Pharmacométrie de la ropivacaïne suivant l’anesthésie locorégionale chez les patients orthopédiques : caractérisation de l’intensité et de la durée du bloc sensitif

Introduction & Objectifs : Pour assurer l’analgésie postopératoire, l’anesthésiste dispose, en plus des différentes classes de médicaments administrés par voie orale ou intraveineuse, de diverses techniques pour bloquer l’influx nerveux douloureux en administrant les anesthésiques locaux (AL) de manière centrale ou périphérique. La ropivacaïne (ROP), un AL à longue durée d’action, est un médicament de première intention partout dans le monde, en raison de sa grande efficacité et de son faible risque de toxicité. Contrairement à certains pays, la ROP n'est toujours pas indiquée au Canada pour la rachianesthésie (bloc central) en raison d'un manque de données probantes. Jusqu'à présent, les efforts de recherche ont essentiellement porté sur la sécurité ainsi que sur la durée d’action du médicament lorsqu’administré par voie spinale. De plus, les doses optimales de ROP pour l’anesthésie régionale périphérique ne sont pas encore précisément connues. La posologie devrait être adaptée au site d’administration ainsi qu’à l’intensité et la durée du stimulus produit par la chirurgie. Ultimement, cela permettrait aux cliniciens d’identifier le régime optimal en fonction des facteurs démographiques qui pourraient affecter la pharmacocinétique (PK) et la pharmacodynamie (PD) de l’AL (objectif global de ces travaux). Validation de la Méthode Analytique Manuscrit 1 : Une méthode analytique spécifique et sensible permettant de déterminer les concentrations plasmatiques de ROP a d’abord été optimisée et validée. Validation du Biomarqueur Manuscrit 2 : Nous avons ensuite mis au point et évalué la fiabilité d’une méthode quantitative basée sur la mesure du seuil de perception sensorielle (CPT) chez le volontaire sain. Ce test nécessite l’application d’un courant électrique transcutané qui augmente graduellement et qui, selon la fréquence choisie, est capable de stimuler spécifiquement les fibres nerveuses impliquées dans le cheminement de l’influx nerveux douloureux. Les résultats obtenus chez les volontaires sains indiquent que la mesure CPT est fiable, reproductible et permet de suivre l’évolution temporelle du bloc sensitif. Études cliniques Manuscrit 3 : Nous avons ensuite caractérisé, pendant plus de 72 h, l’absorption systémique de la ROP lorsqu’administrée pour un bloc du nerf fémoral chez 19 patients subissant une chirurgie du genou. Le modèle PK populationnel utilisé pour analyser nos résultats comporte une absorption biphasique durant laquelle une fraction de la dose administrée pénètre rapidement (temps d’absorption moyen : 27 min, IC % 19 – 38 min) dans le flux sanguin systémique pendant que l’autre partie, en provenance du site de dépôt, est redistribuée beaucoup plus lentement (demi-vie (T1/2) : 2.6 h, IC % 1.6 – 4.3 h) vers la circulation systémique. Une relation statistiquement significative entre l’âge de nos patients et la redistribution de l’AL suggère que la perméabilité tissulaire est augmentée avec l’âge. Manuscrit 4 : Une analyse PK-PD du comportement sensitif du bloc fémoral (CPT) a été effectuée. Le modèle développé a estimé à 20.2 ± 10.1 mg la quantité de ROP nécessaire au site d’action pour produire 90 % de l’effet maximal (AE90). À 2 X la AE90, le modèle prédit un début d’action de 23.4 ± 12.5 min et une durée de 22.9 ± 5.3 h. Il s’agit de la première étude ayant caractérisé le comportement sensitif d’un bloc nerveux périphérique. Manuscrit 5 : La troisième et dernière étude clinique a été conduite chez les patients qui devaient subir une chirurgie du genou sous rachianesthésie. Tout comme pour le bloc du nerf fémoral, le modèle PK le plus approprié pour nos données suggère que l’absorption systémique de la ROP à partir du liquide céphalo-rachidien est biphasique; c.à.d. une phase initiale (T1/2 : 49 min, IC %: 24 – 77 min) suivie (délai: 18 ± 2 min) d'une phase légèrement plus lente (T1/2 : 66 min, IC %: 36 – 97 min). L’effet maximal a été observé beaucoup plus rapidement, soit aux environs de 12.6 ± 4.9 min, avant de revenir aux valeurs de base 210 ± 55 min suivant l’administration de l’agent. Ces données ont permis d’estimer une AE50 de 7.3 ± 2.3 mg pour l'administration spinale. Conclusion : En somme, ces modèles peuvent être utilisés pour prédire l’évolution temporelle du bloc sensitif de l’anesthésie rachidienne et périphérique (fémorale), et par conséquent, optimiser l’utilisation clinique de la ROP en fonction des besoins des cliniciens, notamment en ce qui a trait à l’âge du patient.

