Rapid analysis of steroidal saponin mixture using electrospray ionization mass spectrometry combined with sequential tandem mass spectrometry

Using electrospray ionization mass spectrometry (MS) combined with sequential tandem MS(ESI-MSn), two major steroidal saponins extracted from Tribulus terrestris were studied, and considerable useful structural information was obtained. The structure of the proposed known steroidal saponin was verified, and the structure of the unknown saponin was investigated using MSn experiments. Some special fragment ions were also observed, and the corresponding fragmentation mechanisms were investigated which are characteristic for steroidal saponins and can give some information on the linkage position of some sugar groups in saponins. This methodology has been established as a powerful tool for the rapid, comparative analysis of mixtures such as crude plant extracts. (C) 1998 John Wiley & Sons, Ltd.

Tandemmassaspektrometrinen menetelmä neutraalien isomeeristen oligosakkaridien rakenteen määrittämisessä

Tutkimuksen tavoitteena oli ottaa käyttöön tandemmassaspektrometrinen (MS/MS) menetelmä, jolla voidaan analysoida polysakkarideista purkautuneiden oligosakkaridien rakenteita. Tavoitteena oli, että menetelmällä voidaan määrittää glykosidisten sidosten eri asemat monosakkaridirakenteiltaan samanlaisista neutraaleista lineaarisista oligosakkarideista. Kirjallisuustutkimuksessa tarkasteltiin oligosakkaridien rakenteiden määrittämiseen käytettyjä MS/MS-menetelmiä ja oligosakkaridien pilkkoutumisreaktioita MS/MS-analyysissa. Kirjallisuuden perusteella MS/MS-analyysissa oligosakkaridien pilkkoutuminen voi tapahtua joko glykosidisen sidoksen katkeamisella tai monosakkaridirenkaan halkeamisella. Monosakkaridirenkaan pilkkoutumisesta muodostuvia tuoteioneja voidaan käyttää glykosidisen sidoksen aseman määrittämiseen. Kokeellisessa tutkimuksessa selvitettiin aluksi monosakkaridirakenteiltaan isomeerisilla disakkaridimalliaineilla glykosidisen sidoksen sijainnin vaikutus disakkaridin pilkkoutumiseen MS/MS-analyysissa. Tämän jälkeen pyrittiin löytämään tunnetuista tri- ja tetrasakkaridimalliaineista näitä eri sidoksille tyypillisiä tuoteionien jakaumia. Tunnettujen tri- ja tetrasakkaridien pilkkoutuminen yhdenmukaisesti disakkaridien pilkkoutumisen kanssa antaisi mahdollisuuden pitkäketjuisempien oligosakkaridien glykosidisten sidosten tunnistamiseen sovelletulla MS/MS-menetelmällä. MS/MS-analyysit tehtiin ioniloukkumassadetektorilaitteistolla käyttäen sähkösumutusionisaatiota (ESI). Oligosakkaridit määritettiin positiivisella ionisaatiolla litium- ja natriumaddukti-ioneina ja negatiivisella ionisaatiolla kloridiaddukti-ioneina. Vertaamalla tri- ja tetrasakkarideista MS/MS-analyyseissa muodostuneita tuoteioneja disakkarideista muodostuneisiin tuoteioneihin, voitiin sekä positiivisella että negatiivisella ionisaatiolla määrittää oligosakkaridin pelkistävän pään sidoksen asema. Negatiivisella ionisaatiolla tri- ja tetrasakkarideista muodostuneista tuoteioneista voitiin määrittää myös muiden kuin pelkistävän pään sidosten asemia. Positiivisella ionisaatiolla muiden sidosten määrittäminen ei ollut mahdollista, koska rengasfragmentti-ioneja muodostui pääosin oligosakkaridin pelkistävästä päästä. Glykosidisen sidoksen katkeamisesta muodostuneet tuoteionit analysoitiin edelleen MS3-analyysilla. MS3-analyysissa muodostuneista tuoteioneista ei voitu tulkita sidosten asemia, koska lähtöionit koostuivat sekä terminaalisen että pelkistävän pään isomeerisista ioneista.

