Chemické listy

Vývoj a využití elektromigračních metod v Ústavu organické chemie a biochemie Akademie věd České republiky

2024-11-11T18:08:29+01:00

This article summarizes the development and application of electromigration methods at the Institute of Organic Chemistry and Biochemistry of the Czech Academy of Sciences in Prague (IOCB Prague) since the founding of the Institute up to the present time. The development of instrumentation, methodology and applications of the following methods is described: (i) non-cooled and cooled paper electrophoresis and its application for both analytical and semipreparative separation of amino acids and peptides for determination of primary structure of proteins; (ii) continuous flow-through electrophoresis in a free solution (FFE) applied for purification of biologically active peptides, especially peptide hormones, with the preparative capacity of 50–100 mg h^–1; (iii) capillary isotachophoresis (CITP) used for the quality control of synthetic or isolated biological active peptides and their counterions; (iv) high performance capillary electromigration methods (HPCE) including zone electrophoresis, isotachophoresis, isoelectric focusing, affinity electrophoresis, electrokinetic chromatography, and electrochromatography, and their application for separation, analysis and physicochemical and biochemical characterization of a wide spectrum of (bio)molecules isolated, (bio)synthesized and investigated at the IOCB, e.g. amino acids, peptides, proteins, nucleosides, nucleotides, fragments of nucleic bases, steroids, catecholamines, and various functional organic molecules, such as azahelicenes, helquats and diquats.

Tento článek shrnuje vývoj a využití elektromigračních metod v Ústavu organické chemie a biochemie Akademie věd České republiky v Praze (ÚOCHB AV ČR) od jeho založení až po současnost. Popisuje vývoj instrumentace, metodiky a využití následujících metod: a) nechlazená a chlazená papírová elektroforéza pro analytické i semipreparativní separace aminokyselin a peptidů při určování primární struktury bílkovin, b) kontinuální průtoková elektroforéza ve volném roztoku (FFE) pro čištění biologicky aktivních peptidů, zejména peptidových hormonů, s preparativní kapacitou 50–100 mg h^–1, c) kapilární izotachoforéza (CITP) pro kontrolu čistoty (kvality) synteticky připravených nebo z přírodního materiálu izolovaných biologicky aktivních peptidů a pro stanovení jejich protiiontů; d) vysokoúčinné kapilární elektromigrační metody (HPCE) zahrnující zónovou elektroforézu, izotachoforézu, izoelektrickou fokusaci, afinitní elektroforézu, elektrokinetickou chromatografii a elektrochromatografii, a využití těchto metod pro separace, analýzy a fyzikálně-chemické a biochemické charakterizace širokého spektra (bio)molekul izolovaných, (bio)syntetizovaných a studovaných v ÚOCHB AV ČR, např. aminokyselin, peptidů, bílkovin, nukleosidů, nukleotidů, fragmentů nukleových kyselin, steroidů, katecholaminů a různých funkčních organických molekul, např. azahelicenů, helquatů a diquatů.

Pachová stopa profesora z Chemických listů

2024-11-11T18:09:24+01:00

We do not presume that professor Barek has committed any criminal act, but, if we nevertheless collect his scent sample and conduct a detailed chemical analysis, we could confirm that he is male, of the Caucasian race, and perhaps determine which blood type flows in his veins, whether it is A, B, or 0. Scent evidence is a source of information that prosecuting authorities have been using for decades to identify individuals through specially trained canines. There is now an effort to create an instrumental method for a detailed chemical analysis of the scent trace so that scent identification can be objectified and used as an evidence in court, and of course, to provide a range of additional pieces of information about the scent provider.

Nepředpokládáme, že by pan profesor Barek páchal trestnou činnost, ale pokud bychom jeho pachovou stopu přesto odebrali a provedli detailní chemickou analýzu, mohli bychom se přesvědčit o tom, že je to muž, že je europoidní rasy a případně zjistit, jaká v jeho žilách koluje krev, zda patří do skupiny A, B nebo 0. Pachová stopa je zdroj informací, který orgány činné v trestním řízení prostřednictvím speciálně cvičených psů používají pro individuální identifikaci již desítky let. Nyní je snaha vytvořit instrumentální metodu pro detailní chemickou analýzu pachové stopy tak, aby pachová identifikace mohla být objektivizována a používána jako důkazní prostředek a samozřejmě, aby poskytovala řadu dalších informací o poskytovateli pachu.

