Die Autoren möchten die Unterstützung für Morgan Philp durch eine australische Regierung Training Programm Forschungsstipendium anerkennen.

1. Vorbereitung der Farbe Test Reagenzlösungen
Hinweis: Wiegen Sie 0,12 g Kupfer Nitrat Trihydrate in einem trockenen 100 mL-Becherglas. Geben Sie 30 mL deionisiertes (DI) Wasser hinzu und schwenken Sie vorsichtig es bei Raumtemperatur Feststoffe auflösen. Gießen Sie diese Lösung in ein 100 mL volumetrischen Kolben und zur kalibrierten Marke mit VE-Wasser auffüllen. Diese Lösung vorbereitet ist Reagenz 1. Hinweis: Reagenz 1 kann mit anderen Kupfer(II) Salze, z.B. Kupfer(II) Chlorid vorbereitet werden.
<ol><li>Wiegen Sie 0,11 g 2,9-Dimethyl-1,10-Phenanthroline (Neocuproine) Halbhydrat in einem trockenen 100 mL-Becherglas. 50 mL 0.10 Mol/L Salzsäure (HCl) hinzufügen und verwenden ein Glas rühren, Stab, um Auflösung von Feststoffen bei Raumtemperatur zu fördern. Gießen Sie diese Lösung in eine volumetrische 100 mL-Flasche und füllen Sie sich mit 0,10 Mol/L HCl kalibrierten auffuellen. Dies Lösung vorbereitet ist Reagenz 2. Achtung: Neocuproine ist akut toxische Reizung der Haut und schwere Augenschäden verursachen. Tragen Sie Handschuhe und Schutzbrille beim Umgang mit das Risiko einer Exposition zu minimieren. Hinweis: Neocuproine ist nur leicht in Wasser löslich, daher verdünnter Säure dient zur Vorbereitung dieses Reagens und sicherzustellen, dass alle Feststoffe auflösen.</li>
	<li>Wiegen Sie 16,4 g Natriumacetat in einem trockenen 100 mL-Becherglas. 50 mL VE-Wasser hinzufügen und verwenden ein Glas rühren, Stab, um Auflösung von Feststoffen bei Raumtemperatur zu fördern. Gießen Sie diese Lösung in ein 100 mL volumetrischen Kolben und zur kalibrierten Marke mit VE-Wasser auffüllen. Diese Lösung vorbereitet ist Reagenz 3. Hinweis: Das Protokoll kann hier angehalten werden. Die Reagenzien sind sehr stabil und können bis zu 12 Monate bei Raumtemperatur gelagert werden.</li>
</ol>2. Farbe testen
<ol><li>Sammeln Sie eine saubere Porzellanteller vor Ort, drei Einweg-Pipetten, drei Reagenzlösungen in Schritt 2.1, einem sauberen Spatel, eine elektrische Kochplatte und der Probe/beschlagnahmten Material getestet werden vorbereitet.</li>
	<li>Mit dem Spatel, ein kleiner Ort, Stecknadelkopf große Menge (ca. 0,1-0,2 mg) der unbekannten Probe in drei separaten Brunnen ein Porzellanteller vor Ort. Lassen Sie drei benachbarten Brunnen leer (Blindkontrolle) und ein weiterer drei Brunnen mit gleichen Mengen von 4-Methylmethcathinone HCl (4-MMC), einer synthetischen Cathinon Referenzprobe (Positivkontrolle). Hinweis: Die bevorzugte Prüffläche ist ein Porzellanteller vor Ort. Wenn diese nicht verfügbar sind, verwenden Sie Kunststoff Microwell Platten oder halb Mikro Reagenzgläser.</li>
	<li>Mit einer Einweg-Pipette, geben Sie 5 Tropfen Kupfer Nitratlösung (Reagenz 1) in jeder Probe, neben der leeren und positive Kontroll-Vertiefungen.</li>
	<li>Mit einer zweiten Einweg-Pipette, geben Sie 2 Tropfen der Lösung Neocuproine (Reagenz 2) in jeder Probe, neben der leeren und positive Kontroll-Vertiefungen.</li>
	<li>Mit einer dritten Einweg-Pipette, 2 Tropfen der Natrium-Acetat-Lösung (Reagenz 3) für jede Probe nun, neben der leeren und positive Kontroll-Vertiefungen. Hinweis: Die Lösung wird hellblau.</li>
	<li>Legen Sie das Porzellan vor Ort Platte direkt auf einer elektrischen Kochplatte bei 80 ° c eingestellt Hinweis: Nicht erhitzen Sie Kunststoff Microwell-Platten direkt auf der Herdplatte. Bereiten Sie eine flache siedenden Wasserbad die Kunststoffplatte festlegen. Erhitzen Sie Halbmikrowaagen Reagenzgläser in einem kleinen kochendes Wasserbad. Die genaue Zeit zu beobachten, dass eine Farbänderung hängt von der Dicke und Zusammensetzung der spot Platte erforderlich. Achtung: Vorsicht beim Umgang mit Schmuckfarbenplatten zu verhindern Verletzungen brennen.</li>
	<li>Nach Heizung für 10 min, mit bloßem Auge beobachten und beachten Sie die endgültige Farbe zu ändern oder ein Foto von der letzten Farbwechsel. Hinweis: Verwendung einen weißen Hintergrund besser visualisieren die Farbe ändert.</li>
</ol>

<ol>
	<li>Martin, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Drugs on the Dark Net: How Cryptomarkets are Transforming the Global Trade in Illicit Drugs. , (2014).</li><li>Beharry, S., Gibbons, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=An+overview+of+emerging+and+new+psychoactive+substances+in.">An overview of emerging and new psychoactive substances in.</a> the United Kingdom. Forensic Sci. 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Die Autoren haben nichts preisgeben.