Electrospray ionization multiple-stage tandem mass spectrometric analysis of diglycosyldiacylglycerol glycolipids from the bacteria Bacillus pumilus

Electrospray ionization (ESI) combined with multiple-stage tandem mass spectrometry (MSn) was used to directly analyze the glycolipid mixture from bacteria Bacillus pumilus without preliminary separation. Full scan ESI-MS revealed the composition of picomole quantities of glycerolglycolipid species containing C-14-C-19 fatty acids, some of which were monounsaturated, Two main components were identified from their molecular masses and fragmentation pathways. The fragmentation pathway of the known compound compared with the investigated compound verified the proposed structure as 1(3)-acyl-2-pentadecanoyl-3(1)-O-[beta-D-glucopyranosyl-(1-->6)-O-beta-D-glucopyranosyl]-sn-glycerols. A comparison of the multiple tandem mass spectra of the different alkali-metal cation adducts indicates that the intensity of fragments and the dissociation pathways are dependent on the alkali-metal type, The basic structures of glycerolglycolipids were reflected clearly from the fragmentation patterns of the sodium cations, The intense fragments of the sugar residue from the precursor ions were obtained from the lithiated adduct ions. ESI-MSn spectra of [M + K](+) ions did not provide as much fragmentation as [M + Na](+) and [M + Li](+) adducts, but their spectra allow the position of glycerol acylation to be determined. On the basis of MS2 spectra of[M + K](+) ions, it was established that all components have a C-15:0 fatty acid at the sn-2 position of the glycerol backbone and C-14-C-19 acids at the sn-1 position of the glycerol backbone. Copyright (C) 1999 John Wiley & Sons, Ltd.