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.

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.

Absorption of metals and characterization of chemical elements present in three species of Gracilaria (Gracilariaceae) Greville: a genus of economical importance

Gracilaria Greville is a genus of seaweed that is economically explored by the cosmetic, pharmaceutical and food industries. One of the biggest problems associated with growing Gracilaria is the discharge of heavy metals into the marine environment. The absorption of heavy metals was investigated with the macroalga Gracilaria tenuistipitata Zhang et Xia, cultivated in a medium containing copper (Cu) and cadmium (Cd). In biological samples, EC50 concentrations of 1 ppm for cadmium and 0.95 ppm for copper were used. These concentrations were based on seaweed growth curves obtained over a period of six days in previous studies. ICP-AES was used to determine the amount of metal that seaweeds absorbed during this period. G. tenuistipitata was able to bioaccumulate both metals, about 17% of copper and 9% of cadmium. Basal natural levels of Cu were found in control seaweeds and in G. tenuistipitata exposed to Cd. In addition, the repertoire of other important chemical elements, as well as their concentrations, was determined for G. tenuistipitata and two other important seaweeds, G. birdiae Plastino & Oliveira and G. domingensis (Kützing) Sonder ex Dickie, collected in natural environments on the Brazilian shore.

Synchrotron X-ray powder diffraction and extended X-ray absorption fine structure spectroscopy studies on nanocrystalline ZrO(2)-CaO solid solutions

The crystal structure and the local atomic order of a series of nanocrystalline ZrO(2)-CaO solid solutions with varying CaO content were studied by synchrotron radiation X-ray powder diffraction and extended X-ray absorption fine structure (EXAFS) spectroscopy. These samples were synthesized by a pH-controlled nitrate-glycine gel-combustion process. For CaO contents up to 8 mol%, the t' form of the tetragonal phase (c/a > 1) was identified, whereas for 10 and 12 mol% CaO, the t '' form (c/a=1; oxygen anions displaced from their ideal positions in the cubic phase) was detected. Finally, the cubic phase was observed for solid solutions with CaO content of 14 mol% CaO or higher. The t'/t '' and t ''/cubic compositional boundaries were determined to be at 9 (1) and 13 (1) mol% CaO, respectively. The EXAFS study demonstrated that this transition is related to a tetragonal-to-cubic symmetry change of the first oxygen coordination shell around the Zr atoms.

Spectral dependence of aerosol light absorption over the Amazon Basin

In this study, we examine the spectral dependence of aerosol absorption at different sites and seasons in the Amazon Basin. The analysis is based on measurements performed during three intensive field experiments at a pasture site (Fazenda Nossa Senhora, Rondonia) and at a primary forest site (Cuieiras Reserve, Amazonas), from 1999 to 2004. Aerosol absorption spectra were measured using two Aethalometers: a 7-wavelength Aethalometer (AE30) that covers the visible (VIS) to near-infrared (NIR) spectral range, and a 2-wavelength Aethalometer (AE20) that measures absorption in the UV and in the NIR. As a consequence of biomass burning emissions, about 10 times greater absorption values were observed in the dry season in comparison to the wet season. Power law expressions were fitted to the measurements in order to derive the absorption Angstrom exponent, defined as the negative slope of absorption versus wavelength in a log-log plot. At the pasture site, about 70% of the absorption Angstrom exponents fell between 1.5 and 2.5 during the dry season, indicating that biomass burning aerosols have a stronger spectral dependence than soot carbon particles. Angstrom exponents decreased from the dry to the wet season, in agreement with the shift from biomass burning aerosols, predominant in the fine mode, to biogenic and dust aerosols, predominant in the coarse mode. The lowest absorption Angstrom exponents (90% of data below 1.5) were observed at the forest site during the dry season. Also, results indicate that low absorption coefficients were associated with low Angstrom exponents. This finding suggests that biogenic aerosols from Amazonia have a weaker spectral dependence for absorption than biomass burning aerosols, contradicting our expectations of biogenic particles behaving as brown carbon. In a first order assessment, results indicate a small (<1 %) effect of variations in absorption Angstrom exponents on 24-h aerosol forcings, at least in the spectral range of 450-880 nm. Further studies should be taken to assess the corresponding impact in the UV spectral range. The assumption that soot spectral properties represent all ambient light absorbing particles may cause a misjudgment of absorption towards the UV, especially in remote areas. Therefore, it is recommended to measure aerosol absorption at several wavelengths to accurately assess the impact of non-soot aerosols on climate and on photochemical atmospheric processes.

