Effect of water velocity on the uptake of polychlorinatedd biphenyls (PCBs) by silicone rubber (SR) and low-density polyethylene (LDPE) passive samplers: an assessment of the efficiency of performance reference compounds (PRCs) in river-like flow conditions

One aim of this study is to determine the impact of water velocity on the uptake of indicator polychlorinated biphenyls (iPCBs) by silicone rubber (SR) and low-density polyethylene (LDPE) passive samplers. A second aim is to assess the efficiency of performance reference compounds (PRCs) to correct for the impact of water velocity. SR and LDPE samplers were spiked with 11 or 12 PRCs and exposed for 6 weeks to four different velocities (in the range of 1.6 to 37.7 cm s−1) in river-like flow conditions using a channel system supplied with river water. A relationship between velocity and the uptakewas found for each iPCB and enables to determine expected changes in the uptake due to velocity variations. For both samplers, velocity increases from 2 to 10 cm s−1, 30 cm s−1 (interpolated data) and 100 cm s−1 (extrapolated data) lead to increases of the uptake which do not exceed a factor of 2, 3 and 4.5, respectively. Results also showed that the influence of velocity decreased with increasing the octanol-water coefficient partition (log Kow) of iPCBs when SR is used whereas the opposite effect was observed for LDPE. Time-weighted average (TWA) concentrations of iPCBs in water were calculated from iPCB uptake and PRC release. These calculations were performed using either a single PRC or all the PRCs. The efficiency of PRCs to correct the impact of velocity was assessed by comparing the TWA concentrations obtained at the four tested velocities. For SR, a good agreement was found among the four TWA concentrations with both methods (average RSD b 10%). Also for LDPE, PRCs offered a good correction of the impact of water velocity (average RSD of about 10 to 20%). These results contribute to the process of acceptance of passive sampling in routine regulatory monitoring programs.

Evaluation of performance reference compounds in polyethylene-based passive air samplers

Polyethylene-based passive air samplers (PSDs) were loaded with performance reference compounds (PRCs) and deployed in a wind tunnel to examine the effects of wind speed on sampler performance. PRCs could be loaded reproducibly into PSDs, with coefficients of variation only exceeding 20% for the more volatile compounds. When PSDs were exposed to low (0.5-1.5 m s(-1)) and high (3.5-4.5 m s(-1)) wind speeds, PRC loss rate constants generally increased with increasing wind speed and decreased with increasing sampler/air partition coefficients. PSD-based air concentrations calculated using PRC loss rate constants and sampler/air partition coefficients and air concentrations measured using active samplers compared closely. PRCs can be used to account for the effect of differences in wind speeds on sampler performance and measure air concentrations with reasonable accuracy. (c) 2006 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Phenolic compounds and antioxidant capacity of three thymus species plants

Thymus plants comprise distinct species with claimed health properties [1], commonly associated to their essential oils and phenolic compounds. Albeit that, the phenolic composition and the biological activities of many Thymus species remain unclear. This work aimed to elucidate the phenolic composition and antioxidant properties of aqueous extracts from Thymus herba barona, Thymus caespetitus and Thymus fragrantissimus. The aqueous extracts of the three Thymus species were evaluated for their total phenolic compounds by an adaptation of the Folin-Ciocalteu method [2], and individual phenolic compounds were identified by high performance liquid chromatography associated with electrospray mass spectrometry (HPLC-DAD-ESI-MSn) in the negative mode. The antioxidant activity of each extract was carried out by DPPH● scavenging assay and ferric reducing antioxidant power assays [3]. Total phenolic compounds in the three extracts ranged from 236±27 (T. caespetitus) to 273±17 μg GAE/mg (T. fragrantissimus). Similarly to other Thymus species [1,4], these extracts were rich in caffeic acid derivatives (characteristic UV spectra maxima at 290 and 328 nm) and mainly composed of rosmarinic acid (MW 360). Other caffeic acid derivatives included salvianolic acid K (MW 556) and 3′-O-(8″-Z-caffeoyl)rosmarinic acid (MW 538). High amounts of the flavone luteolin-O-glucuronide ([M-H]− at m/z 461→285) were found in T. caespetitus while the others species contained moderate amounts of this compound. T. herba barona, T. caespetitus and T. fragrantissimus extracts showed high DPPH radical scavenge ability (EC50 values 11.6±0.9, 13.8±0.6 and 10.9±1.2 μg/mL respectively), as well as high reducing power (EC50 values of 35.1±4.5, 39.3±2.7 and 32.4±4.3 μg/mL, respectively), that were comparable to those of reference compounds. This work is an important contribution for the phytochemical characterization and the antioxidant capacity of these three Thymus species.

