Electrooxidative polymerization of phenothiazine derivatives on screen-printed carbon electrode and its application to determine NADH in flow injection analysis system

The electrooxidation polymerization of phenothiazine derivatives, including azure A and toluidine blue 0, has been studied at screen-printed carbon electrodes in neutral phosphate buffer. Both compounds yield strongly adsorbed electroactive polymer with reversible behavior and formal potentials closed to 0.04 V at pH 6.9. The modified electrodes exhibited good stability and electrocatalysis for NADH oxidation in phosphate buffer (pH 6.9), with an overpotential of more than 500 mV lower than that of the bare electrodes. Further, the modified screen-printed carbon electrodes were found to be promising as an amperometric detector for the flow injection analysis (FIA) of NADH, typically with a dynamic range of 0.5-100 muM.

Photodynamic antimicrobial chemotherapy (PACT) using phenothiazine derivatives as photosensitizers against Leishmania braziliensis

Background and Objective Cutaneous and mucocutaneous leishmaniasis are diseases characterized by skin or mucosal manifestations. In the new world, Leishmania braziliensis is the main etiological agent of cutaneous leishmaniasis, condition that may evolve to the mucocutaneous form. The therapeutic arsenal routinely employed to treat infected patients is unsatisfactory, especially for pentavalent antimonials, treatment recommended by the WHO, as they are often highly toxic, poorly tolerated and of variable effectiveness. This work aimed to evaluate in vitro the effectiveness of photodynamic antimicrobial chemotherapy as a new approach for the treatment of leishmaniasis. Materials and Methods A laser (??=?660?nm, 40?mW, 4.2?J/cm2, and 8.4?J/cm2, CW) associated to phenothiazine's derivatives (5 and 10?mu g/ml, toluidine blue O, methylene blue, or phenothiazine) on the promastigote forms of L. braziliensis in a single session. Samples were removed and analyzed in a hemocytometer 72?hours after PACT and viability of the parasites was assessed in quadruplicates. Results An important decrease in the number of viable parasites on all treated groups in comparison to their controls was observed as all tested compounds lead to significant parasite lethality being the highest lethality achieved with 10?mu g/ml of TBO. No lethality was observed on groups treated with laser or with any of the compounds separately. Conclusions TBO presented higher parasite lethality in comparison to MB with impressive reduction from 1?hour to 5?minutes of pre-incubation time. Lasers Surg. Med. 44: 850855, 2012. (c) 2012 Wiley Periodicals, Inc.

