peptides ont été produits en utilisant une approche linéaire de synthèse peptidique sur support solide avec protection maximale des chaînes latérales. La purification a été effectuée par chromatographie de haute performance en phase inverse en milieu acide. Ces stratégies ont permis de produire des peptides de polyGln de grande pureté avec des rendements acceptables. Une procédure de solubilisation des peptides alliant sonication et lyophilisation a été développée afin d’étudier chacun de ces peptides à l’aide de diverses techniques physicochimiques, telles que la diffusion de la lumière, la spectroscopie de résonance magnétique nucléaire, Raman et UV-visible, le dichroïsme circulaire et la microscopie optique polarisée. La polyGln non chargée solubilisée dans le trifluoroéthanol-eau a montré que la taille des particules et la vitesse d’agrégation sont proportionnelles à la fraction volumique en eau. De plus, la structure secondaire en solution est à prédominance alpha et semble être peu sensible à la fraction d’eau jusqu’à un certain seuil (25%) après lequel la structure aléatoire prédomine. L’analyse des agrégats à l’état solide montre des structures hélicoïdales > aléatoires et ont les caractéristiques des fibrilles amyloïdes. Le peptide de polyGln-morpholines a un pKa de 7,3 en milieu aqueux. Il demeure en solution lorsque le pH < pKa et à faible force ionique, alors qu’il s’autoassemble lorsque ces conditions ne sont pas respectées. Ceci suggère que la répulsion électrostatique est responsable de la stabilisation du peptide en solution. La dimension fractale nous indique que le peptide forme des agrégats compacts dont les constituants ont une taille de 2,5 nm, compatibles avec une conformation aléatoire compacte, en coude bêta ou hélicoïdale. Ceci est en accord avec l’étude structurale des peptides en solution qui a montré des espèces aléatoires > bêta > alpha. De plus, en RMN, l’élargissement des signaux du 1Hγ en cours d’agrégation suggère une interaction via les chaînes latérales. Les analyses en phase solide ont plutôt montré une prédominance de structures bêta et alpha. L’inhibition de l’agrégation à pH 8 varie selon rouge de Congo > tréhalose, alors que le peptide liant la polyGln 1 et la thioflavine T ne semble pas avoir d’effet. Ces approches ont donc permis pour la première fois de s’affranchir des effets de charges auparavant inhérents à l’étude de la polyGln en solution et par conséquent d’obtenir des informations inédites quant à la solubilité, la structure et la cinétique d’agrégation. Enfin, le dispositif à charges labiles permet d’évaluer l’efficacité d’éventuels agents thérapeutiques à pH quasi physiologique.

Caractérisation du facteur hématopoïétique spécifique MNDA (Myeloid Nuclear Differentiation Antigen)

Mémoire numérisé par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal.

Synthèse et application des 1-nitrocyclopropanecarboxylates de méthyle

Mémoire numérisé par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal

1,3-Dipolar cycloadditions to unsymmetrical ketone-derived chiral stabilized azomethine ylides: strategies for the synthesis of highly substituted amino acids

We report herein, the first generation of unsymmetrical ketone-derived chiral stabilized azomethine ylides. Intrairiolecular and intermolecular cycloaddition strategies have been utilized to synthesize both an enantiornerically pure bicyclic proline derivative and an enantionierically pure beta-hydroxy-alpha-amino acid.

Carbanucleosides: synthesis of both enantiomers of 2-(6-chloro-purin-9-yl)-3,5-bishydroxymethyl cyclopentanol from D-glucose

The key intermediate 1,2:5,6-di-O-isopropylidene-3-deoxy-3 beta-allyl-alpha-D-glucofuranose (8) could be conveniently prepared through radical induced allyl substitution at C-3 of appropriate 1,2:5,6-di-O-isopropylidene-alpha-D-glucofuranose derivatives (7a,b) and used to synthesize enantiomeric bishydroxymethyl aminocyclopentanols 13 and 19 by the application of a 1,3-dipolar nitrone cycloaddition reaction involving the C-5 or C-1 aldehyde functionality. The products were subsequently transformed into carbanucleoside enantiomers 15 and 21. The diastercomeric isoxazolidinocyclopentane derivative 20 was similarly converted to carbanucleoside 22. (c) 2006 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Predictions of some product parameters based on the processing conditions of ultra-high-temperature milk plants

