Calixarene and Resorcarene Based Receptors: From Structural and Thermodynamic Studies to the Synthesis of a New Mercury(II) Selective Material

Materials used in current technological approaches for the removal of mercury lack selectivity. Given that this is one of the main features of supramolecular chemistry, receptors based on calix[4]arene and calix[4]resorcarene containing functional groups able to interact selectively with polluting ions while discriminating against biologically essential ones were designed. Thus two receptors, a partially functionalized calix[4]arene derivative, namely, 5,11,17,23-tetra-tert-butyl [25-27-bis(diethyl thiophosphate amino)dihydroxy] calix[4]arene (1) and a fully functionalized calix[4]resorcarene, 4,6,10,12,16,18,22,24-diethyl thiophosphate calix[4]resorcarene (2) are introduced. Mercury(II) was the identified target due to the environmental and health problems associated with its presence in water Thus following the synthesis and characterization of 1 and 2 in solution ((1)HNMR) and in the solid state (X-ray crystallography) the sequence of experimental events leading to cation complexation studies in acetonitrile and methanol ((1)H NMR, conductance, potentiometric, and calorimetric measurements) with the aim of assessing their behavior as mercury selective receptors are described. The cation selectivity pattern observed in acetonitrile follows the sequence Hg(II) > Cu(II) > Ag(I). In methanol 1 is also selective for Hg(II) relative to Ag(I) but no interaction takes place between this receptor and Cu(II) in this solvent. Based on previous results and experimental facts shown in this paper, it is concluded that the complexation observed with Cu(II) in acetonitrile occurs through the acetonitrile-receptor adduct rather than through the free ligand. Receptor 2 has an enhanced capacity for uptaking Hg(II) but forms metalate complexes with Cu(II). These studies in solution guided the inmobilization of receptor 1 into a silica support to produce a new and recyclable material for the removal of Hg(II) from water. An assessment on its capacity to extract this cation from water relative to Cu(II) and Ag (I) shows that the cation selectivity pattern of the inmobilized receptor is the same as that observed for the free receptor in methanol. These findings demonstrate that fundamental studies play a critical role in the selection of the receptor to be attached to silicates as well as in the reaction medium used for the synthesis of the new decontaminating agent.

Simultaneous determination by UPLC-ESI-MS of scoparone, capillarisin, rhein, and emodin in rat urine after oral administration of Yin Chen Hao Tang preparation

A simple, sensitive, and validated method was developed for simultaneous determination of scoparone, capillarisin, rhein, and emodin in rat urine by ultra-performance liquid chromatography/electrospray ionization quadruple time-of-flight mass spectrometry (UPLC-MS). The urinary samples were analyzed on an Acquity UPLC BEH C18 1.7 microm 2.1x50 mm column. Scoparone, capillarisin, rhein, and emodin in rat urine were simultaneously analyzed with good separation. The lower limits of detection were 6.0, 9.0, 7.0, and 3.0 ng/mL, and the lower limits of quantification were 20.0, 33.0, 24.0, and 12.0 ng/mL for scoparone, capillarisin, rhein, and emodin, respectively. The intra- and inter-day precisions (RSD) were less than 9%. The intra- and inter-accuracies were found to be in the range of 94.14-104.54% for scoparone, 101.72-107.34% for capillarisin, 95.24-103.59% for rhein, and 101.32-107.82% for emodin at three concentration levels. The absolute recoveries for scoparone, capillarisin, rhein, and emodin were not less than 77.0%. The developed method has been applied to determine scoparone, capillarisin, rhein, and emodin in rat urine after oral administration of Yin Chen Hao Tang preparation, a traditional Chinese medicine formulation widely used in China for treatment of jaundice and liver disorders.