Diese Farbe Testprotokoll wurde angepasst von der experimentellen Arbeit von Al-Obaid Et al.veröffentlicht. 18 in denen die Autoren einen Farbumschlag nachgewiesen erfolgt in Anwesenheit von Cathinon aus der Khat-Pflanze extrahiert. Änderungen des veröffentlichten Protokolls waren notwendig, um ihre Anwendung in der mutmaßlichen illegalen Drogen-Erkennung vorgesehen. Die wichtigste Überlegung war es, das Ausmaß der Reaktion zu reduzieren. In der vorliegenden Arbeit beschriebene Protokoll soll auf Straße Proben und Sicherstellungen von Drogen angewendet werden.
Das beschriebene Protokoll bietet einen einfache mutmaßlichen Hinweis auf das Vorhandensein von synthetischen Cathinone in einer Probe. Entscheidend ist, ist der Heizung Schritt des Protokolls erforderlich, die farbliche Veränderung der erforderlichen Intensität innerhalb der angegebenen Frist zu visualisieren. Die Dicke und Zusammensetzung der spot Porzellanteller können den Zeitaufwand für eine Farbänderung auftreten wegen der Wärmeleitfähigkeit des Plattenmaterials beeinträchtigen. Die Heizperiode 10 min ist entworfen, um diese Unterschiede zu ermöglichen. Schmuckfarbenplatten sollte auch flach auf der Herdplatte sitzen, so dass alle Brunnen die gleiche Menge an Wärme erleben. Der Ort Heizplatten länger als 10 min oder bei Temperaturen über 80 ° C kann die Ergebnisse negativ durch die Verdunstung der wässrigen Lösungen auswirken. Ein zweiter wichtiger Schritt ist die Zugabe von allen drei Reagenzien, da das Protokoll nicht ohne alle drei arbeiten.
Mutmaßlichen Farbe Tests sind entworfen, um selektiv auf eine bestimmte Droge der Klasse; liefern Ergebnisse mit Schnelligkeit, und besitzen ein Maß an Portabilität zur Anwendung im Bereich ermöglichen. Die Anforderung von einer Wärmequelle verringert erheblich die Übertragbarkeit der Testmethode. Darüber hinaus die Heizperiode 10 min ist keine ideale Länge für einen mutmaßlichen Farbtest Wartezeit und ist eine Einschränkung dieses Testprotokoll.
Die Grundlage für die Farbe zu ändern, die in diesem Protokoll ist eine unspezifische Reduktion-Oxidationsreaktion, was bedeutet, dass die synthetischen Cathinon-Moleküle keines Liganden in der abschließenden farbigen komplex sind. Diese inhärente unspezifische Reaktion bedeutet, dass wahrscheinlich gibt es andere Arten, die stören und Verringerung der Kupfer(II) Ionen, z.B. Ascorbinsäure, und daher die Test Spezifität zu senken.
Alle mutmaßlichen Farbe Tests für illegale Drogen sind eine subjektive Form der Analyse basiert auf den Analytiker Farbwahrnehmung. Das Testprotokoll Farbe vorgeschlagene hier ist besonders einfach, weil nur ein Farbwechsel bezeichnend für synthetischen Cathinon Präsenz. Dies ist im Gegensatz zu vielen allgemeinen screening-Farbe-Tests, die mehrere unterschiedliche Farben abhängig von der Droge vorhanden zu leisten.
Dieses Whitepaper beschreibt ein nützlich und neuartige Protokoll für die Verwandschaften Annahme, das Vorhandensein von synthetischen Cathinone in beschlagnahmten Material vor konfirmatorische Analyse. Allgemein beschäftigt Farbtest, die Reagenzien nicht die erforderliche Spezifität von Kupfer-Neocuproine Reagenz angeboten leisten können. Die am häufigsten verwendeten allgemeinen Screening Farbe Testreagenz, Marquis, wurde gezeigt, dass negative Ergebnisse für viele synthetische Cathinone19leisten. Obwohl die Liebermann-Reagenz mit Cathinone reagiert, reagiert es auch mit anderen illegalen Materialien, darunter viele synthetische Cannabinoide20.
Die Anwendung dieses Protokolls ist ideal für forensische Drogentests Labors mit mutmaßlichen Prüfung von sichergestellten Proben. Die Reagenzlösungen sind sehr stabil, und das Protokoll selbst ist besonders einfach zu folgen.