Phenolic compounds and antioxidant capacity of three thymus species plants

Thymus plants comprise distinct species with claimed health properties [1], commonly associated to their essential oils and phenolic compounds. Albeit that, the phenolic composition and the biological activities of many Thymus species remain unclear. This work aimed to elucidate the phenolic composition and antioxidant properties of aqueous extracts from Thymus herba barona, Thymus caespetitus and Thymus fragrantissimus. The aqueous extracts of the three Thymus species were evaluated for their total phenolic compounds by an adaptation of the Folin-Ciocalteu method [2], and individual phenolic compounds were identified by high performance liquid chromatography associated with electrospray mass spectrometry (HPLC-DAD-ESI-MSn) in the negative mode. The antioxidant activity of each extract was carried out by DPPH● scavenging assay and ferric reducing antioxidant power assays [3]. Total phenolic compounds in the three extracts ranged from 236±27 (T. caespetitus) to 273±17 μg GAE/mg (T. fragrantissimus). Similarly to other Thymus species [1,4], these extracts were rich in caffeic acid derivatives (characteristic UV spectra maxima at 290 and 328 nm) and mainly composed of rosmarinic acid (MW 360). Other caffeic acid derivatives included salvianolic acid K (MW 556) and 3′-O-(8″-Z-caffeoyl)rosmarinic acid (MW 538). High amounts of the flavone luteolin-O-glucuronide ([M-H]− at m/z 461→285) were found in T. caespetitus while the others species contained moderate amounts of this compound. T. herba barona, T. caespetitus and T. fragrantissimus extracts showed high DPPH radical scavenge ability (EC50 values 11.6±0.9, 13.8±0.6 and 10.9±1.2 μg/mL respectively), as well as high reducing power (EC50 values of 35.1±4.5, 39.3±2.7 and 32.4±4.3 μg/mL, respectively), that were comparable to those of reference compounds. This work is an important contribution for the phytochemical characterization and the antioxidant capacity of these three Thymus species.

Síntese de derivados de ácidos fenólicos e estudo da sua actividade antioxidante

A peroxidação lipídica, além de causar sérios danos no corpo humano, é a principal causa da deterioração dos alimentos afectando a sua cor, aroma e valor nutricional, o que conduz a uma diminuição do seu ciclo de vida. O fenómeno de oxidação pode ser retardado com recurso a antioxidantes, de origem natural ou sintética, que inibam a formação de espécies reactivas, ou que reajam com estas, formando posteriormente radicais com menor grau de reactividade. Nesta dissertação procedeu-se à síntese e elucidação estrutural de novos antioxidantes, derivados dos ácidos 3,4-diidroxibenzóico (PCA) e 3,4-diidroxifenilacético (DOPAC), e à avaliação da sua actividade anti-radicalar e antioxidante. Os novos antioxidantes sintetizados foram caracterizados usando RMN de 1H e de 13C, FTIR e EM-IE. A avaliação da actividade antioxidante foi realizada com base no método do radical 2,2- difenil-1-picrilhidrazilo (DPPH·) e por técnicas electroquímicas (voltametria de impulso diferencial e voltametria cíclica). Os resultados obtidos permitiram concluir que a eficácia anti-radicalar (AE) é determinada por aspectos da estrutura molecular dos compostos, nomeadamente pela presença de grupos hidroxilo no anel aromático e também de grupos extensores relativamente à posição do grupo carboxílico. Os resultados permitiram verificar que o DOPAC apresenta a mais elevada eficiência anti-radicalar dos compostos em estudo, incluindo o trolox e o ácido gálhico (compostos de referência). Com base nos resultados obtidos concluiu-se que, um menor potencial de oxidação conduz a uma melhor actividade anti-radicalar dos compostos. De facto, verificou-se para o PCA e respectivos ésteres o maior potencial de oxidação e também a menor eficiência anti-radicalar. Em contrapartida, os antioxidantes com maior eficiência anti-radicalar, DOPAC, trolox e ácido gálhico, apresentaram menor potencial de oxidação.