Novos derivados porfirínicos: síntese e potenciais aplicações em PDT

O trabalho apresentado nesta dissertação descreve estudos desenvolvidos segundo três metodologias para a funcionalização de meso-tetra-arilporfirinas; uma delas baseada na funcionalização com diazo compostos, outra na reacção de Suzuki-Miyaura e a terceira na reacção de metátese. O presente documento é composto por quatro partes distintas. Na primeira parte são feitas considerações gerais sobre propriedades e aplicações de macrociclos porfirínicos. Na segunda parte é apresentado o trabalho realizado na funcionalização de porfirinas com diazo compostos através de reacções de inserção com um catalisador de ródio(II). Este estudo envolveu a preparação de duas porfirinas com grupos O-H e N-H nas posições para dum substituinte meso-fenilo. Os estudos iniciaram-se com a reacção de 5-(4-hidroxifenil)-10,15,20-trifenilporfirinatozinco(II) com diazoacetato de etilo na presença de Rh2(OAc)4. Obteve-se o produto esperado de inserção com bons rendimentos. A reacção de 5-(4-aminofenil)- 10,15,20-trifenilporfirinatozinco(II) com esse diazo composto na presença de Rh2(OAc)4 mostrou um perfil diferente do da reacção com o outro porfirinato. Foram obtidos três produtos, a saber: produto de bis-inserção e dois outros contendo o grupo funcional amida. Este capítulo descreve ainda a síntese de glicoporfirinas e de glicoclorinas através de reacções de inserção e de ciclopropanação envolvendo, respectivamente, os complexos 5-(4-hidroxifenil)- 10,15,20-trifenilporfirinatozinco(II) e 5,10,15,20- tetraquis(pentafluorofenil)porfirinatozinco(II) com α-diazoacetatos com substituintes sacarídicos. Foram usados, como catalisadores, Rh2(OAc)4 e CuCl, respectivamente, na reacção de inserção e na de ciclopropanação. Tendo em vista a sua aplicação em PDT, os novos produtos foram descomplexados e a unidade glicosídica foi desprotegida. Estudos de geração de oxigénio singuleto mostraram que os compostos obtidos são bons geradores dessa espécie citotóxica. Foram também realizados estudos de avaliação da actividade fotodinâmica em células humanas tumorais HeLa e em células humanas saudáveis HaCaT. Estudos de viabilidade celular, após tratamento fotodinâmico, mostraram que as glicoclorinas são mais eficazes na fotoinactivação das células tumorais. Apenas o derivado da clorina com a unidade de galactose mostrou selectividade para a linha celular tumoral, inibindo o crescimento desta e não causando efeito significativo na linha celular saudável. Este fotossensibilizador não foi tóxico na ausência de luz e depois do tratamento fotodinâmico e em condições sub-letais, provocou vacuolização citoplasmática e retracção pronunciada nas células tumorais, enquanto que nas células saudáveis os danos sofridos foram escassos. Nos estudos de localização celular este fotossensibilizador localizou-se na membrana citoplasmática e nos lisossomas tanto nas células HeLa como nas HaCaT. Na terceira parte deste trabalho são descritos os resultados obtidos nos estudos de funcionalização de porfirinas através da reacção de Suzuki-Miyaura. O complexo 2-(4,4,5,5,-tetrametil-1,3,2-dioxaborolan-2-il)-5,10,15,20- tetrafenilporfirinatozinco(II) foi o composto escolhido como reagente de partida. Usando a reacção de Suzuki foi possível sintetizar complexos β-bromoarilporfirínicos em bons rendimentos. Estes complexos foram sujeitos à reacção de Suzuki com pinacolborano, tendo sido possível obter os produtos de acoplamento esperados e ainda derivados diméricos de complexos porfirínicos ligados por unidades fenileno. Esta metodologia reacional, catalisada por paládio, permitiu ainda sintetizar novos derivados quinolona-porfirina através da reacção do complexo porfirínico β-borilado anteriormente referido com bromo-quinolonas Nsubstiuídas com grupos alquílicos e glicosídicos. Deste modo foram obtidos derivados quinolona-porfirina em bons rendimentos. Com vista a realizar estudos de potencial aplicação em PACT, foram hidrolisados os grupos éster da unidade de quinolona e clivados os grupos protectores das unidades glicosídicas desses derivados. No estudo por MS Tandem (MS/MS) foi possível verificar que os isómeros dos derivados quinolona-porfirina sofrem as mesmas vias de fragmentação, confirmando as suas estruturas análogas. Foi possível ainda distinguir os derivados em que a unidade de porfirina está ligada à quinolona através da posição C-6 da quinolona daqueles em que a unidade de porfirina está ligada à quinolona através da sua posição C-7. Os estudos de geração de oxigénio singuleto mostraram que as porfirinas β- substituídas com unidades de quinolona são melhores geradoras desta espécie citotóxica do que a tetrafenilporfirina e que a eficiência que têm em gerar essa espécie é afectada pela posição da ligação entre a porfirina e a quinolona, assim como com o tipo do N-substituinte da quinolona. As bases livres dos conjugados quinolona-porfirinatos foram testadas como fotossensibilizadores em PACT em células do parasita Leishmania Braziliensis, tendo-se observado que estes compostos têm capacidade para fotoinactivar este parasita. Na quarta parte deste trabalho são descritos os resultados dos estudos de funcionalização de porfirinas através da reacção de metátese com catalisador de Grubbs, visando a obtenção de novos macrociclos com grupos triazolilo. Verificouse que a eficiência da reacção de metátese cruzada entre 2-vinil-5,10,15,20- tetrafenilporfirinatozinco(II) e 4-vinil-1,2,3-triazóis N-substituídos dependia das condições reaccionais e do triazol usado em cada caso. Foi possível ainda concluir que o impedimento estéreo das espécies envolvidas é um dos responsáveis pelo ciclo catalítico prosseguir por uma via secundária, originando uma espécie de ruténio pouco eficiente como catalisador. Este estudo foi estendido à reacção dos 4-vinil-1,2,3-triazois seleccionados com 2-butadienil-5,10,15,20- tetrafenilporfirinatoniquel(II); em cada caso foi possível obter uma mistura de isómeros dos derivados triazol-porfirina, geralmente em maiores rendimentos globais do que na reacção com 2-vinil-5,10,15,20-tetrafenilporfirinatozinco(II). Este facto será indicativo de que a reacção de metátase com esse derivado porfirínico segue, predominantemente, a via mais eficiente.

Seleção da largura dos dentes ântero-superiores de próteses totais: estudo de quatro métodos fundamentados na posição dos caninos em três grupos raciais da população brasileira

Pós-graduação em Reabilitação Oral - FOAR

Silicon Photomultipliers (SiPM) as novel photodetectors for PET

Next generation PET scanners should fulfill very high requirements in terms of spatial, energy and timing resolution. Modern scanner performances are inherently limited by the use of standard photomultiplier tubes. The use of Silicon Photomultipliers (SiPMs) is proposed for the construction of a 4D-PET module of 4.8×4.8 cm2 aimed to replace the standard PMT based PET block detector. The module will be based on a LYSO continuous crystal read on two faces by Silicon Photomultipliers. A high granularity detection surface made by SiPM matrices of 1.5 mm pitch will be used for the x–y photon hit position determination with submillimetric accuracy, while a low granularity surface constituted by 16 mm2 SiPM pixels will provide the fast timing information (t) that will be used to implement the Time of Flight technique (TOF). The spatial information collected by the two detector layers will be combined in order to measure the Depth of Interaction (DOI) of each event (z). The use of large area multi-pixel Silicon Photomultiplier (SiPM) detectors requires the development of a multichannel Data Acquisition system (DAQ) as well as of a dedicated front-end in order not to degrade the intrinsic detector capabilities and to manage many channels. The paper describes the progress made on the development of the proof of principle module under construction at the University of Pisa.