Die illegalen Drogenmarkt betreibt ebenso, ein traditionelles Geschäft weiter zu entwickeln und zu einem sich verändernden Markt anpassen. Fortschritte in der modernen Technologie, insbesondere die weltweite Verbreitung der leistungsfähigen Kommunikation erhöhte Online-Einkäufe über die dunkle Net1 und umfangreiche Wissensaustausch unter den Nutzern über Online-Foren2gesehen hat. In Kombination mit Fortschritte in der Chemie, die rasche Entstehung neuer psychoaktiver Substanzen (NPS) erstellt eine ernste Herausforderung für die nationale und internationale Drogenkontrolle.
NPS sind potenziell gefährlichen Substanzen des Missbrauchs, die ähnliche Wirkungen wie Drogen unter internationaler Kontrolle zu haben. Zunächst als "legale" Alternativen vermarktet, 739 NPS Büro der Vereinten Nationen für Drogen- und Verbrechensbekämpfung (UNODC) zwischen 2009 und 20163gemeldet. Laut dem jüngsten Jahresbericht beschlagnahmt eine Rekordzahl von NPS an der australischen Grenze, mit der Mehrheit der die analysierten, weiter als synthetische Cathinone4identifiziert. Auf globaler Ebene Sicherstellungen von synthetischen Cathinone haben stetig zugenommen seit erstmals im Jahr 2010 berichtet und sind eines der am häufigsten beschlagnahmte NPS-5.
Die Herausforderungen von NPS wurden weitgehend veröffentlichten Thema der Diskussion6,7. Forensischen Laboratorien und Gesetzdurchführungpersonal blieben ohne geeignete Methoden zur Detektion und Identifizierung von NPS während ihre rasche Entstehung benachteiligt. Umfangreiche Forschung in die Erkennung von NPS, einschließlich synthetische Cathinone in beschlagnahmten Material beschäftigt Gaschromatographie-Massenspektrometrie (GC-MS)8 und flüssige Chromatographie-hohe Auflösung Massenspektrometrie (LC-HRMS)9 für konfirmatorische Analyse. Steigende Nachfrage nach minimalen Probenvorbereitung hat Infrarot und Raman-Spektroskopie10 Studien sowie ambient Ionisation massenspektrometrische Analysen, z. B. direkte Analyse in Echtzeit Massenspektrometrie (DART-MS)11, gesehen. 12. die Notwendigkeit einer raschen, sensible Analyse im Bereich hat auch die Einbeziehung der Papier-Spray Ionisierung-Massenspektrometrie (PSI-MS) in tragbaren Geräten für den Einsatz von Law Enforcement13gesehen. Viele instrumentelle Techniken bieten konfirmatorische Analyse mit empfindlichen Nachweis und quantitative Ergebnisse. Für Hochdurchsatz-Analyse kann sie jedoch zeitaufwendig durch Probenvorbereitung, Laufzeiten, und Instrument-Schulung und Wartung.
Mutmaßlichen Farbe Tests sollen das Vorhandensein oder Fehlen von bestimmten Substanzklassen in einem Test Probe14vorschlagen. Die wissenschaftliche Arbeitsgruppe für die Analyse der beschlagnahmten Drogen (SWGDRUG) klassifiziert Farbe als die niedrigste unterscheidende Kraft Technik neben UV-Spektroskopie und Immunoassays15testen. Jedoch werden sie immer noch weit von Strafverfolgungs- und anderen Sicherheitspersonal als ein Mittel, um schnelle Ergebnisse zu deutlich geringeren Kosten im Vergleich zu anderen Techniken beschäftigt. Der Hauptvorteil von Farbe vor Ort angebotenen Testmethoden ist die Fähigkeit, sie in das Feld mit tragbaren Testkits durchzuführen.
Die Selektivität der Farbe Tests basiert auf einzelnen chemischen Reaktionen zwischen den Testreagenz und die Droge der Klasse von Interesse um eine Farbänderung zu erstellen. Aktuellen mutmaßlichen Testprotokolle fehlen ein bestimmtes Tests zur Erkennung von synthetischen Cathinone nur; häufig verwendete Reagenzien, die mangelnde Spezifität und gefährliche Substanzen enthalten sind häufig eingesetzt. Andere empfohlene Reagenzien wurden nicht auf eine große Anzahl von möglichen synthetischen Cathinon Stoffe16gezeigt.
Das Ziel dieser Arbeit ist es, eine einfache Farbe Prüfprotokoll zu präsentieren, die von Interessenten für die Vorauswahl der synthetischen Cathinone in illegalen Substanzen unbekannter Zusammensetzung leicht eingesetzt werden können. Interessierte Parteien wären Rechtsdurchsetzung, Schutz Grenzbehörden, forensischen Laboratorien und anderen relevanten Sicherheitspersonal. Die vorgeschlagenen Methoden beschäftigen eine Verringerung der Oxidationsreaktion zwischen der Annahme von Elektron Kupfer komplexe Reagenz und der Elektron-reichen synthetischen Cathinon Wirkstoffmoleküle. Mit diesen chemischen Methoden entwickelt können eine sie in Form eines mutmaßlichen Farbe Tests das Vorhandensein von synthetischen Cathinone darauf anwenden.