Dynamic polarizability, Cauchy moments, and the optical absorption spectrum of liquid water: A sequential molecular dynamics/quantum mechanical approach

The dynamic polarizability and optical absorption spectrum of liquid water in the 6-15 eV energy range are investigated by a sequential molecular dynamics (MD)/quantum mechanical approach. The MD simulations are based on a polarizable model for liquid water. Calculation of electronic properties relies on time-dependent density functional and equation-of-motion coupled-cluster theories. Results for the dynamic polarizability, Cauchy moments, S(-2), S(-4), S(-6), and dielectric properties of liquid water are reported. The theoretical predictions for the optical absorption spectrum of liquid water are in good agreement with experimental information.

Depth-dependent local structures in thin films unraveled by grazing-incidence X-ray absorption spectroscopy

A method of using X-ray absorption spectroscopy together with resolved grazing-incidence geometry for depth profiling of atomic, electronic or chemical local structures in thin films is presented. The quantitative deconvolution of thickness-dependent spectral features is performed by fully considering both scattering and absorption formalisms. Surface oxidation and local structural depth profiles in nanometric FePt films are determined, exemplifying the application of the method.

Optical absorption and electronic band structure first-principles calculations of alpha-glycine crystals

Light absorption of alpha-glycine crystals grown by slow evaporation at room temperature was measured, indicating a 5.11 +/- 0.02 eV energy band gap. Structural, electronic, and optical absorption properties of alpha-glycine crystals were obtained by first-principles quantum mechanical calculations using density functional theory within the generalized gradient approximation in order to understand this result. To take into account the contribution of core electrons, ultrasoft and norm-conserving pseudopotentials, as well as an all electron approach were considered to compute the electronic density of states and band structure of alpha-glycine crystals. They exhibit three indirect energy band gaps and one direct Gamma-Gamma energy gap around 4.95 eV. The optical absorption related to transitions between the top of the valence band and the bottom of the conduction band involves O 2p valence states and C, O 2p conduction states, with the carboxyl group contributing significantly to the origin of the energy band gap. The calculated optical absorption is highly dependent on the polarization of the incident radiation due to the spatial arrangement of the dipolar glycine molecules; in the case of a polycrystalline sample, the first-principles calculated optical absorption is in good agreement with the measurement when a rigid energy shift is applied.

Modeling the dichroic absorption band edge and light-induced magnetism in EuTe

The band-edge optical absorption in EuTe is studied in the framework of the 5d conduction band atomic model. Both relaxed antiferromagnetic order, and ferromagnetic order induced by an external magnetic field, were analyzed. For ferromagnetic arrangement, the absorption is characterized by a hugely dichroic doublet of narrow lines. In the antiferromagnetic order, the spectrum is blueshifted, becomes much broader and weaker, and dichroism is suppressed. These results are in excellent qualitative and quantitative agreement with experimental observations on EuTe and EuSe published by us previously [Phys. Rev. B 72, 155337 (2005)]. The possibility of inducing ferromagnetic order by illuminating the material at photon energies resonant with the band gap is also discussed.