Processamento de Dados GNSS em Modo Cinemático

O princípio do posicionamento por GNSS baseia-se, resumidamente, na resolução de um problema matemático que envolve a observação das distâncias do utilizador a um conjunto de satélites com coordenadas conhecidas. A posição resultante pode ser calculada em modo absoluto ou relativo. O posicionamento absoluto necessita apenas de um recetor para a determinação da posição. Por sua vez, o posicionamento relativo implica a utilização de estações de referência e envolve a utilização de mais recetores para além do pertencente ao próprio utilizador. Assim, os métodos mais utilizados na determinação da posição de uma plataforma móvel, com exatidão na ordem dos centímetros, baseiam-se neste último tipo de posicionamento. Contudo, têm a desvantagem de estarem dependentes de estações de referência, com um alcance limitado, e requerem observações simultâneas dos mesmos satélites por parte da estação e do recetor. Neste sentido foi desenvolvida uma nova metodologia de posicionamento GNSS em modo absoluto, através da modelação ou remoção dos erros associados a cada componente das equações de observação, da utilização de efemérides precisas e correções aos relógios dos satélites. Este método de posicionamento tem a designação Precise Point Positioning (PPP) e permite manter uma elevada exatidão, equivalente à dos sistemas de posicionamento relativo. Neste trabalho, após um estudo aprofundado do tema, foi desenvolvida uma aplicação PPP, de índole académica, com recurso à biblioteca de classes C++ do GPS Toolkit, que permite determinar a posição e velocidade do recetor em modo cinemático e em tempo real. Esta aplicação foi ensaiada utilizando dados de observação de uma estação estática (processados em modo cinemático) e de uma estação em movimento instalada no NRP Auriga. Os resultados obtidos permitiram uma exatidão para a posição na ordem decimétrica e para a velocidade na ordem do cm/s.

OnLine Ozonolysis Methods for the Determination of Double Bond Position in Unsaturated Lipids

Modern lipidomics relies heavily on mass spectrometry for the structural characterization and quantification of lipids of biological origins. Structural information is gained by tandem mass spectrometry (MS/MS) whereby lipid ions are fragmented to elucidate lipid class, fatty acid chain length, and degree of unsaturation. Unfortunately, however, in most cases double bond position cannot be assigned based on MS/MS data alone and thus significant structural diversity is hidden from such analyses. For this reason, we have developed two online methods for determining double bond position within unsaturated lipids; ozone electrospray ionization mass spectrometry (OzESI-MS) and ozone-induced dissociation (OzID). Both techniques utilize ozone to cleave C-C double bonds that result in chemically induced fragment ions that locate the position(s) of unsaturation

Impact of coil position and electrophysiological monitoring on determination of motor thresholds to transcranial magnetic stimulation

OBJECTIVE: We compared motor and movement thresholds to transcranial magnetic stimulation (TMS) in healthy subjects and investigated the effect of different coil positions on thresholds and MEP (motor-evoked potential) amplitudes. METHODS: The abductor pollicis brevis (APB) 'hot spot' and a standard scalp position were stimulated. APB resting motor threshold (APB MEP-MT) defined by the '5/10' electrophysiological method was compared with movement threshold (MOV-MT), defined by visualization of movements. Additionally, APB MEP-MTs were evaluated with the '3/6 method,' and MEPs were recorded at a stimulation intensity of 120% APB MEP-MT at each position. RESULTS: APB MEP-MTs were significantly lower by stimulation of the 'hot spot' than of the standard position, and significantly lower than MOV-MTs (n=15). There were no significant differences between the '3/6' and the '5/10' methods, or between APB MEP amplitudes by stimulating each position at 120% APB MEP-MT. CONCLUSIONS: Coil position and electrophysiological monitoring influenced motor threshold determinations. Performing 6 instead of 10 trials did not produce different threshold measurements. Adjustment of intensity according to APB MEP-MT at the stimulated position did not influence APB MEP amplitudes. SIGNIFICANCE: Standardization of stimulation positions, nomenclature and criteria for threshold measurements should be considered in design and comparison of TMS protocols.