color spot test as a presumptive tool for the rapid detection of synthetic cathinones

Synthetische Cathinone sind eine große Klasse von neuen psychoaktiven Substanzen (NPS), die zunehmend weit verbreitet in Sicherstellungen von Drogen durch Strafverfolgungsbehörden und anderen Grenzbehörden Schutz weltweit gemacht. Farbe zu testen ist eine präsumptive Identifizierung-Technik zeigt das Vorhandensein oder Fehlen einer bestimmten Droge-Klasse mit schnellen und unkomplizierten chemische Methoden. Aufgrund ihrer relativ jüngsten Entstehung ist ein Farbtest für die spezifische Identifikation von synthetischen Cathinone derzeit nicht verfügbar. In dieser Studie stellen wir ein Protokoll für die präsumtiven Identifizierung von synthetischen Cathinone beschäftigt drei wässrige Reagenzlösungen: Kupfer(II) Nitrat, 2,9-Dimethyl-1,10-Phenanthroline (Neocuproine) und Natriumacetat. Kleinen Stecknadelkopf große Mengen (etwa 0,1-0,2 mg) der mutmaßlichen Drogen werden hinzugefügt, um die Brunnen von einem Porzellan vor Ort Teller und jedes Reagenz wird dann hinzugefügt tropfenweise nacheinander vor dem Erhitzen auf einer Herdplatte. Ein Farbumschlag von sehr hellem Blau bis gelb-Orange nach 10 min die wahrscheinliche Anwesenheit von synthetischen Cathinone zeigt. Die extrem stabile und spezifische Testreagenz hat das Potenzial für den Einsatz in der mutmaßlichen Screening der unbekannten Proben für synthetische Cathinone in einem forensischen Labor. Jedoch die Belästigung der eine zusätzliche Heizung Schritt für das Farbergebnis Änderung schränkt den Test Labor Anwendung und verringert die Wahrscheinlichkeit, dass eine einfache Übersetzung in Feldtests.

Das Testprotokoll ist durch mehrere Studien validiert worden, deren Ergebnisse in Philp Et Al. beschrieben werden 17. die Farbe Testmethode ist Verwandschaften erkennen synthetische Cathinone in einer unbekannten Probe durch eine Farbe ändern von hellblau bis gelb-Orange (Abbildung 1). Gelb und orange Farbe ändert Auftritt nach die Heizperiode werden als positive Testergebnisse und andere Farbwechsel, einschließlich sehr schwach gelb oder Veränderungen vor Heatingare als negativ (Tabelle 1).
Das Protokoll wurde auf 44 synthetischen Cathinon Analoga, 44 anderen illegalen Drogen und 36 verschiedene Pulver und schneiden Agenten zuvor veröffentlichte Arbeit17angewendet. Farbveränderungen durch diese Substanzen ist in der ergänzenden Datei 1zusammengefasst. Diese Studien zeigen den Erfolg des Protokolls das Vorhandensein von synthetischen Cathinone Verwandschaften zu identifizieren. Das Testprotokoll zeigte eine Rate von 89 % wahren positiven Test und ein false-positive-Rate von 10 %. Repräsentative positive Testergebnisse sind in Abbildung 2dargestellt sind, und repräsentativen negative Testergebnisse in Abbildung 3. Dieses Testprotokoll kann auch erfolgreich das Vorhandensein von synthetischen Cathinone in Mischungen, die mehr als eine Verbindung (Abbildung 4) identifizieren. Dies ist ein wichtiges Ergebnis seiner Anwendbarkeit zu realen Beispielen demonstriert.
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57045/57045fig1.jpg"> Abbildung 1: Vertreter ergibt sich aus der Farbe-Test-Protokoll auf einem Porzellanteller vor Ort durchgeführt. (A) Farbe ist hellblau mit Reagenzien nur (Blindkontrolle). (B) gelb-Orange Farbe Änderung mit synthetischen Cathinon, 4-Methylmethcathinone HCl (Positivkontrolle). <a href="//cloudflare-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/57045/57045fig1large.jpg" target="_blank">Bitte klicken Sie hier für eine größere Version dieser Figur.</a>
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57045/57045fig2.jpg"> Abbildung 2: repräsentative positive Ergebnisse aus der Farbe Prüfprotokoll auf einem Porzellanteller vor Ort durchgeführt. Das Spektrum der Farben in ein positives Ergebnis zu sehen ist aufgrund der unterschiedlichen antioxidative Kapazität und Löslichkeit der Verbindungen. (A) gelb-Orange Farbe Änderung mit synthetischen Cathinon, N, N-Dimethylcathinone HCl (richtig positiv). (B) helle Gelb-Orange Farbe Änderung mit synthetischen Cathinon, 3,4-Dimethylmethcathinone HCl (richtig positiv). (C) helle orange Farbe Änderung mit einem grünen Ring um den Rand mit synthetischen Cathinon, 2,4,5-Trimethylmethcathinone HCl (richtig positiv). (D) gelb Farbwechsel mit Piperazin analog, 1-[3-(Trifluormethyl) Phenyl] Piperazin (TFMPP) HCl (falsch positiv). <a href="//cloudflare-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/57045/57045fig2large.jpg" target="_blank">Bitte klicken Sie hier für eine größere Version dieser Figur.</a>
<img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57045/57045fig3.jpg"> Abbildung 3: repräsentative negative Ergebnisse aus der Farbe Prüfprotokoll auf einem Porzellanteller vor Ort durchgeführt. (A) Licht grün Farbwechsel mit synthetischen Cathinon, 3,4-Methylendioxy-α-Pyrrolidinobutiophenone (MDPBP) HCl (falsch negativ). (B) blaue Farbänderung mit verschiedene Pulver, Glycin (richtig negativ). (C) Orange Farbe mit Medikament Vorläufer, Änderung 3,4-Methylenedioxyphenyl-2-Propanone (MDP2P) vor der Heizung (richtig negativ). (D) Farbe blieb Licht blau mit Amphetamin-Sulfat (richtig negativ). <a href="//cloudflare-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/57045/57045fig3large.jpg" target="_blank">Bitte klicken Sie hier für eine größere Version dieser Figur.</a>
<img alt="Figure 4" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57045/57045fig4.jpg"> Abbildung 4: repräsentative Ergebnisse der Durchführung der Farbe Prüfprotokoll auf Gemische von Verbindungen. (A) gelb-Orange Farbe mit einer Mischung aus 4-Methylmethcathinone HCl und Ephedrin HCl. (B) eine Farbänderung von gelb-Orange mit einer Mischung aus 4-Methylmethcathinone HCl und 4-Fluoromethcathinone (4-FMC) HCl. <a href="//cloudflare-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/57045/57045fig4large.jpg" target="_blank">Bitte klicken Sie hier zum Anzeigen einer größere Version dieser Figur.</a>
<img alt="Table" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57045/57045table1.jpg"> Tabelle 1: Farbwechsel beobachtet, die mit der Farbe Prüfprotokoll. Die vorgeschlagenen Kupfer-Neocuproine Farbe Testprotokoll auf 124 verschiedene Substanzen angewendet wurde und ändert sich die Farbe aufgenommen wurden. Gelb und orange Farben zeigen ein positives Testergebnis, während eine andere Farbe als ein negatives Ergebnis berichtet wird.
Ergänzende Datei 1. Farbe-Testergebnisse für Substrate. <a href="https://cloudflare-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/57045/Supplementary_material.xlsx">Klicken Sie bitte hier, um diese Datei herunterzuladen.</a>