Development and validation of a ultra performance LC-ESI/MS method for analysis of metabolic phenotypes of healthy men in day and night urine samples

Ultra-performance LC coupled to quadrupole TOF/MS (UPLC-QTOF/MS) in positive and negative ESI was developed and validated to analyze metabolite profiles for urine from healthy men during the day and at night. Data analysis using principal components analysis (PCA) revealed differences between metabolic phenotypes of urine in healthy men during the day and at night. Positive ions with mass-to-charge ratio (m/z) 310.24 (5.35 min), 286.24 (4.74 min) and 310.24 (5.63 min) were elevated in the urine from healthy men at night compared to that during the day. Negative ions elevated in day urine samples of healthy men included m/z 167.02 (0.66 min), 263.12 (2.55 min) and 191.03 (0.73 min), whilst ions m/z 212.01 (4.77 min) were at a lower concentration in urine of healthy men during the day compared to that at night. The ions m/z 212.01 (4.77 min), 191.03 (0.73 min) and 310.24 (5.35 min) preliminarily correspond to indoxyl sulfate, citric acid and N-acetylneuraminic acid, providing further support for an involvement of phenotypic difference in urine of healthy men in day and night samples, which may be associated with notably different activities of gut microbiota, velocity of tricarboxylic acid cycle and activity of sialic acid biosynthesis in healthy men as regulated by circadian rhythm of the mammalian bioclock.

Metabolite profiling and pathway analysis of acute hepatitis rats by UPLC-ESI MS combined with pattern recognition methods

BACKGROUND & AIMS Metabolomics is comprehensive analysis of low-molecular-weight endogenous metabolites in a biological sample. It could enable mapping of perturbations of early biochemical changes in diseases and hence provide an opportunity to develop predictive biomarkers that could provide valuable insights into the mechanisms of diseases. The aim of this study was to elucidate the changes in endogenous metabolites and to phenotype the metabolic profiling of d-galactosamine (GalN)-inducing acute hepatitis in rats by UPLC-ESI MS. METHODS The systemic biochemical actions of GalN administration (ip, 400 mg/kg) have been investigated in male wistar rats using conventional clinical chemistry, liver histopathology and metabolomic analysis of UPLC- ESI MS of urine. The urine was collected predose (-24 to 0 h) and 0-24, 24-48, 48-72, 72-96 h post-dose. Mass spectrometry of the urine was analysed visually and via conjunction with multivariate data analysis. RESULTS Results demonstrated that there was a time-dependent biochemical effect of GalN dosed on the levels of a range of low-molecular-weight metabolites in urine, which was correlated with developing phase of the GalN-inducing acute hepatitis. Urinary excretion of beta-hydroxybutanoic acid and citric acid was decreased following GalN dosing, whereas that of glycocholic acid, indole-3-acetic acid, sphinganine, n-acetyl-l-phenylalanine, cholic acid and creatinine excretion was increased, which suggests that several key metabolic pathways such as energy metabolism, lipid metabolism and amino acid metabolism were perturbed by GalN. CONCLUSION This metabolomic investigation demonstrates that this robust non-invasive tool offers insight into the metabolic states of diseases.

A rapid and sensitive UPLC-ESI MS method for analysis of isofraxidin, a natural antistress compound, and its metabolites in rat plasma

Isofraxidin is one of the main bioactive constituents in the root of Acanthopanax senticosus, which has antifatigue, antistress, and immuno-accommondating effects. In this study, an ultraperformance LC (UPLC)-ESI MS method was developed for analyzing isofraxidin and its metabolites in rat plasma. The analysis was performed on a UPLC coupled with ESI MS (quadropole MS tandem TOF MS). The lower LOD (LLOD) for isofraxidin was 0.25 ng/mL, the intraday precision was less than 10%, the interday precision was less than 10%, and the extraction recovery was more than 80%. Isofraxidin and two metabolites (M1 and M2) were detected in rat plasma after oral administration of isofraxidin, and the molecular polarities of M1 and M2 were both increased compared to isofraxidin. The metabolites were identified as 5,6-dihydroxyl-7-methoxycoumarin and 5-hydroxyl-6,7-dimethoxycoumarin when subjected to parent ion spectra, product ion spectra, and extract mass and element composition analyses.

