Jedním z problémů při kloubních náhradách jsou komplikace spojené s pooperačními infekcemi. Infekce způsobené bakteri-emi, které tvoří biofilmy na površích, se nazývají infekce související s biofilmem (biofilm related infections, BRI). V důsledku následné biologické odezvy organismu dochází k silným patofyziologickým změnám vmikroklimatu kolem takto postiženého povrchu (pokles pH, tvorba různých reaktivních forem kyslíku (ROS), vyčerpání iontů železa a zvýšení koncentrace vápenatých iontů). Vytvořili jsme robustní selektivní polymerní potenciometrický senzor ROS a pH senzor pro detekci změn způsobených sterilním zánětem a bakteriálními a plísňovými infekcemi. Senzor ROS se skládá z vodivé polymerní vrstvy na bázi polythiofenu se zabudovaným komplexem porfyrin-kov, který potenciometricky deteguje přítomnost ROS, jak bylo demonstrováno na peroxi-du vodíku. Tento senzor je kovalentně potažen vrstvou odolnou biopasivaci (non-biofouling layer, NBL) tvořenou poly(2-methyl--2-oxazolin)em, která funguje jako biokompatibilizátor.Bylo prokázáno, že potenciometrický senzor vykazuje rychlou odezvu naperoxid vodíku, nezaznamenává interferenci s hovězím sérovým albuminem jako modelovým sérovým proteinem a je schopenplně reverzibilně detegovat ROS s lineární odezvou v širokém rozsahu biologicky relevantních koncentrací (od 0,05μM do10μM). Polymerní pH senzor na bázi polyanilinu a poly(2-methyl-2-oxazolinu) na nosiči z titanové slitiny byl vyvinut pro po-tenciometrickou detekci změn pHv okolí implantátu, aby bylo možné včas detegovat výše uvedené záněty. Vyvinuté elektrody měří změnu pH v rozsahu pH5 až 8, tedy vrozmezí relevantním pro jednotlivé infekce baktériemi a kvasinkami.
One of the problems occurring after the joint replace-ment is connected with the post-surgery infections which are caused by bacteria that form biofilms on surfaces and are referred to as biofilm-related infections (BRI). It is also worth noting that due to the bioresponse, strong path-ophysiologicalchangesinthemicroclimateofanaffectedsurface occur (decrease in pH, formation of various reac-tive oxygen species (ROS), depletion of Fe ions, and in-crease in the concentration of Ca ions). In this work we have prepared a robust selective potentiometric sensorof ROS and pH sensor for the detection of pH changes caused by sterile inflammation and bacterial and fungal infections. The ROS sensor consists of a conductive poly-mer layer based on polythiophene with an incorporated porphyrin-metal complex that potentiometrically detects the presence of ROS (H2O2and ClO–ions). This sensor is connected by the covalent bonds with a non-biofouling layer of poly(2-methyl-2-oxazoline), which works as abio-compa-tibilizer. It was shown that the potentiometric sen-sor shows a rapid response to hydrogen peroxide, does not record any interference with bovine serum albumin as amodel serum protein, and is able to fully reversibly de-tect ROS with a linear response within a wide range of biological relevant concentrations (from 0.05 μM to 10μM). The sensing electrode based on polyaniline and poly(2-methyl-2-oxazoline) on a titanium alloy support was developed for the potentiometric detection of peri-implant pH changes to enable early detection of the afore-mentioned pathologies. The developed electrodes show the changing of pH in the range between 5 and 8 for the individual pathogenic bacteria or pathogenic yeast, with aNernstian slope of −59.6/pH.