Phenothiazine based polymers for energy and data storage application

Die vorliegende Arbeit befasst sich mit der Synthese und Charakterisierung von Polymeren mit redox-funktionalen Phenothiazin-Seitenketten. Phenothiazin und seine Derivate sind kleine Redoxeinheiten, deren reversibles Redoxverhalten mit electrochromen Eigenschaften verbunden ist. Das besondere an Phenothiazine ist die Bildung von stabilen Radikalkationen im oxidierten Zustand. Daher können Phenothiazine als bistabile Moleküle agieren und zwischen zwei stabilen Redoxzuständen wechseln. Dieser Schaltprozess geht gleichzeitig mit einer Farbveränderung an her.rnrnIm Rahmen dieser Arbeit wird die Synthese neuartiger Phenothiazin-Polymere mittels radikalischer Polymerisation beschrieben. Phenothiazin-Derivate wurden kovalent an aliphatischen und aromatischen Polymerketten gebunden. Dies erfolgte über zwei unterschiedlichen synthetischen Routen. Die erste Route beinhaltet den Einsatz von Vinyl-Monomeren mit Phenothiazin Funktionalität zur direkten Polymerisation. Die zweite Route verwendet Amin modifizierte Phenothiazin-Derivate zur Funktionalisierung von Polymeren mit Aktivester-Seitenketten in einer polymeranalogen Reaktion. rnrnPolymere mit redox-funktionalen Phenothiazin-Seitenketten sind aufgrund ihrer Elektron-Donor-Eigenschaften geeignete Kandidaten für die Verwendung als Kathodenmaterialien. Zur Überprüfung ihrer Eignung wurden Phenothiazin-Polymere als Elektrodenmaterialien in Lithium-Batteriezellen eingesetzt. Die verwendeten Polymere wiesen gute Kapazitätswerte von circa 50-90 Ah/kg sowie schnelle Aufladezeiten in der Batteriezelle auf. Besonders die Aufladezeiten sind 5-10 mal höher als konventionelle Lithium-Batterien. Im Hinblick auf Anzahl der Lade- und Entladezyklen, erzielten die Polymere gute Werte in den Langzeit-Stabilitätstests. Insgesamt überstehen die Polymere 500 Ladezyklen mit geringen Veränderungen der Anfangswerte bezüglich Ladezeiten und -kapazitäten. Die Langzeit-Stabilität hängt unmittelbar mit der Radikalstabilität zusammen. Eine Stabilisierung der Radikalkationen gelang durch die Verlängerung der Seitenkette am Stickstoffatom des Phenothiazins und der Polymerhauptkette. Eine derartige Alkyl-Substitution erhöht die Radikalstabilität durch verstärkte Wechselwirkung mit dem aromatischen Ring und verbessert somit die Batterieleistung hinsichtlich der Stabilität gegenüber Lade- und Entladezyklen. rnrnDes Weiteren wurde die praktische Anwendung von bistabilen Phenothiazin-Polymeren als Speichermedium für hohe Datendichten untersucht. Dazu wurden dünne Filme des Polymers auf leitfähigen Substraten elektrochemisch oxidiert. Die elektrochemische Oxidation erfolgte mittels Rasterkraftmikroskopie in Kombination mit leitfähigen Mikroskopspitzen. Mittels dieser Technik gelang es, die Oberfläche des Polymers im nanoskaligen Bereich zu oxidieren und somit die lokale Leitfähigkeit zu verändern. Damit konnten unterschiedlich große Muster lithographisch beschrieben und aufgrund der Veränderung ihrer Leitfähigkeit detektiert werden. Der Schreibprozess führte nur zu einer Veränderung der lokalen Leitfähigkeit ohne die topographische Beschaffenheit des Polymerfilms zu beeinflussen. Außerdem erwiesen sich die Muster als besonders stabil sowohl mechanisch als auch über die Zeit.rnrnZum Schluss wurden neue Synthesestrategien entwickelt um mechanisch stabile als auch redox-funktionale Oberflächen zu produzieren. Mit Hilfe der oberflächen-initiierten Atomtransfer-Radikalpolymerisation wurden gepfropfte Polymerbürsten mit redox-funktionalen Phenothiazin-Seitenketten hergestellt und mittels Röntgenmethoden und Rasterkraftmikroskopie analysiert. Eine der Synthesestrategien geht von gepfropften Aktivesterbürsten aus, die anschließend in einem nachfolgenden Schritt mit redox-funktionalen Gruppen modifiziert werden können. Diese Vorgehensweise ist besonders vielversprechend und erlaubt es unterschiedliche funktionelle Gruppen an den Aktivesterbürsten zu verankern. Damit können durch Verwendung von vernetzenden Gruppen neben den Redoxeigenschaften, die mechanische Stabilität solcher Polymerfilme optimiert werden. rn rn

Application of ceramic carbon materials for solid-phase extraction of organic compounds

Ceramic carbon materials were developed as new sorbents for solid-phase extraction of organic compounds using chlorpromazine as a representative. The macroporosity and heterogeneity of ceramic carbon materials allow extracting a large amount of chlorpromazine over a short time. Thus, the highly sensitive and selective determination of chlorpromazine in urine sample was achieved by differential pulse voltammograms after only 1-min extraction. The total analysis time was less than 3 min. In comparison with other electrochemical and electrochemi-luminescent methods following 1-min extraction, the proposed method improved sensitivity by about 2 and 1 order of magnitude, respectively. The fast extraction, diversity, and conductivity of ceramic carbon materials make them promising sorbents for various solid-phase extractions, such as solid-phase microextraction, thin-film microextraction, and electrochemically controlled solidphase extraction. The preliminary applications of ceramic carbon materials in chromatography were also studied.

Untersuchung neuer hochwirksamer neuroprotektiver Antioxidantien in experimentellen Modellen der Parkinsonschen Krankheit