Elucidation of double bond position in unsaturated lipids by ozone electrospray ionization mass spectrometry

The position(s) of carbon-carbon double bonds within lipids can dramatically affect their structure and reactivity and thus has a direct bearing on biological function. Commonly employed mass spectrometric approaches to the characterization of complex lipids, however, fail to localize sites of unsaturation within the molecular structure and thus cannot distinguish naturally occurring regioisomers. In a recent communication \[Thomas, M. C.; Mitchell, T. W.; Blanksby, S. J. J. Am. Chem. Soc. 2006, 128, 58-59], we have presented a new technique for the elucidation of double bond position in glycerophospholipids using ozone-induced fragmentation within the source of a conventional electrospray ionization mass spectrometer. Here we report the on-line analysis, using ozone electrospray mass spectrometry (OzESI-MS), of a broad range of common unsaturated lipids including acidic and neutral glycerophospholipids, sphingomyelins, and triacylglycerols. All lipids analyzed are found to form a pair of chemically induced fragment ions diagnostic of the position of each double bond(s) regardless of the polarity, the number of charges, or the adduction (e.g., \[M - H](-), \[M - 2H](2-), \[M + H](+), \[M + Na](+), \[M + NH4](+)). The ability of OzESI-MS to distinguish lipids that differ only in the position of the double bonds is demonstrated using the glycerophosphocholine standards, GPCho(9Z-18:1/9Z-18:1) and GPCho(6Z-18:1/6Z-18:1). While these regioisomers cannot be differentiated by their conventional tandem mass spectra, the OzESI-MS spectra reveal abundant fragment ions of distinctive mass-to-charge ratio (m/z). The approach is found to be sufficiently robust to be used in conjunction with the m/z 184 precursor ion scans commonly employed for the identification of phosphocholine-containing lipids in shotgun lipidomic analyses. This tandem OzESI-MS approach was used, in conjunction with conventional tandem mass spectral analysis, for the structural characterization of an unknown sphingolipid in a crude lipid extract obtained from a human lens. The OzESI-MS data confirm the presence of two regioisomers, namely, SM(d18:0/15Z-24:1) and SM(d18:0/17Z-24:1), and suggest the possible presence of a third isomer, SM(d18:0/19Z-24:1), in lower abundance. The data presented herein demonstrate that OzESI-MS is a broadly applicable, on-line approach for structure determination and, when used in conjunction with established tandem mass spectrometric methods, can provide near complete structural characterization of a range of important lipid classes. As such, OzESI-MS may provide important new insight into the molecular diversity of naturally occurring lipids.

Ozonolysis of phospholipid double bonds during electrospray ionization : A new tool for structure determination

Phospholipids are the key structural component of cell membranes, and recent advances in electrospray ionization mass spectrometry provide for the fast and efficient analysis of these compounds in biological extracts.1-3 The application of electrospray ionization tandem mass spectrometry (ESI-MS/MS) to phospholipid analysis has demonstrated several key advantages over the more traditional chromatographic methods, including speed and greater structural information.4 For example, the ESI-MS/MS spectrum of a typical phospholipidsparticularly in negative ion modesreadily identifies the carbon chain length and the degree of unsaturation of each of the fatty acids esterified to the parent molecule.5 A critical limitation of conventional ESI-MS/MS analysis, however, is the inability to uniquely identify the position of double bonds within the fatty acid chains. This is especially problematic given the importance of double bond position in determining the biological function of lipid classes.6 Previous attempts to identify double bond position in intact phospholipids using mass spectrometry employ either MS3 or offline chemical derivatization.7-11 The former method requires specialized instrumentation and is rarely applied, while the latter methods suffer from complications inherent in sample handling prior to analysis. In this communication we outline a novel on-line approach for the identification of double bond position in intact phospholipids. In our method, the double bond(s) present in unsaturated phospholipids are cleaved by ozonolysis within the ion source of a conventional ESI mass spectrometer to give two chemically induced fragment ions that may be used to unambiguously assign the position of the double bond. This is achieved by using oxygen as the electrospray nebulizing gas in combination with high electrospray voltages to initiate the formation of an ozoneproducing.