Určování poloh funkčních skupin v alifatických řetězcích lipidů a poloh alifatických řetězců v acylglycerolipidech metodami hmotnostní spektrometrie

2024-11-11T18:10:24+01:00

Lipids play key roles in many biological processes. Most lipids contain long aliphatic chains whose variable structure contributes to diverse physicochemical properties and biological functions of these molecules. The aliphatic chains of lipids can be straight or branched, with double or triple bonds, or with various functional groups. In recent years, mass spectrometry has made significant progress in the structural analysis of lipids. New methods are based on unconventional fragmentation techniques and new derivatization reactions. They can be used to determine the detailed structure of aliphatic chains, including the position of multiple bonds, functional groups, and the arrangement of aliphatic chains in complex lipids. This review article is a follow-up to two previous articles that dealt with the determination of double bond positions (Chem. Listy 117, 684 (2023), Chem. Listy 117, 747 (2023)). Here, we focus on determining the position of methyl branching, oxygen-containing functional groups, carbocyclic structures, and the stereospecific position of the acyl chain on glycerol.

Lipidy hrají klíčové role v mnoha biologických procesech. Většina lipidů obsahuje dlouhé alifatické řetězce, jejichž variabilní struktura přispívá k rozmanitým fyzikálně-chemickým vlastnostem a biologickým funkcím těchto molekul. Alifatické řetězce lipidů mohou být rovné nebo rozvětvené, s dvojnými či trojnými vazbami, případně s různými funkčními skupinami. V posledních letech došlo k významnému pokroku ve strukturní analýze lipidů pomocí hmotnostní spektrometrie. Nové metody jsou založeny na využití netradičních fragmentačních technik a nových derivatizačních reakcí. S jejich pomocí lze určovat podrobnou strukturu alifatických řetězců, včetně určení polohy násobných vazeb, funkčních skupin a uspořádání alifatických řetězců v komplexních lipidech. Tento přehledový článek navazuje na dva předchozí, které se zabývaly určováním poloh dvojných vazeb (Chem. Listy 117, 684 (2023), Chem. Listy 117, 747 (2023)). Tento text je zaměřen na určení polohy methylového větvení, kyslíkatých funkčních skupin, karbocyklů a stereospecifické polohy acylového řetězce na glycerolu.

Univerzální systém referenční elektrody pro neideální média

2024-11-11T18:14:02+01:00

Potentials in electrochemical experiments are referenced to a hydrogen electrode, which is set up in an ideal aqueous medium. However, most electrochemical experiments are performed in media which are far from ideal. This inevitably leads to the necessity of using a liquid junction between ideal and non-ideal solutions, or a pseudoreference electrode. The resulting undefined and irreproducible liquid junction potential can be eliminated by the Universal Reference Electrode system presented here. This consists of two electrodes: a voltammetric metallocene electrode and a potentiometric polyaniline electrode. The system is not a replacement for a Normal Hydrogen Electrode. It is only an elimination of undefined liquid junction potential, when working in a non-ideal medium.

Full text English translation is available in the on-line version.

Hodnoty potenciálů se v elektrochemických experimentech vztahují k potenciálu standardní vodíkové elektrody. Tyto experimenty jsou realizovány ve vodném „ideálním“ prostředí. V mnohých případech se však elektrochemická měření provádí v tzv. „neideálním“ prostředí, které obsahuje i podíl dalších rozpouštědel. Uvedené nutně vede k použití kapalinového spoje mezi ideálními a neideálními roztoky nebo aplikaci tzv. pseudoreferenční elektrody. Výsledný nedefinovaný a nereprodukovatelný kapalinový potenciál lze eliminovat pomocí zde představené univerzální referenční elektrody (URE). Náš koncept je založený na kombinaci dvou elektrod: kalibrační voltametrické metalocenové elektrody a potenciometrické polyanilinové URE. Tento koncept nenahrazuje standardní vodíkovou elektrodu. Jde pouze o eliminaci kapalinového potenciálu při práci v neideálním prostředí.