Bei der Parkinsonschen Krankheit kommt es zu einer selektiven Degeneration der dopaminergen Neurone in der Substantia nigra pars compacta. Die Rolle des oxidativen Stresses in der Pathogenese dieser Erkrankung konnte an post mortem Untersuchungen der Parkinson-Patienten, wie auch an zahlreichen in vitro und in vivo Modellen bestätigt werden. Die Anwendung von Antioxidantien wurde als therapeutische Strategie der Parkinsonschen Krankheit vorgeschlagen. In dieser Hinsicht wurden bereits antioxidative Substanzen in klinischen Studien evaluiert. Klinische Studien mit Antioxidantien haben jedoch bislang nur wenig überzeugende Ergebnisse erbracht, mit Ausnahme des Einsatzes des Ubichinons (Coenzym Q). Eine kritische Analyse der klinischen Studien lässt zusammenfassen, dass auf Seiten der verwendeten Antioxidantien noch massiver Optimierungsbedarf besteht. Für einen erfolgreichen therapeutischen Einsatz von Antioxidantien bei dieser Krankheit sind folgende Eigenschaften der Substanzen von höchster Bedeutung: i) maximale neuroprotektive Aktivität bei geringen Dosen; ii) geringe Nebenwirkungen; iii) eine hohe Blut-Hirn-Schrankengängigkeit.In dieser Arbeit wurde das neuroprotektive Potential von drei Bisarylimin-basierten antioxidativen Strukturen (Phenothiazin, Iminostilben und Phenoxazin) in in vitro und in vivo Parkinson-Modellsystemen evaluiert. Beide experimentellen Modelle basieren auf der Wirkung der mitochondrialen Komplex I Inhibitoren 1-Methyl-4-Phenylpyridin (MPP+) und Rotenon, welche pathophysiologische Charakteristika der Parkinsonschen Krankheit reproduzieren. Unsere in vitro Untersuchungen an primären Neuronen des Mittelhirns und der klonalen SH-SY5Y-Neuroblastomazelllinie konnten zeigen, dass die Komplex I Inhibition krankheitsspezifische zelluläre Merkmale induziert, wie die Abnahme der antioxidativen Verteidigungskapazität und Verlust des mitochondrialen Membranpotentials. Zusätzlich kommt es in primären Neuronen des Mittelhirns zur selektiven Degeneration dopaminerger Neurone, welche in der Parkinsonschen Erkrankung besonders betroffen sind. Ko-Inkubation der in vitro Modelle mit Phenothiazin, Iminostilben und Phenoxazin in niedrigen Konzentrationen (50 nM) halten die pathologischen Prozesse fast vollständig auf. In vivo Untersuchungen am MPP+- und Rotenon-basierten Caenorhabditis elegans (C. elegans) Modell bestätigen das neuroprotektive Potential der Bisarylimine. Hierfür wurde eine transgene C. elegans Linie mithilfe einer dopaminerg spezifischen DsRed2- (Variante des rot fluoreszierenden Proteins von Discosoma sp.)-Expression und pan-neuronaler CFP- (cyan fluoreszierendes Protein)-Expression zur Visualisierung der dopaminergen Neuronenpopulation in Kontrast zum Gesamtnervensystem erstellt. Behandlung des C. elegans mit MPP+ und Rotenon im larvalen und adulten Stadium führt zu einer selektiven Degeneration dopaminerger Neurone, sowie zum Entwicklungsarrest der larvalen Population. Die dopaminerge Neurodegeneration, wie auch weitere phänotypische Merkmale des C. elegans Modells, können durch Phenothiazin, Iminostilben und Phenoxazin in niedrigen Konzentrationen (500 nM) komplett verhindert werden. Ein systemischer Vergleich aromatischer Bisarylimine mit bekannten, gut charakterisierten Antioxidantien, wie α-Tocopherol (Vitamin E), Epigallocatechingallat und β-Catechin, zeigt, dass effektive Konzentrationen für Phenothiazin, Iminostilben und Phenoxazin um Zehnerpotenzen niedriger liegen im Vergleich zu natürlichen Antioxidantien. Der Wirkungsmechanismus der Bisarylimine konnte in biochemischen und in vitro Analysen, sowie in Verhaltensuntersuchungen an C. elegans von der Wirkungsweise strukturell ähnlicher, neuroleptisch wirkender Phenothiazin-Derivate differenziert werden. Die Analyse des dopaminerg-gesteuerten Verhaltens (Beweglichkeit) in C. elegans konnte verdeutlichen, dass antioxidative und Dopaminrezeptor-bindende Eigenschaften der Bisaryliminstrukturen sich gegenseitig ausschließen. Diese qualitativen Merkmale unterscheiden Bisarylimine fundamental von klinisch angewandten Neuroleptika (Phenothiazin-Derivate), welche als Dopaminrezeptor-Antagonisten zur Behandlung psychischer Erkrankungen klinisch eingesetzt werden.Aromatische Bisarylimine (Phenothiazin, Iminostilben und Phenoxazin) besitzen günstige strukturelle Eigenschaften zur antioxidativ-basierter Neuroprotektion. Durch die Anwesenheit der antioxidativ wirkenden, nicht-substituierten Iminogruppe unterscheiden sich Bisarylimine grundlegend von neuroleptisch-wirkenden Phenothiazin-Derivaten. Wichtige strukturelle Voraussetzungen eines erfolgreichen antioxidativen Neuropharmakons, wie eine hohe Radikalisierbarkeit, die stabile Radikalform und der lipophile Charakter des aromatischen Ringsystems, werden in der Bisaryliminstruktur erfüllt. Antioxidative Bisarylimine könnten in der Therapie der Parkinsonschen Krankheit als eine effektive neuroprotektiv-therapeutische Strategie weiter entwickelt werden.