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Color Spot Test As a Presumptive Tool for the Rapid Detection of Synthetic Cathinones

Vor Ort Farbtest als mutmaßlichen Werkzeug für die schnelle Erkennung von synthetischen Cathinone

Hier präsentieren wir Ihnen eine einfache, kostengünstige und gezielte chemische vor Ort Testprotokoll für die Erkennung von synthetischen Cathinone, eine Klasse von neuen psychoaktiven Substanzen. Das Protokoll ist geeignet für den Einsatz in verschiedenen Bereichen der Strafverfolgungsbehörden, die illegale Material zu begegnen.

Synthetic cathinones are a large class of new psychoactive substances (NPS) that are increasingly prevalent in drug seizures made by law enforcement and ...

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Chemistry

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Serie: Color Spot Test As a Presumptive Tool for the Rapid Detection of Synthetic Cathinones

Stabilizing Hepatocellular Phenotype Using Optimized Synthetic Surfaces

Currently, one of the major limitations in cell biology is maintaining differentiated cell phenotype. Biological matrices are commonly used for culturing and maintaining primary and pluripotent stem cell derived hepatocytes. While biological matrices are useful, they permit short term culture of hepatocytes, limiting their widespread application. We have attempted to overcome the limitations using a synthetic polymer coating. Polymers represent one of the broadest classes of biomaterials and possess a wide range of mechanical, physical and chemical properties, which can be fine-tuned for purpose. Importantly, such materials can be scaled to quality assured standards and display batch-to-batch consistency. This is essential if cells are to be expanded for high through-put screening in the pharmaceutical testing industry or for cellular based therapy. Polyurethanes (PUs) are one group of materials that have shown promise in cell culture. Our recent progress in optimizing a polyurethane coated surface, for long-term culture of human hepatocytes displaying stable phenotype, is presented and discussed.

This article will focus on developing polymer coated surfaces for long-term, stable culture of stem cell derived human hepatocytes.

Stabilisierung Leberzell Phänotyp mit optimierten Surfaces

Currently, one of the major limitations in cell biology is maintaining differentiated cell phenotype. Biological matrices are commonly used for culturing ...