Absorption of planar waves in a draining bathtub

We present an analysis of the absorption of acoustic waves by a black hole analogue in (2 + 1) dimensions generated by a fluid flow in a draining bathtub. We show that the low-frequency absorption length is equal to the acoustic hole circumference and that the high-frequency absorption length is 4 times the ergoregion radius. For intermediate values of the wave frequency, we compute the absorption length numerically and show that our results are in excellent agreement with the low-and high-frequency limits. We analyze the occurrence of superradiance, manifested as negative partial absorption lengths for corotating modes at low frequencies.

Electromagnetic absorption cross section of Reissner-Nordstroumlm black holes revisited

The absorption cross section of Reissner-Nordstroumlm black holes for the electromagnetic field is computed numerically for arbitrary frequencies, taking into account the coupling of the electromagnetic and gravitational perturbations. We also compute the conversion coefficients of electromagnetic to gravitational waves by scattering from a Reissner-Nordstroumlm black hole.

Electromagnetic absorption cross section of Reissner-Nordstrom black holes

The absorption cross section of Reissner-Nordstrom black holes for the electromagnetic field is computed numerically for arbitrary frequencies. The numerical results are in excellent agreement with the low- and high-frequency limits, which are obtained with analytical methods. Special emphasis is given to the extreme Reissner-Nordstrom black hole case.

Two-photon absorption spectra of carotenoids compounds

Carotenoids are biosynthetic organic pigments that constitute an important class of one-dimensional pi-conjugated organic molecules with enormous potential for application in biophotonic devices. In this context, we studied the degenerate two-photon absorption (2PA) cross-section spectra of two carotenoid compounds (beta-carotene and beta-apo-8'-carotenal) employing the conventional and white-light-continuum Z-scan techniques and quantum chemistry calculations. Because carotenoids coexist at room temperature as a mixture of isomers, the 2PA spectra reported here are due to samples containing a distribution of isomers, presenting distinct conjugation length and conformation. We show that these compounds present a defined structure on the 2PA spectra, that peaks at 650 nm with an absorption cross-section of approximately 5000 GM, for both compounds. In addition, we observed a 2PA band at 990 nm for beta-apo-8'-carotenal, which was attributed to a overlapping of I(I)B(u) +-like and 2(I)Ag(-)-like states, which are strongly one- and two-photon allowed, respectively. Spectroscopic parameters of the electronic transitions to singlet-excited states, which are directly related to photophysical properties of these compounds, were obtained by fitting the 2PA spectra using the sum-over-states approach. The analysis and interpretations of the 2PA spectra of the investigated carotenoids were supported by theoretical predictions of one- and two-photon transitions carried out using the response functions formalism within the density functional theory framework, using the long-range corrected CAM-B3LYP functional. (C) 2011 American Institute of Physics. [doi:10.1063/1.3590157]

Experimental and theoretical study of two-photon absorption in nitrofuran derivatives: Promising compounds for photochemotherapy

We report experimental and theoretical studies of the two-photon absorption spectrum of two nitrofuran derivatives: nitrofurantoine, (1-(5-nitro-2-furfurilideneamine)-hidantoine) and quinifuryl, 2-(5`-nitro-2`-furanyl) ethenyl-4-{N-[4`-(N,N-diethylamino)-1`-methylbutyl]carbamoyl} quinoline. Both molecules are representative of a family of 5-nitrofuran-ethenyl-quinoline drugs that have been demonstrated to display high toxicity to various species of transformed cells in the dark. We determine the two-photon absorption cross-section for both compounds, from 560 to 880 nm, which present peak values of 64 GM for quinifuryl and 20 GM for nitrofurantoine (1 GM = 1 x 10(-50) cm(4).s.photon(-1)). Besides, theoretical calculations employing the linear and quadratic response functions were carried out at the density functional theory level to aid the interpretations of the experimental results. The theoretical results yielded oscillator strengths, two-photon transition probabilities, and transition energies, which are in good agreement with the experimental data. A higher number of allowed electronic transitions was identified for quinifuryl in comparison to nitrofurantoine by the theoretical calculations. Due to the planar structure of both compounds, the differences in the two-photon absorption cross-section values are a consequence of their distinct conjugation lengths. (c) 2011 American Institute of Physics. [doi:10.1063/1.3514911]