Esi-isät ja tiedonhankinta : Ennustus sukuma-nyamwezi-yhteisössä Luoteis-Tansaniassa

Tutkielmassa tarkastellaan esi-isien merkitystä sukuma-nymawezi-alueen ennustajientyössä. Työ perustuu kenttätyömateriaaliin, joka on pääasiassa kerätty neljän kylän muodostamalta hallinnolliselta alueelta, Isakasta, joka sijaitsee sukuma-nyamwczi-alueen kes-kiosissa. Sukumat ja nyamwezit ovat Tansanian suurimmat kansat ja muodostavat kulttuurisesti hyvinkin yhtenäisen alueen. Isakan alue, jossa kenttätyö on tehty, on nopeasti kasvava keskus, jonka kasvun ovat mahdollistaneet erinomaiset liikenneyhteydet, joiden vaikutuksesta alueelle on muuttanut useiden kansojen edustajia lähinnä vaurastumisen toivossa. Mm. ennustajia alueella on runsaasti juuri tästä syystä. Tutkielmassa esitellään erilaisia näkökulmia ennustukseen ja esi-isien merkitykseen Isakassa. Ennustuksen asiantuntijoiden, ennustajien, lisäksi näitä näkökulmia tarjoavat alueen perinteisten tanssirituaalien johtajat sekä länsimaisen terveydenhuollon ja valtion kulttuuriviraston edustajat. Nämä eri tahot edustavat usein jopa vastakkaisia näkemyksiä ennustuksen merkitykseen yhteisössä. Tutkielmassa tarkastellaan kuitenkin sitä, miten nämä toisistaan poikkeavat näkemykset yhdistyvät yksilöiden (isakalaisten naisten) kohdalla erilaisiksi kokonaisuuksiksi, joissa erilaiset näkemykset täydentävät toisiaan. Isakassa ennustajat selvittävät erilaisten ennustusmenetelmien avulla asiakkaittensa ongelmat ja tarvittavat hoitomuodot. Ennustuksen lisäksi he tarjoavat usein asiakkailleen myöstarvittavan hoidon. Lähes poikkeuksetta ennustus tapahtuu esi-isien tai muiden henkienavulla. Ennustuksessa voidaan käyttää henkipossessiota, jolloin henki kertoo asiakkaanongelmat ennustajan ruumiin kautta. Myös käytettäessä muita ennustusmenetelmiä kuin henkipossessiota, on esi-isien merkitys suuri, sillä ennustajan kykyjen nähdään olevannäiltä peräisin. Tutkielmassa esi-isien ja mahdollisten muiden henkien merkitystä ennus-tustyössä valotetaan henkipossessioteorioiden avulla ja tarkastellaan mm. sitä, miten esi-isät kommentoivat yhteisön jäsenten elämää "historian äänenä". Sukuma-nyamwezi-kosmologiassa esi-isät ja noituus nähdään mahdollisina sairauksien j amuiden ongelmien aiheuttajina. Erityisesti näissä tapauksissa virallisen (länsimaisen) terveydenhuollon palveluja ei nähdä riittävinä. Tutkielmassa korostetaankin sitä, miten isakalaisille ennustajien ja virallisen terveydenhuollon palvelut näyttäytyvät toisiaan täydentävi-nä vaihtoehtoina etsittäessä ratkaisuja sairauksien tai muiden ongelmien alkuperään ja tar-vittavaan hoitoon. Avainsanat: Tansania; sukuma-nyamwczi; ennustus; esi-isät ja muut henget; noituus

Visuaalis-spatiaalisten työmuistivalmiuksien yhteys (esi)matemaattisiin taitoihin ja merkitys osana matemaattisilta taidoiltaan heikkojen lasten ja nuorten kognitiivista profiilia