Forschung

Chemie

Optimization of Synthetic Proteins: Identification of Interpositional Dependencies Indicating Structurally and/or Functionally Linked Residues

Protein alignments are commonly used to evaluate the similarity of protein residues, and the derived consensus sequence used for identifying functional units (e.g., domains). Traditional consensus-building models fail to account for interpositional dependencies &#8211; functionally required covariation of residues that tend to appear simultaneously throughout evolution and across the phylogentic tree. These relationships can reveal important clues about the processes of protein folding, thermostability, and the formation of functional sites, which in turn can be used to inform the engineering of synthetic proteins. Unfortunately, these relationships essentially form sub-motifs which cannot be predicted by simple &#8220;majority rule&#8221; or even HMM-based consensus models, and the result can be a biologically invalid &#8220;consensus&#8221; which is not only never seen in nature but is less viable than any extant protein. We have developed a visual analytics tool, StickWRLD, which creates an interactive 3D representation of a protein alignment and clearly displays covarying residues. The user has the ability to pan and zoom, as well as dynamically change the statistical threshold underlying the identification of covariants. StickWRLD has previously been successfully used to identify functionally-required covarying residues in proteins such as Adenylate Kinase and in DNA sequences such as endonuclease target sites.

Synthetic protein sequences based on consensus motifs typically ignore co-evolving residues, that imply interpositional dependencies (IPDs). IPDs can be essential to activity, and designs that disregard them may result in suboptimal results. This protocol uses StickWRLD to identify IPDs and help inform rational protein design, resulting in more efficient results.

Optimierung der synthetische Proteine: Bezeichnung interpositional Abhängigkeiten Anzeige- strukturell und / oder funktionell verknüpft Rückstände

Protein alignments are commonly used to evaluate the similarity of protein residues, and the derived consensus sequence used for identifying functional ...

A Filter-based Surface Enhanced Raman Spectroscopic Assay for Rapid Detection of Chemical Contaminants

We demonstrate a method to fabricate highly sensitive surface-enhanced Raman spectroscopic (SERS) substrates using a filter syringe system that can be applied to the detection of various chemical contaminants. Silver nanoparticles (Ag NPs) are synthesized via reduction of silver nitrate by sodium citrate. Then the NPs are aggregated by sodium chloride to form nanoclusters that could be trapped in the pores of the filter membrane. A syringe is connected to the filter holder, with a filter membrane inside. By loading the nanoclusters into the syringe and passing through the membrane, the liquid goes through the membrane but not the nanoclusters, forming a SERS-active membrane. When testing the analyte, the liquid sample is loaded into the syringe and flowed through the Ag NPs coated membrane. The analyte binds and concentrates on the Ag NPs coated membrane. Then the membrane is detached from the filter holder, air dried and measured by a Raman instrument. Here we present the study of the volume effect of Ag NPs and sample on the detection sensitivity as well as the detection of 10 ppb ferbam and 1 ppm ampicillin using the developed assay.

A procedure for fabrication and performing the filter-based surface enhanced Raman spectroscopic (SERS) assay for the detection of chemical contaminants (i.e., pesticide ferbam and antibiotic ampicillin) is presented.

Ein Filter-basierten oberflächenverstärkter Raman-spektroskopische Assay zum schnellen Nachweis von chemischen Verunreinigungen

We demonstrate a method to fabricate highly sensitive surface-enhanced Raman spectroscopic (SERS) substrates using a filter syringe system that can be ...

HKUST-1 as a Heterogeneous Catalyst for the Synthesis of Vanillin

Vanillin (4-hydoxy-3-methoxybenzaldehyde) is the main component of the extract of vanilla bean. The natural vanilla scent is a mixture of approximately 200 different odorant compounds in addition to vanillin. The natural extraction of vanillin (from the orchid Vanilla planifolia, Vanilla tahitiensis and Vanilla pompon) represents only 1% of the worldwide production and since this process is expensive and very long, the rest of the production of vanillin is synthesized. Many biotechnological approaches can be used for the synthesis of vanillin from lignin, phenolic stilbenes, isoeugenol, eugenol, guaicol, etc., with the disadvantage of harming the environment since these processes use strong oxidizing agents and toxic solvents. Thus, eco-friendly alternatives on the production of vanillin are very desirable and thus, under current investigation. Porous coordination polymers (PCPs) are a new class of highly crystalline materials that recently have been used for catalysis. HKUST-1 (Cu3(BTC)2(H2O)3, BTC = 1,3,5-benzene-tricarboxylate) is a very well known PCP which has been extensively studied as a heterogeneous catalyst. Here, we report a synthetic strategy for the production of vanillin by the oxidation of trans-ferulic acid using HKUST-1 as a catalyst.

The conversion of trans-ferulic acid to vanillin was achieved by heterogeneous catalysis. HKUST-1 was employed in this synthesis and the essential step in the catalytic process was the generation of unsaturated metal sites. Thus, when the catalyst was activated under vacuum, full vanillin conversion (yield of 95%) was obtained.

HKUST-1 als heterogener Katalysator für die Synthese von Vanillin

Vanillin (4-hydoxy-3-methoxybenzaldehyde) is the main component of the extract of vanilla bean. The natural vanilla scent is a mixture of approximately ...