Numerical simulation for the 3D seepage flow with fractional derivatives in porous media

In this paper, the numerical simulation of the 3D seepage flow with fractional derivatives in porous media is considered under two special cases: non-continued seepage flow in uniform media (NCSFUM) and continued seepage flow in non-uniform media (CSF-NUM). A fractional alternating direction implicit scheme (FADIS) for the NCSF-UM and a modified Douglas scheme (MDS) for the CSF-NUM are proposed. The stability, consistency and convergence of both FADIS and MDS in a bounded domain are discussed. A method for improving the speed of convergence by Richardson extrapolation for the MDS is also presented. Finally, numerical results are presented to support our theoretical analysis.

Modified alternating direction methods for solving a two-dimensional non-continuous seepage flow with fractional derivatives

In this paper, a two-dimensional non-continuous seepage flow with fractional derivatives (2D-NCSF-FD) in uniform media is considered, which has modified the well known Darcy law. Using the relationship between Riemann-Liouville and Grunwald-Letnikov fractional derivatives, two modified alternating direction methods: a modified alternating direction implicit Euler method and a modified Peaceman-Rachford method, are proposed for solving the 2D-NCSF-FD in uniform media. The stability and consistency, thus convergence of the two methods in a bounded domain are discussed. Finally, numerical results are given.

Numerical methods for fractional partial differential equations with Riesz space fractional derivatives

In this paper, we consider the numerical solution of a fractional partial differential equation with Riesz space fractional derivatives (FPDE-RSFD) on a finite domain. Two types of FPDE-RSFD are considered: the Riesz fractional diffusion equation (RFDE) and the Riesz fractional advection–dispersion equation (RFADE). The RFDE is obtained from the standard diffusion equation by replacing the second-order space derivative with the Riesz fractional derivative of order αset membership, variant(1,2]. The RFADE is obtained from the standard advection–dispersion equation by replacing the first-order and second-order space derivatives with the Riesz fractional derivatives of order βset membership, variant(0,1) and of order αset membership, variant(1,2], respectively. Firstly, analytic solutions of both the RFDE and RFADE are derived. Secondly, three numerical methods are provided to deal with the Riesz space fractional derivatives, namely, the L1/L2-approximation method, the standard/shifted Grünwald method, and the matrix transform method (MTM). Thirdly, the RFDE and RFADE are transformed into a system of ordinary differential equations, which is then solved by the method of lines. Finally, numerical results are given, which demonstrate the effectiveness and convergence of the three numerical methods.

Do derivatives have a role in the risk-shifting behaviour of fund managers?

In this paper we examine the extent to which derivatives are used to affect the risk-shifting behaviour of Australian equity fund managers. We find, after periods of good and poor performance, the risk-shifting behaviour of fund managers is different between derivative users and non-users. Our results support the gaming and active competition hypotheses but there is little support for the cash flow hypothesis. The study also allows for a complex reporting environment by analysing data across three alternate time periods: the calendar year, financial year and quarterly frames. Given that our results are not consistent across time periods for users and non-users of derivatives, some caution in interpretation is required.

Phenothiazine UVA dosimeter : characteristics and performance

This paper provides an overview of the characteristics of a phenothiazine-mylar dosimeter which can be used as an effective solar UVA exposure assessment tool. This dosimeter is sensitive to UVA wavelengths (315–400 nm); its performance has been characterized in a series of tests such as (a) UVA exposure response (dose-response), (b) temperature stability of the response, (c) impact of long term storage, and (d) angular response. There is no effect of long term storage post-exposure and no effect of temperature up to 30 °C. For angles up to 70°, the cosine error of the normalized UVA is less than approximately 0.1. These characterizations have confirmed the reliability and reproducibility of a phenothiazine-mylar combined dosimeter as an effective solar UVA exposure tool for field-based studies of the UVA exposures to population groups.