Novos compostos orgânicos reticuláveis para aplicações em células fotovoltaicas

Trabalho Final de Mestrado para obtenção do grau de mestre em Engenharia Química e Biológica

Validation and performance comparison of two carbon isotope ratio methods to control the misuse of androgens in humans.

Carbon isotope ratio of androgens in urine specimens is routinely determined to exclude an abuse of testosterone or testosterone prohormones by athletes. Increasing application of gas chromatography/combustion/isotope ratio mass spectrometry (GC/C/IRMS) in the last years for target and systematic investigations on samples has resulted in the demand for rapid sample throughput as well as high selectivity in the extraction process particularly in the case of conspicuous samples. For that purpose, we present herein the complimentary use of an SPE-based assay and an HPLC fractionation method as a two-stage strategy for the isolation of testosterone metabolites and endogenous reference compounds prior to GC/C/IRMS analyses. Assays validation demonstrated acceptable performance in terms of intermediate precision (range: 0.1-0.4 per thousand) and Bland-Altman analyses revealed no significant bias (0.2 per thousand). For further validation of this two-stage analyses strategy, all the specimens (n=124) collected during a major sport event were processed.

Atividade antioxidante de óleos essenciais de espécies de Croton do nordeste do Brasil

Three Croton species, C. zenhtneri, C. nepetaefolius and C. argyrophylloides, were collected at two different times, 6:00 and 13:00 h, their essential oils were extracted by steam distillation and analyzed by gas Chromatography / Mass Spectrometry. The percentage yield of oil constituents changes along the day. The oils were submitted to the antioxidant test thiobarbituric acid reactive species, using BHT and a-tocoferol as the reference compounds. All oils exhibited good antioxidant activities. In general, C. zenhtneri and C. argyrophylloides essential oils showed higher antioxidant activity than C. nepetaefolius.

Síntese de amidas e sulfonamidas de beta-D-galactopiranosilamina e beta-lactosilamina e avaliação de suas interações com lectinas de Erythrina cristagalli e de Ricinus communis

We report herein the synthesis of some beta-D-galactopyranosylamine and beta-lactosylamine amides and sulfonamides. The interactions of these compounds with lectins from the seeds of Erythrina cristagalli (LEC) and Ricinus communis (RCA120) were evaluated in a hemagglutination inhibitory activity assay. D-Galactose and lactose were used as reference compounds. The beta-lactosylamine amides and sulfonamides were nearly as active as lactose in inhibiting LEC mediated hemagglutination and were less active against RCA120 agglutinin. The beta-D-galactopyranosylamine amides and sulfonamides were, with one exception, considerably less active than D-galactose in the assay with both lectins.

Fractionation, chemical and toxicological characterization of tobacco smoke components