The temperature-time profiles of 22 Australian industrial ultra-high-temperature (UHT) plants and 3 pilot plants, using both indirect and direct heating, were surveyed. From these data, the operating parameters of each plant, the chemical index C*, the bacteriological index B* and the predicted changes in the levels of beta-lactoglobulin, alpha-lactalbumin, lactulose, furosine and browning were determined using a simulation program based on published formulae and reaction kinetics data. There was a wide spread of heating conditions used, some of which resulted in a large margin of bacteriological safety and high chemical indices. However, no conditions were severe enough to cause browning during processing. The data showed a clear distinction between the indirect and direct heating plants. They also indicated that degree of denaturation of alpha-lactalbumin varied over a wide range and may be a useful discriminatory index of heat treatment. Application of the program to pilot plants illustrated its value in determining processing conditions in these plants to simulate the conditions in industrial UHT plants. (C) 2008 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Effects of enhanced consumption of fruit and vegetables on plasma antioxidant status and oxidative resistance of LDL in smokers supplemented with fish oil

Objective: To determine whether consumption of five portions of fruit and vegetables per day reduces the enhancement of oxidative stress induced by consumption of fish oil. Subjects: A total of 18 free-living healthy smoking volunteers, aged 18-63 y, were recruited by posters and e-mail in The University of Reading, and by leaflets in local shops. Design: A prospective study. Setting: Hugh Sinclair Unit of Human Nutrition, School of Food Biosciences, The University of Reading, Whiteknights PO Box 226, Reading RG6 6AP, UK. Intervention: All subjects consumed a daily supplement of 4 x 1 g fish oil capsules for 9 weeks. After 3 weeks, they consumed an additional five portions of fruits and vegetables per day, and then they returned to their normal diet for the last 3 weeks of the study. Fasting blood samples were taken at the ends of weeks 0, 3, 6 and 9. Results: The plasma concentrations of ascorbic acid, lutein, beta-cryptoxanthin, alpha-carotene and beta-carotene all significantly increased when fruit and vegetable intake was enhanced (P<0.05). Plasma concentrations of &alpha;-tocopherol, retinol and uric acid did not change significantly during the period of increased fruit and vegetable consumption. Plasma oxidative stability, assessed by the oxygen radical absorbance capacity (ORAC) assay, also increased from weeks 3-6 (P<0.001) but not in association with increases in measured antioxidants. Lag phase before oxidation of low-density lipoprotein (LDL) significantly decreased in the first 3 weeks of the study, reflecting the incorporation of EPA and DHA into LDL (P<0.0001). Subsequent enhanced fruit and vegetable consumption significantly reduced the susceptibility of LDL to oxidation (P<0.005). Conclusion: Fish oil reduced the oxidative stability of plasma and LDL, but the effects were partially offset by the increased consumption of fruit and vegetables.

Dietary supplementation with a natural carotenoid mixture decreases oxidative stress

Objective: To determine whether dietary supplementation with a natural carotenoid mixture counteracts the enhancement of oxidative stress induced by consumption of fish oil. Design: A randomised double-blind crossover dietary intervention. Setting: Hugh Sinclair Unit of Human Nutrition, School of Food Biosciences, The University of Reading, Whiteknights PO Box 226, Reading RG6 6AP, UK. Subjects and intervention: A total of 32 free-living healthy nonsmoking volunteers were recruited by posters and e-mails in The University of Reading. One volunteer withdrew during the study. The volunteers consumed a daily supplement comprising capsules containing fish oil (4 x 1 g) or fish oil (4 x 1 g) containing a natural carotenoid mixture (4 x 7.6 mg) for 3 weeks in a randomised crossover design separated by a 12 week washout phase. The carotenoid mixture provided a daily intake of beta-carotene (6.0 mg), alpha-carotene (1.4 mg), lycopene (4.5 mg), bixin (11.7 mg), lutein (4.4 mg) and paprika carotenoids (2.2 mg). Blood and urine samples were collected on days 0 and 21 of each dietary period. Results: The carotenoid mixture reduced the fall in ex vivo oxidative stability of low-density lipoprotein (LDL) induced by the fish oil (P = 0.045) and it reduced the extent of DNA damage assessed by the concentration of 8-hydroxy-2'-deoxyguanosine in urine (P = 0.005). There was no effect on the oxidative stability of plasma ex vivo assessed by the oxygen radical absorbance capacity test. beta- Carotene, alpha-carotene, lycopene and lutein were increased in the plasma of subjects consuming the carotenoid mixture. Plasma triglyceride levels were reduced significantly more than the reduction for the fish oil control (P = 0.035), but total cholesterol, HDL and LDL levels were not significantly changed by the consumption of the carotenoid mixture. Conclusions: Consumption of the natural carotenoid mixture lowered the increase in oxidative stress induced by the fish oil as assessed by ex vivo oxidative stability of LDL and DNA degradation product in urine. The carotenoid mixture also enhanced the plasma triglyceride-lowering effect of the fish oil.