Using Capillary Electrophoresis to Quantify Organic Acids from Plant Tissue: A Test Case Examining Coffea arabica Seeds

Carboxylic acids are organic acids containing one or more terminal carboxyl (COOH) functional groups. Short chain carboxylic acids (SCCAs; carboxylic acids containing three to six carbons), such as malate and citrate, are critical to the proper functioning of many biological systems, where they function in cellular respiration and can serve as indicators of cell health. In foods, organic acid content can have significant impact on taste, with increased SCCA levels resulting in a sour or &#34;acid&#34; taste. Because of this, methods for the rapid analysis of organic acid levels are of particular interest to the food and beverage industries. Unfortunately, however, most methods used for SCCA quantification are dependent on time-consuming protocols requiring the derivatization of samples with hazardous reagents, followed by costly chromatographic and/or mass spectrometric analyses. This method details an alternate method for the detection and quantification of organic acids from plant material and food samples using free zonal capillary electrophoresis (CZE), sometimes simply referred to as capillary electrophoresis (CE). CZE provides a cost-effective method for measuring SCCAs with a low limit of detection (0.005 mg/ml). This article details the extraction and quantification of SCCAs from plant samples. While the method provided focuses on measurement of SCCAs from coffee beans, the method provided can be applied to multiple plant-based food materials.

Using Capillary Electrophoresis to Quantify Organic Acids from Plant Tissue: A Test Case Examining Coffea arabica Seeds

This article presents a method for the detection and quantification of organic acids from plant material using free zonal capillary electrophoresis. An example of the potential application of this method, determining the effects of a secondary fermentation on organic acid levels in coffee seeds, is provided.

Mit Hilfe der Kapillarelektrophorese organischen Säuren aus Pflanzengewebe zu beziffern: ein Test Untersuchen<em&gt; Coffea arabica</em&gt; Saatgut

Carboxylic acids are organic acids containing one or more terminal carboxyl (COOH) functional groups. Short chain carboxylic acids (SCCAs; carboxylic ...

NMR Spectroscopy as a Robust Tool for the Rapid Evaluation of the Lipid Profile of Fish Oil Supplements

The western diet is poor in n-3 fatty acids, therefore the consumption of fish oil supplements is recommended to increase the intake of these essential nutrients. The objective of this work is to demonstrate the qualitative and quantitative analysis of encapsulated fish oil supplements using high-resolution 1H and 13C NMR spectroscopy utilizing two different NMR instruments; a 500 MHz and an 850 MHz instrument. Both proton (1H) and carbon (13C) NMR spectra can be used for the quantitative determination of the major constituents of fish oil supplements. Quantification of the lipids in fish oil supplements is achieved through integration of the appropriate NMR signals in the relevant 1D spectra. Results obtained by 1H and 13C NMR are in good agreement with each other, despite the difference in resolution and sensitivity between the two nuclei and the two instruments. 1H NMR offers a more rapid analysis compared to 13C NMR, as the spectrum can be recorded in less than 1 min, in contrast to 13C NMR analysis, which lasts from 10 min to one hour. The 13C NMR spectrum, however, is much more informative. It can provide quantitative data for a greater number of individual fatty acids and can be used for determining the positional distribution of fatty acids on the glycerol backbone. Both nuclei can provide quantitative information in just one experiment without the need of purification or separation steps. The strength of the magnetic field mostly affects the 1H NMR spectra due to its lower resolution with respect to 13C NMR, however, even lower cost NMR instruments can be efficiently applied as a standard method by the food industry and quality control laboratories.

Here, high-resolution 1H and 13C Nuclear Magnetic Resonance (NMR) spectroscopy was used as a rapid and reliable tool for quantitative and qualitative analysis of encapsulated fish oil supplements.

NMR-Spektroskopie als robustes Werkzeug für die schnelle Bewertung des Lipidprofil von Fischöl

The western diet is poor in n-3 fatty acids, therefore the consumption of fish oil supplements is recommended to increase the intake of these essential ...

Coulomb Explosion Imaging as a Tool to Distinguish Between Stereoisomers

This article shows how the COLTRIMS (Cold Target Recoil Ion Momentum Spectroscopy) or the "reaction microscope" technique can be used to distinguish between enantiomers (stereoisomers) of simple chiral species on the level of individual molecules. In this approach, a gaseous molecular jet of the sample expands into a vacuum chamber and intersects with femtosecond (fs) laser pulses. The high intensity of the pulses leads to fast multiple ionization, igniting a so-called Coulomb Explosion that produces several cationic (positively charged) fragments. An electrostatic field guides these cations onto time- and position-sensitive detectors. Similar to a time-of-flight mass spectrometer, the arrival time of each ion yields information on its mass. As a surplus, the electrostatic field is adjusted in a way that the emission direction and the kinetic energy after fragmentation lead to variations in the time-of-flight and in the impact position on the detector.
Each ion impact creates an electronic signal in the detector; this signal is treated by high-frequency electronics and recorded event by event by a computer. The registered data correspond to the impact times and positions. With these data, the energy and the emission direction of each fragment can be calculated. These values are related to structural properties of the molecule under investigation, i.e. to the bond lengths and relative positions of the atoms, allowing to determine molecule by molecule the handedness of simple chiral species and other isomeric features.