Návrh miniaturizovaných iontově-selektivních elektrod a praktické aplikace

2024-11-11T18:14:55+01:00

Miniaturized membrane ion-selective electrodes are introduced. The body of electrode is made of a poly(vinyl chloride) tube with an internal porous frit, which is a mechanical support for the membrane. The membrane is created by a one-time or repeated dipping of the electrode tip into the membrane cocktail dissolved in tetrahydrofuran (THF). The thickness of the membrane is controlled by the number of dipping and/or the viscosity of the membrane cocktail, or the amount of THF. The electrodes were characterized in term of repeatability, dynamic response properties, working ranges, and sensitivity. Their analytical performance was compared with literature data for conventional membrane ion-selective electrodes. This electrode design can be a simple alternative to classical/traditional membrane electrodes for various analytical applications.

V této studii jsou představeny miniaturizované membránové iontově-selektivní elektrody (ISE). Tělo elektrody je vyrobeno z poly(vinylchloridové) trubice s vnitřní porézní fritou, která je mechanickou oporou pro vytvořenou membránu. Membrána vzniká jednorázovým nebo opakovaným ponořením konce elektrody do membránového koktejlu rozpuštěného v tetrahydrofuranu (THF). Tloušťka membrány může být řízena množstvím ponoření a/nebo viskozitou membránového koktejlu, resp. množstvím THF. Navržené elektrody byly charakterizovány z hlediska opakovatelnosti, dynamické odezvy, pracovních rozsahů a citlivosti. Jejich parametry byly porovnány s literárními údaji získanými pro konvenční membránové ISE. Tato konstrukce elektrody může být jednoduchou alternativou ke klasickým/tradičním membránovým elektrodám pro různé analytické aplikace.

Voltametrické stanovení léčiva metronidazolu pomocí pevné bismutové kapkové elektrody

2024-11-11T18:18:37+01:00

Solid bismuth drop electrode (SBiDE) is a new working electrode commercially available on the Czech market since 2020 by the company Metrohm. The aim of this work was to verify the applicability of SBiDE for the voltammetric determination of a model organic substance representing electrochemically reducible biologically active compounds, namely, the drug metronidazole (an antibiotic used to treat diseases caused by both Gram-positive and Gram-negative anaerobic bacteria). To the best of our knowledge, this is the very first published research work using SBiDE. Under optimum conditions (Britton-Robinson buffer of pH 12.0 was used as the supporting electrolyte and the working electrode surface was not electrochemically regenerated), a linear calibration dependence of metronidazole was obtained using differential pulse voltammetry (DPV) in the concentration range from 1 to 600 μmol L^–1, with the limits of detection (LOD) and quantification (LOQ) of 0.41 μmol L^–1 and 1.4 μmol L^–1, respectively. Cyclic voltammetry (CV) on SBiDE was used to characterize the electrode process of the irreversible reduction of metronidazole. The newly developed DPV method was also successfully applied for the determination of metronidazole in authentic drinking water samples (LOD = 1.8 μmol L⁻¹ and LOQ = 5.8 μmol L⁻¹) and in various dosage forms (UV-Vis spectrophotometry was used as a comparative analytical method).

Full text English translation is available in the on-line version.