La fumée du tabac est un aérosol extrêmement complexe constitué de milliers de composés répartis entre la phase particulaire et la phase vapeur. Il a été démontré que les effets toxicologiques de cette fumée sont associés aux composés appartenant aux deux phases. Plusieurs composés biologiquement actifs ont été identifiés dans la fumée du tabac; cependant, il n’y a pas d’études démontrant la relation entre les réponses biologiques obtenues via les tests in vitro ou in vivo et les composés présents dans la fumée entière du tabac. Le but de la présente recherche est de développer des méthodes fiables et robustes de fractionnement de la fumée à l’aide de techniques de séparation analytique et de techniques de détection combinés à des essais in vitro toxicologiques. Une étude antérieure réalisée par nos collaborateurs a démontré que, suite à l’étude des produits de combustion de douze principaux composés du tabac, l’acide chlorogénique s’est avéré être le composé le plus cytotoxique selon les test in vitro du micronoyau. Ainsi, dans cette étude, une méthode par chromatographie préparative en phase liquide a été développée dans le but de fractionner les produits de combustion de l’acide chlorogénique. Les fractions des produits de combustion de l’acide chlorogénique ont ensuite été testées et les composés responsables de la toxicité de l’acide chlorogénique ont été identifiés. Le composé de la sous-fraction responsable en majeure partie de la cytoxicité a été identifié comme étant le catéchol, lequel fut confirmé par chromatographie en phase liquide/ spectrométrie de masse à temps de vol. Des études récentes ont démontré les effets toxicologiques de la fumée entière du tabac et l’implication spécifique de la phase vapeur. C’est pourquoi notre travail a ensuite été focalisé principalement à l’analyse de la fumée entière. La machine à fumer Borgwaldt RM20S® utilisée avec les chambres d’exposition cellulaire de British American Tobacco permettent l’étude in vitro de l’exposition de cellules à différentes concentrations de fumée entière du tabac. Les essais biologiques in vitro ont un degré élevé de variabilité, ainsi, il faut prendre en compte toutes les autres sources de variabilité pour évaluer avec précision la finalité toxicologique de ces essais; toutefois, la fiabilité de la génération de la fumée de la machine n’a jamais été évaluée jusqu’à maintenant. Nous avons donc déterminé la fiabilité de la génération et de la dilution (RSD entre 0,7 et 12 %) de la fumée en quantifiant la présence de deux gaz de référence (le CH4 par détection à ionisation de flamme et le CO par absorption infrarouge) et d’un composé de la phase particulaire, le solanesol (par chromatographie en phase liquide à haute performance). Ensuite, la relation entre la dose et la dilution des composés de la phase vapeur retrouvée dans la chambre d’exposition cellulaire a été caractérisée en utilisant une nouvelle technique d’extraction dite par HSSE (Headspace Stir Bar Sorptive Extraction) couplée à la chromatographie en phase liquide/ spectrométrie de masse. La répétabilité de la méthode a donné une valeur de RSD se situant entre 10 et 13 % pour cinq des composés de référence identifiés dans la phase vapeur de la fumée de cigarette. La réponse offrant la surface maximale d’aire sous la courbe a été obtenue en utilisant les conditions expérimentales suivantes : intervalle de temps d’exposition/ désorption de 10 0.5 min, température de désorption de 200°C pour 2 min et température de concentration cryogénique (cryofocussing) de -75°C. La précision de la dilution de la fumée est linéaire et est fonction de l’abondance des analytes ainsi que de la concentration (RSD de 6,2 à 17,2 %) avec des quantités de 6 à 450 ng pour les composés de référence. Ces résultats démontrent que la machine à fumer Borgwaldt RM20S® est un outil fiable pour générer et acheminer de façon répétitive et linéaire la fumée de cigarette aux cultures cellulaires in vitro. Notre approche consiste en l’élaboration d’une méthodologie permettant de travailler avec un composé unique du tabac, pouvant être appliqué à des échantillons plus complexes par la suite ; ex : la phase vapeur de la fumée de cigarette. La méthodologie ainsi développée peut potentiellement servir de méthode de standardisation pour l’évaluation d’instruments ou de l’identification de produits dans l’industrie de tabac.

Optimisation du processus de développement du médicament grâce à la modélisation PK et les simulations d’études cliniques