For small chiral species, Coulomb Explosion Imaging provides a new approach to determine the handedness of individual molecules.

Coulomb Explosion Imaging als Instrument zur Unterscheidung zwischen Stereoisomere

This article shows how the COLTRIMS (Cold Target Recoil Ion Momentum Spectroscopy) or the "reaction microscope" technique can be used to distinguish ...

Electrochemical Impedance Spectroscopy as a Tool for Electrochemical Rate Constant Estimation

Electrochemical impedance spectroscopy (EIS) was used for advanced characterization of organic electroactive compounds along with cyclic voltammetry (CV). In the case of fast reversible electrochemical processes, current is predominantly affected by the rate of diffusion, which is the slowest and limiting stage. EIS is a powerful technique that allows separate analysis of stages of charge transfer that have different AC frequency response. The capability of the method was used to extract the value of charge transfer resistance, which characterizes the rate of charge exchange on the electrode-solution interface. The application of this technique is broad, from biochemistry up to organic electronics. In this work, we are presenting the method of analysis of organic compounds for optoelectronic applications.

Electrochemical impedance spectroscopy (EIS) of species that undergo reversible oxidation or reduction in solution was used for determination of rate constants of oxidation or reduction.

Elektrochemische Impedanz Spektroskopie als Instrument zur elektrochemischen Rate Konstanten Schätzung

Electrochemical impedance spectroscopy (EIS) was used for advanced characterization of organic electroactive compounds along with cyclic voltammetry (CV). ...

A Facile Synthetic Method to Obtain Bismuth Oxyiodide Microspheres Highly Functional for the Photocatalytic Processes of Water Depuration

Bismuth oxyhalide (BiOI) is a promising material for sunlight-driven-environmental photocatalysis. Given that the physical structure of this kind of materials is highly related to its photocatalytic performance, it is necessary to standardize the synthetic methods in order to obtain the most functional architectures and, thus, the highest photocatalytic efficiency. Here, we report a reliable route to obtain BiOI microspheres via the solvothermal process, using Bi(NO3)3 and potassium iodide (KI) as precursors, and ethylene glycol as a template. The synthesis is standardized in a 150 mL autoclave, at 126 &#176;C for 18 h. This results in 2-3 &#181;m-sized mesoporous microspheres, with a relevant specific surface area (61.3 m2/g). Shortening the reaction times in the synthesis results in amorphous structures, while higher temperatures lead to a slight increase in the porosity of the microspheres, with no effect in the photocatalytic performance. The materials are photo-active under UV-A/visible light irradiation for the degradation of the antibiotic ciprofloxacin in water. This method has demonstrated to be effective in interlaboratory tests, obtaining similar BiOI microspheres in Mexican and Chilean research groups.

This article describes a synthetic method to obtain bismuth oxyiodide microspheres, which are highly functional to perform the photocatalytic removal of organic pollutants, such as ciprofloxacin, in water under UV-A/visible light irradiation.

Ein Facile synthetische Methode, Wismut Oxyiodide Mikrosphären hochfunktionelle der photokatalytischen Prozesse der Wasser Depuration zu erhalten

Bismuth oxyhalide (BiOI) is a promising material for sunlight-driven-environmental photocatalysis. Given that the physical structure of this kind of ...

An Electrochemical Cholesteric Liquid Crystalline Device for Quick and Low-Voltage Color Modulation

We demonstrate a method for fabricating a prototype reflective display device that contains cholesteric liquid crystal (LC) as an active component. The cholesteric LC is composed of a nematic LC 4&#39;-pentyloxy-4-cyanobiphenyl (5OCB), redox-responsive chiral dopant (FcD), and a supporting electrolyte 1-ethyl-3-methylimidazolium trifluoromethanesulfonate (EMIm-OTf). The most important component is FcD. This molecule changes its helical twisting power (HTP) value in response to redox reactions. Therefore, in situ electrochemical redox reactions in the LC mixture allow for the device to change its reflection color in response to electrical stimuli. The LC mixture was introduced, by a capillary action, into a sandwich-type ITO glass cell comprising two glass slides with patterned indium tin oxide (ITO) electrodes, one of which was coated with poly(3,4-ethylenedioxythiophene)-co-poly(ethylene glycol) doped with perchlorate (PEDOT+). Upon application of +1.5 V, the reflection color of the device changed from blue (467 nm) to green (485 nm) in 0.4 s. Subsequent application of 0 V made the device recover the original blue color in 2.7 s. This device is characterized by its fastest electrical response and lowest operating voltage among any previously reported cholesteric LC device. This device could pave the way for the development of next generation reflective displays with low energy consumption rates.

A protocol for the fabrication of a reflective cholesteric liquid crystalline display device containing a redox-responsive chiral dopant allowing quick and low-voltage operation is presented.

Eine elektrochemische cholesterischen flüssig kristallinen Gerät für schnelle und Niedervolt-Farbe Modulation

We demonstrate a method for fabricating a prototype reflective display device that contains cholesteric liquid crystal (LC) as an active component. The ...