Selective separation of the major whey proteins using ion exchange membranes

Synthetic microporous membranes with functional groups covalently attached were used to selectively separate beta-lactoglobulin, BSA, and alpha-lactalbumin from rennet whey. The selectivity and membrane performance of strong (quaternary ammonium) and weak (diethylamine) ion-exchange membranes were studied using breakthrough curves, measurement of binding capacity, and protein composition of the elution fraction to determine the binding behavior of each membrane. When the weak and strong anion exchange membranes were saturated with whey, they were both selective primarily for beta-lactoglobulin with less than 1% of the eluate consisting of alpha-lactalbumin or BSA. The binding capacity of a pure alpha-lactoglobulin solution was in excess of 1.5 mg/cm(2) of membrane. This binding capacity was reduced to approximately 1.2 mg/cm(2) when using a rennet whey solution (pH 6.4). This reduction in protein binding capacity can be explained by both the competitive effects of other whey proteins and the effect of ions present in whey. Using binary solution breakthrough curves and rennet whey breakthrough curves, it was shown that alpha-lactalbumin and BSA were displaced from the strong and weak anion exchange membranes by beta-lactoglobulin. Finally, the effect of ionic strength on the binding capacity of individual proteins for each membrane was determined by comparing model protein solutions in milk permeate (pH 6.4) and a 10 mM sodium phosphate buffer (pH 6.4). Binding capacities of beta-lactoglobulin, alpha-lactalbumin, and BSA in milk permeate were reduced by as much as 50%. This reduction in capacity coupled with the low binding capacity of current ion exchange membranes are 2 serious considerations for selectively separating complex and concentrated protein solutions.

Preparation of enantiopure long chain threo-2-amino-3-hydroxyesters via chiral morpholinone-derived azomethine ylids

The synthetic approach to threo-2-amino-3-hydroxyesters possessing long alkyl chains outlined herein centres on the generation of chiral azomethine ylids by reaction of (5R)-5-phenyl-morpholin-2-one, (R)-(1), with long chain aldehydes. In the presence of a second equivalent of aldehyde, the azomethine ylid can be trapped to afford a cycloadduct with three new stereodefined centres. Degradation of the cycloadduct allows entry to beta-substituted-alpha-amino acid derivatives, which have potential as building blocks for sphingosine synthesis.

Associations of dietary dark-green and deep-yellow vegetables and fruits with cervical intraepithelial neoplasia: modification by smoking

Smoking has been positively and fruit and vegetable intake has been negatively associated with cervical cancer, the second most common cancer among women worldwide. However, a lower consumption of fruits and reduced serum carotenoids have been observed among smokers. It is not known whether the smoking effect on the risk of cervical neoplasia is modified by a low intake of fruits and vegetables. The present study examined the combined effects of tobacco smoking and diet using a validated FFQ and serum carotenoid and tocopherol levels on cervical intraepithelial neoplasia grade 3 (CIN3) risk in a hospital-based case-control study conducted in Sao Paulo, Brazil, between 2003 and 2005. The sample comprised 231 incident, histologically confirmed cases of CIN3 and 453 controls. A low intake (<= 39 g) of dark-green and deep-yellow vegetables and fruits without tobacco smoking had a lesser effect on CIN3 (OR 1.14; 95% CI 0.49, 2.65) than among smokers with higher intake (>= 40 g; OR 1.83; 95% CI 0.73, 4.62) after adjusting for confounders. The OR for the joint exposure of tobacco smoking and low intake of vegetables and fruits was greater (3.86; 95% CI 1.74, 8.57; P for trend < 0.001) compared with non-smokers with higher intake after adjusting for confounding variables and human papillomavirus status. Similar results were observed for total fruit, serum total carotene (including beta-, alpha-and gamma-carotene) and tocopherols. These findings suggest that the effect of nutritional factors on CIN3 is modified by smoking.

Reduced cytokine production by glycogen-elicited peritoneal cells from diabetic rats

IL-1 beta, TNF-alpha, cytokine-induced neutrophil chemoattractant-2 alpha/beta, and IL-10 measurements were performed in elicited peritoneal cells from control, diabetic, and insulin-treated diabetic rats. Production/liberation of these cytokines was decreased in elicited peritoneal cells from diabetic rats. These changes were abolished by insulin treatment of diabetic rats. The alterations observed might be involved in the impaired inflammatory response and high occurrence of apoptosis observed in neutrophils under diabetic states.