Pevná bismutová kapková elektroda (SBiDE – solid bismuth drop electrode) je nová pracovní elektroda, kterou od roku 2020 komerčně nabízí na českém trhu společnost Metrohm. Cílem této práce bylo ověřit použitelnost SBiDE při voltametrickém stanovení modelové organické látky reprezentující elektrochemicky redukovatelné biologicky aktivní sloučeniny – léčiva metronidazolu (antibiotika používaného k léčbě onemocnění způsobených gram-pozitivními i gram-negativními anaerobními bakteriemi). Podle dostupných informací se jedná o vůbec první publikovanou výzkumnou práci využívající SBiDE. Za optimálních podmínek (Brittonův-Robinsonův pufr o pH 12,0 byl použitý jako základní elektrolyt a povrch pracovní elektrody nebyl elektrochemicky regenerován) byla získána pomocí diferenční pulzní voltametrie (DPV) lineární kalibrační závislost metronidazolu v koncentračním rozmezí od 1 do 600 μmol l⁻¹, přičemž dosažená mez detekce (LOD) byla 0,41 μmol l⁻¹ a mez stanovitelnosti (LOQ) byla 1,4 μmol l⁻¹. Cyklická voltametrie (CV) na SBiDE byla použita pro charakterizaci elektrodového děje při ireverzibilní katodické redukci metronidazolu. Nově vyvinutá DPV metoda byla rovněž úspěšně použita při stanovení metronidazolu v autentických vzorcích pitné vody (LOD = 1,8 μmol l⁻¹ a LOQ = 5,8 μmol l⁻¹) a v různých lékových formách (jako srovnávací analytická metoda byla použita UV-Vis spektrofotometrie).

Nové možnosti pro výzkum teranostik u cévní mozkové příhody

2024-11-11T20:03:46+01:00

Stroke, myocardial infarction, and pulmonary embolism represent a significant health burden for modern society, with their primary causes being blood clots and damage to the endothelial lining of blood vessels. Accurate and rapid diagnosis of these clots, particularly determining their age, is crucial for optimal treatment selection, such as thrombolysis (pharmacological dissolution of the clot) or thrombectomy (mechanical removal of the clot). However, existing diagnostic methods do not achieve the required levels of accuracy and efficiency. This article explores the potential of iodinated nanoparticles (IoNPs) based on polyiodinated biodegradable polymers, which can selectively target specific components such as fibrin, thereby enabling visualization of blood clots using X-ray imaging techniques like computed tomography (CT) or fluoroscopy. The nanoparticles have the capability not only to visualize clots but also to estimate their age, which could significantly support a modern theranostic approach that combines diagnosis and therapy. The article also demonstrates the possibilities of testing the pharmacokinetics of these theranostics using a model organism (rat), employing the method of laser ablation inductively coupled plasma mass spectrometry (LA-ICP-MS). This approach contributes to a better understanding of the biodegradability of potential therapeutics and represents a key step in preclinical evaluation.

Cévní mozková příhoda, infarkt myokardu a plicní embolie představují významnou zdravotní zátěž pro současnou společnost, přičemž jejich hlavní příčinou jsou krevní sraženiny a poškození vnitřní výstelky cév (endotelu). Přesná a rychlá diagnostika těchto sraženin, zejména určení jejich stáří, je klíčová pro optimální volbu léčebného postupu, jako je trombolýza (farmakologické rozpuštění sraženiny) nebo trombektomie (mechanické odstranění sraženiny). Stávající diagnostické metody však nedosahují požadované úrovně přesnosti a efektivity.

Tento článek zkoumá potenciál jodovaných nanočástic (IoNP) na bázi polyjodovaných biodegradabilních polymerů, které mohou cíleně vyhledávat specifické složky, jako je fibrin, a umožnit tak vizualizaci krevních sraženin pomocí rentgenových zobrazovacích metod, jako je počítačová tomografie (CT) nebo skiaskopie. Nanočástice mají schopnost nejen zobrazit sraženiny, ale také odhadnout jejich stáří, což by mohlo výrazně podpořit moderní teranostický přístup, který kombinuje diagnostiku a terapii.

Článek také demonstruje možnosti testování farmakokinetiky těchto teranostik pomocí modelového organismu (potkana), využívající metodu laserové ablace s hmotnostní spektrometrií s indukčně vázaným plazmatem. Tento přístup přispívá k lepšímu porozumění biodegradability potenciálních léčiv a představuje klíčový krok v preklinickém hodnocení.

Reklama

2024-11-05T22:27:29+01:00

Reklama

2024-11-05T22:29:35+01:00

Reklama

2024-11-05T22:32:02+01:00

Inzerát

2024-11-11T20:07:00+01:00

76. sjezd chemických společností

2024-11-05T22:35:59+01:00

Obsah čísla a tiráž

2024-11-11T20:11:15+01:00