- Klíčová slova
- potenciometrický senzor,
- MeSH
- biofilmy MeSH
- klouby chirurgie mikrobiologie MeSH
- koncentrace vodíkových iontů MeSH
- lidé MeSH
- potenciometrie * metody přístrojové vybavení MeSH
- protézy kloubů mikrobiologie MeSH
- reaktivní formy kyslíku analýza MeSH
- výzkum MeSH
- zánět diagnóza etiologie prevence a kontrola MeSH
- Check Tag
- lidé MeSH
- Publikační typ
- práce podpořená grantem MeSH
- přehledy MeSH
Potentiometric and spectrophotometric pH-titrations of the lesinurad for three consecutive dissociation constants determination were compared. Lesinurad is a selective inhibitor of uric acid reabsorption as part of a combination of medicines to treat high levels of uric acid in blood, also called hyperuricemia. Nonlinear regression of the pH-spectra with REACTLAB and SQUAD84 and of the pH-titration curve with ESAB determined three multiple close dissociation constants. The protonation scheme of lesinurad was suggested. A sparingly soluble anion L- of lesinurad was protonated to the still soluble species LH, LH2+ and LH32+ in pure water. Three consecutive thermodynamic dissociation constants were estimated pKTa1 = 2.09, pKTa2 = 4.25, pKTa3 = 6.58 at 25 °C and pKTa1 = 1.96, pKTa2 = 4.16, pKTa3 = 6.32 at 37 °C by UV-metric spectra analysis. The graph of molar absorption coefficients shows that the spectrum of species LH2+ and LH vary in colour, while protonation of chromophore LH2+ to LH32+ has less influence on chromophores in the lesinurad molecule. Three multiple thermodynamic dissociation constants of 1 × 10-4 M lesinurad were determined by the pH-metric analysis pKTa1 = 2.39, pKTa2 = 3.47, pKTa3 = 6.17 at 25 °C and pKTa1 = 2.08, pKTa2 = 3.29, pKTa3 = 6.03 at 37 °C. The values of enthalpy ΔH0(pKa1) = 19.19 kJ mol-1, ΔH0(pKa2) = 13.29 kJ mol-1, ΔH0(pKa3) = 38.39 kJ mol-1, show the dissociation process is endothermic. The positive values of ΔG0(pKa1) = 11.93 kJ mol-1, ΔG0(pKa2) = 24.26 kJ mol-1, ΔG0(pKa3) = 37.56 kJ mol-1 at 25 °C indicate that the dissociation process of pKa2 is not spontaneous, which was confirmed by its value of entropy ΔS0(pKa1) = 24.37 J mol-1, ΔS0(pKa2) = -36.79 J mol-1, ΔS0(pKa3) = 2.79 J mol-1. Three macro-dissociation constants of lesinurad and protonation locations were predicted by MARVIN and ACD/Percepta.
- MeSH
- chemie farmaceutická MeSH
- koncentrace vodíkových iontů MeSH
- potenciometrie přístrojové vybavení metody MeSH
- spektrofotometrie ultrafialová přístrojové vybavení metody MeSH
- termodynamika * MeSH
- thioglykoláty chemie MeSH
- triazoly chemie MeSH
- urikosurika chemie MeSH
- Publikační typ
- časopisecké články MeSH
- MeSH
- biosenzitivní techniky * dějiny metody přístrojové vybavení trendy využití MeSH
- diabetes mellitus diagnóza krev MeSH
- enzymy biosyntéza MeSH
- glukosa analýza chemie MeSH
- krevní glukóza MeSH
- lidé MeSH
- nanočástice využití MeSH
- potenciometrie přístrojové vybavení MeSH
- selfmonitoring glykemie * přístrojové vybavení trendy MeSH
- Check Tag
- lidé MeSH
Závěrečná zpráva o řešení grantu Interní grantové agentury MZ ČR
Přeruš. str. : il., tab. ; 32 cm
Research and development of the polarographic and voltammetric methods and instrumentation (including special accessories), of working procedures and of the pertaining software for determination of selected biologically active substances.
Výzkum a vývoj voltametrické,polarografické a příbuzné elektroanalytické metodiky,instrumentace,pracovních postupů a software pro stanovení vybraných biologicky aktivních látek a jejich metabolitů,zejména na bázi chlorovaných uhlovodíků a bipyridilů . Nové možnosti polarografické a voltametrické analýzy vybraných biolgicky aktivních látek v toxikologicky zajímavých systémech.Vytvoření odpovídající laboratoře pro výzkum a aplikaci. New poáibilities of polarographic and voltammetric analysis of selectedbiologically active compouds in toxicologically important systems. Establishment of a laboratory appropriate for basic and applied research.
- MeSH
- arsen toxicita analýza MeSH
- olovo toxicita analýza MeSH
- polarografie přístrojové vybavení využití metody MeSH
- potenciometrie přístrojové vybavení využití metody MeSH
- rtuť toxicita analýza MeSH
- vinylchlorid toxicita analýza MeSH
- Konspekt
- Chemie. Mineralogické vědy
- NLK Obory
- chemie, klinická chemie
- toxikologie
- NLK Publikační typ
- závěrečné zprávy o řešení grantu IGA MZ ČR