Le développement d’un médicament est non seulement complexe mais les retours sur investissment ne sont pas toujours ceux voulus ou anticipés. Plusieurs médicaments échouent encore en Phase III même avec les progrès technologiques réalisés au niveau de plusieurs aspects du développement du médicament. Ceci se traduit en un nombre décroissant de médicaments qui sont commercialisés. Il faut donc améliorer le processus traditionnel de développement des médicaments afin de faciliter la disponibilité de nouveaux produits aux patients qui en ont besoin. Le but de cette recherche était d’explorer et de proposer des changements au processus de développement du médicament en utilisant les principes de la modélisation avancée et des simulations d’essais cliniques. Dans le premier volet de cette recherche, de nouveaux algorithmes disponibles dans le logiciel ADAPT 5® ont été comparés avec d’autres algorithmes déjà disponibles afin de déterminer leurs avantages et leurs faiblesses. Les deux nouveaux algorithmes vérifiés sont l’itératif à deux étapes (ITS) et le maximum de vraisemblance avec maximisation de l’espérance (MLEM). Les résultats de nos recherche ont démontré que MLEM était supérieur à ITS. La méthode MLEM était comparable à l’algorithme d’estimation conditionnelle de premier ordre (FOCE) disponible dans le logiciel NONMEM® avec moins de problèmes de rétrécissement pour les estimés de variances. Donc, ces nouveaux algorithmes ont été utilisés pour la recherche présentée dans cette thèse. Durant le processus de développement d’un médicament, afin que les paramètres pharmacocinétiques calculés de façon noncompartimentale soient adéquats, il faut que la demi-vie terminale soit bien établie. Des études pharmacocinétiques bien conçues et bien analysées sont essentielles durant le développement des médicaments surtout pour les soumissions de produits génériques et supergénériques (une formulation dont l'ingrédient actif est le même que celui du médicament de marque, mais dont le profil de libération du médicament est différent de celui-ci) car elles sont souvent les seules études essentielles nécessaires afin de décider si un produit peut être commercialisé ou non. Donc, le deuxième volet de la recherche visait à évaluer si les paramètres calculer d’une demi-vie obtenue à partir d'une durée d'échantillonnage réputée trop courte pour un individu pouvaient avoir une incidence sur les conclusions d’une étude de bioéquivalence et s’ils devaient être soustraits d’analyses statistiques. Les résultats ont démontré que les paramètres calculer d’une demi-vie obtenue à partir d'une durée d'échantillonnage réputée trop courte influençaient de façon négative les résultats si ceux-ci étaient maintenus dans l’analyse de variance. Donc, le paramètre de surface sous la courbe à l’infini pour ces sujets devrait être enlevé de l’analyse statistique et des directives à cet effet sont nécessaires a priori. Les études finales de pharmacocinétique nécessaires dans le cadre du développement d’un médicament devraient donc suivre cette recommandation afin que les bonnes décisions soient prises sur un produit. Ces informations ont été utilisées dans le cadre des simulations d’essais cliniques qui ont été réalisées durant la recherche présentée dans cette thèse afin de s’assurer d’obtenir les conclusions les plus probables. Dans le dernier volet de cette thèse, des simulations d’essais cliniques ont amélioré le processus du développement clinique d’un médicament. Les résultats d’une étude clinique pilote pour un supergénérique en voie de développement semblaient très encourageants. Cependant, certaines questions ont été soulevées par rapport aux résultats et il fallait déterminer si le produit test et référence seraient équivalents lors des études finales entreprises à jeun et en mangeant, et ce, après une dose unique et des doses répétées. Des simulations d’essais cliniques ont été entreprises pour résoudre certaines questions soulevées par l’étude pilote et ces simulations suggéraient que la nouvelle formulation ne rencontrerait pas les critères d’équivalence lors des études finales. Ces simulations ont aussi aidé à déterminer quelles modifications à la nouvelle formulation étaient nécessaires afin d’améliorer les chances de rencontrer les critères d’équivalence. Cette recherche a apporté des solutions afin d’améliorer différents aspects du processus du développement d’un médicament. Particulièrement, les simulations d’essais cliniques ont réduit le nombre d’études nécessaires pour le développement du supergénérique, le nombre de sujets exposés inutilement au médicament, et les coûts de développement. Enfin, elles nous ont permis d’établir de nouveaux critères d’exclusion pour des analyses statistiques de bioéquivalence. La recherche présentée dans cette thèse est de suggérer des améliorations au processus du développement d’un médicament en évaluant de nouveaux algorithmes pour des analyses compartimentales, en établissant des critères d’exclusion de paramètres pharmacocinétiques (PK) pour certaines analyses et en démontrant comment les simulations d’essais cliniques sont utiles.

Synteza, badania strukturalne i spektroskopowe oraz aktywność przeciwnowotworowa i przeciwdrobnoustrojowa nowych pochodnych salinomycyny

Wydział Chemii: Pracownia Chemii Bioorganicznej