Tämän itsenäisistä osatutkimuksista koostuvan tutkimussarjan tavoitteena oli pyrkiä täydentämään kuvaa matemaattisilta taidoiltaan heikkojen lasten ja nuorten tiedonkäsittelyvalmiuksista selvittämällä, ovatko visuaalis-spatiaaliset työmuistivalmiudet yhteydessä matemaattiseen suoriutumiseen. Teoreettinen viitekehys rakentui Baddeleyn (1986, 1997) kolmikomponenttimallin ympärille. Työmuistikäsitys oli kuitenkin esikuvaansa laajempi sisällyttäen visuaalis-spatiaaliseen työmuistiin Cornoldin ja Vecchin (2003) termein sekä passiiviset varastotoiminnot että aktiiviset prosessointitoiminnot. Yhteyksiä työmuistin ja matemaattisten taitojen välillä tarkasteltiin viiden eri osatutkimuksen avulla. Kaksi ensimmäistä keskittyivät alle kouluikäisten lukukäsitteen hallinnan ja visuaalis-spatiaalisten työmuistivalmiuksen tutkimiseen ja kolme jälkimmäistä peruskoulun yhdeksäsluokkalaisten matemaattisten taitojen ja visuaalis-spatiaalisten työmuistitaitojen välisten yhteyksien selvittämiseen. Tutkimussarjan avulla pyrittiin selvittämään, ovatko visuaalis-spatiaaliset työmuistivalmiudet yhteydessä matemaattiseen suoriutumiseen sekä esi- että yläkouluiässä (osatutkimukset I, II, III, IV, V), onko yhteys spesifi rajoittuen tiettyjen visuaalis-spatiaalisten valmiuksien ja matemaattisen suoriutumisen välille vai onko se yleinen koskien matemaattisia taitoja ja koko visuaalis-spatiaalista työmuistia (osatutkimukset I, II, III, IV, V) tai työmuistia laajemmin (osatutkimukset II, III) sekä onko yhteys työmuistispesifi vai selitettävissä älykkyyden kaltaisella yleisellä päättelykapasiteetilla (osatutkimukset I, II, IV). Tutkimussarjan tulokset osoittavat, että kyky säilyttää ja käsitellä hetkellisesti visuaalis-spatiaalista informaatiota on yhteydessä matemaattiseen suoriutumiseen eikä yhteyttä voida selittää yksinomaan joustavalla älykkyydellä. Suoriutuminen visuaalis-spatiaalista työmuistia mittaavissa tehtävissä on yhteydessä sekä alle kouluikäisten esimatemaattisten taitojen hallintaan että peruskoulun yhdeksäsluokkalaisten matematiikan taitoihin. Matemaattisilta taidoiltaan heikkojen lasten ja nuorten visuaalis-spatiaalisten työmuistiresurssien heikkoudet vaikuttavat kuitenkin olevan sangen spesifejä rajoittuen tietyntyyppisissä muistitehtävissä vaadittaviin valmiuksiin; kaikissa visuaalis-spatiaalisen työmuistin valmiuksia mittaavissa tehtävissä suoriutuminen ei ole yhteydessä matemaattisiin taitoihin. Työmuistivalmiuksissa ilmenevät erot sekä alle kouluikäisten että kouluikäisten matemaattisilta taidoiltaan heikkojen ja normaalisuoriutujien välillä näyttävät olevan kuitenkin jossain määrin yhteydessä kielellisiin taitoihin viitaten vaikeuksien tietynlaiseen kasautumiseen; niillä matemaattisesti heikoilla, joilla on myös kielellisiä vaikeuksia, on keskimäärin laajemmat työmuistiheikkoudet. Osalla matematiikassa heikosti suoriutuvista on näin ollen selvästi keskimääräistä heikommat visuaalis-spatiaaliset työmuistivalmiudet, ja tämä heikkous saattaa olla yksi mahdollinen syy tai vaikeuksia lisäävä tekijä heikon matemaattisen suoriutumisen taustalla. Visuaalis-spatiaalisen työmuistin heikkous merkitsee konkreettisesti vähemmän mentaalista prosessointitilaa, joka rajoittaa oppimista ja suoritustilanteita. Tiedonkäsittelyvalmiuksien heikkous liittyy nimenomaan oppimisnopeuteen, ei asioiden opittavuuteen sinänsä. Mikäli oppimisympäristö ottaa huomioon valmiuksien rajallisuuden, työmuistiheikkoudet eivät todennäköisesti estä asioiden oppimista sinänsä. Avainsanat: Työmuisti, visuaalis-spatiaalinen työmuisti, matemaattiset taidot, lukukäsite, matematiikan oppimisvaikeudet

Quantitative Determination of Microcystins in Rat Plasma by LC-ESI Tandem MS

A rapid and sensitive method was developed and validated for the determination of MCYST (microcystin)-RR, -LR, and [Dha(7)] MCYST-LR in rat plasma by liquid chromatography-tandem mass spectrometry. The analytes were extracted from rat plasma by protein precipitation, followed by solid-phase extraction. Liquid chromatography with electrospray ionization mass spectrometry, operating in selected reaction monitoring (SRM) mode, was used to quantify MCYST-RR, -LR, and [Dha(7)] MCYST-LR in rat plasma. The recoveries for each analyte in rat plasma ranged from 70.8 to 88.7%. The calibration curve was linear within the range from 0.005 to 1.25 mu g mL(-1). The limit of detection were 1.4, 1.0, 0.6 ng mL(-1) for MCYST-RR, -LR, and [Dha(7)] MCYST-LR. The overall precision was determined on three different days. The values for within- and between-day precision in rat plasma were within 15%. This method was applied to the identification and quantification of microcystins in rat plasma with acute exposure of microcystins via intravenous injection.

Characterization of saccharides and phenolic acids in the Chinese herb Tanshen by ESI-FT-ICR-MS and HPLC

This study sought to determine the main components (saccharides and phenolic acids) in crude extract of the Chinese herb Tanshen by electrospray ionization Fourier transform ion cyclotron resonant mass spectrometry (ESI-FT-ICR-MS) in negative-ion mode. Eleven compounds were identified as phenolic acids by exact mass measurement and further confirmed by sustained off-resonance irradiation (SORI) CID data. In addition, monosaccharicles and oligosaccharides (n = 2 similar to 5) and a serial of corresponding anionic adducts of saccharide were observed without adding any anions additionally to the extract solution, and the anionic components were unambiguously identified as H2O, HCl, HCOOH, HNO3, C3H6O2, H2SO4 and C5H7NO3 according to the exact mass measurement results.

Studies on the components of crude and processed Fructus Corni by ESI-MSn

The components of crude and processed Fructus Corni were investigated by means of electrospray ionization-tandem mass spectrometry(ESI-MSn) technique in the negative ion mode. Compared with those of crude Fructus Corni, the chemical components of the processed Fructus Corni were changed both in quality and in quantity. From the ESI-MS spectra of the crude and processed Fructus Corni, six peaks were selected to establish the characteristic ESI-MS peaks. Several factors in the processing procedure were examined.

Studies on the stability of diester-diterpenoid alkaloids from the genus Aconitum L. by high performance liquid chromatography combined with electrospray ionisation tandem mass spectrometry (HPLC/ESI/MSn)

The stability of diester-diterpenoid alkaloids (DDA) from plants of the genus Aconitum L. has been studied in different solvents and pH buffers. The HPLC/ESIMS method for analysing the concentration of DDA was established and DDA's decomposition products were elucidated by HPLC/ESI-MS/MSn. In different solvents, e.g. dichloromethane, ether, methanol and distilled water, the decomposition pathways of DDA are quite different and their difference in stabilities depends on the difference of their structures, in which substituents at the N atom and substituents at C-3 are different. The pyrolytic products of DDA, such as deacetoxy aconitine-type alkaloids, have been observed in the above solvents, whereas 8-methoxy-14-benzoyl aconitine-type alkaloids have been obtained only in methanol.