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High Throughput Screening Method for Systematic Surveillance of Drugs of Abuse by Multisegment Injection–Capillary Electrophoresis–Mass Spectrometry


AutoresAlicia DiBattista†, Dianne Rampersaud‡, Howard Lee‡, Marcus Kim§, and Philip Britz-McKibbin*†
† Department of Chemistry and Chemical Biology, McMaster University, Hamilton L8S 4L8, Canada
‡ Seroclinix Corporation, Mississauga, ON L4W 5B9, Canada
§ Agilent Technologies Inc., Mississauga, ON L5N 5M4, Canada
*E-mail: britz@mcmaster.ca.

Abstract
New technologies are urgently required for reliable drug screening given a worldwide epidemic of prescription drug abuse and its devastating socioeconomic impacts on public health. Primary screening of drugs of abuse (DoA) currently relies on immunoassays that are prone to bias and are not applicable to detect an alarming array of psychoactive stimulants, tranquilizers, and synthetic opioids. These limitations impact patient safety when monitoring for medication compliance, drug substitution, or misuse/abuse and require follow-up confirmatory testing by more specific yet lower throughput instrumental methods. Herein, we introduce a high throughput platform for nontargeted screening of a broad spectrum of DoA and their metabolites based on multisegment injection–capillary electrophoresis–mass spectrometry (MSI–CE–MS). We demonstrate that MSI–CE–MS enables serial injections of 10 samples within a single run (<3 min/sample) where multiplexed electrophoretic separations are coupled to high resolution MS with full-scan data acquisition. Unambiguous drug identification was achieved by four or more independent parameters, including comigration with a deuterated internal standard or in silico prediction of electromigration behavior together with accurate mass, most likely molecular formula, as well as MS/MS as required for confirmation testing. Acceptable precision was demonstrated for over 50 DoA at 3 concentration levels over 4 days (median coefficient of variance = 13%, n = 117) with minimal ion suppression, isobaric interferences, and sample carry-over (<1%). This approach offers a rapid yet accurate method for simultaneous detection and identification of DoA at their recommended screening cutoff levels in human urine while allowing for systematic surveillance, specimen verification, and retrospective testing of designer drugs that elude conventional drug tests.

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Fuente: Eroski Consumer

La Célula Bacteriana La complejidad de lo simple

Comparación estructural de las proteínas del citoesqueleto de procariotas y eucariotas. Las estructuras proceden de Protein Data Bank (PDB). (A) actina; MreB de Thermotoga maritima; ParM del plásmido R1 Escherichia coli. (B) Bos tauro alfa-tubulina; FtsZ de Methanococcus jannaschii; BtubA de Prosthecobacter dejongeii.

AutoresMercedes Berlanga (mberlanga@ub.edu)
Departamento de Biología, Sanidad y Ambiente, Sección de Microbiología, Facultad de Farmacia y Ciencias de la Alimentación. Universidad de Barcelona

Ricardo Guerrero (RGuerrero@iec.cat)
Departamento de Patología Terapéutica Experimental, Laboratorio de Microbiología Molecular y Antimicrobianos, Facultad de Medicina, Campus de Bellvitge. Universidad de Barcelona
Barcelona Knowledge Hub de la Academia Europea. Barcelona, España.

El famoso entomólogo y padre de la sociobiología Edward O. Wilson, de la Universidad de Harvard, escribió el siguiente párrafo para finalizar su libro autobiográfico Naturalist (1994, Island Press, Washington, p. 364): “Si pudiera empezar de nuevo y revivir mi visión en el siglo XXI, sería ecólogo microbiano. Diez mil millones de bacterias viven en un gramo de tierra, lo que puedo coger entre mis dedos pulgar e índice. Representan miles de especies, casi ninguna de las cuales son conocidas por la ciencia. Penetraría en ese mundo con la ayuda de la microscopía moderna y con las herramientas del análisis molecular. Iría abriendo camino a través de bosques clonales extendidos entre granos de arena, viajaría en un submarino imaginario dentro de gotas de agua que tendrían el tamaño de lagos y rastrearía a depredadores y presas para descubrir nuevas formas de vida y extrañas redes tróficas”.

Un vasto universo de “vida invisible”, todavía inexplorado, será observado en los próximos años. La combinación e integración de la ecología, de la genómica, de la proteómica y de otros estudios moleculares, será la llave que abrirá las puertas del misterio. Pero, como ocurre con cada descubrimiento, esa nueva visión no hará más que cohibirnos al percatarnos, aún más, de la enorme hermosura y diversidad de la naturaleza.

Origen y desarrollo de la Microbiología

Para entender qué son y qué hacen los microorganismos hay que ir atrás en el tiempo y repasar históricamente la visión que los científicos han ido teniendo del inmenso e “invisible” mundo microbiano [1-3]. Así, podemos destacar tres grandes Edades de Oro de la Microbiología. En la primera (finales del siglo XIX y principios del XX), los avances tecnológicos (autoclaves, filtros, incubadoras, etc.) y el desarrollo de las técnicas básicas para el aislamiento y cultivo axénico (o “puro”), permitieron a los fundadores de la microbiología, Louis Pasteur (1822–1895) y Robert Koch (1843–1910), confirmar que los microorganismos eran la causa de las enfermedades infecciosas y los agentes contaminantes de los alimentos y de las aguas.

Tres cepas de Bacillus licheniformis aisladas de los tapetes microbianos del Delta del Ebro, España, en el medio de cultivo MRS agar

La evolución intelectual y las aplicaciones prácticas de esta Primera Edad de Oro impulsaron la microbiología a constituir una de las principales ramas de la biología y la medicina. Durante esta época, la microbiología estaba centrada en el estudio de los microorganismos patógenos (infecciosos) y en la respuesta del hospedador infectado.

En la Segunda Edad de Oro (aproximadamente las décadas de 1940 a 1980), los microbiólogos adquirieron una comprensión detallada del metabolismo, la estructura y la genética de los microorganismos gracias, entre otros, a los trabajos pioneros de Martinus W. Beijerinck (1851–1931) y Albert J. Kluyver (1988–1956). Baas Becking (1895–1963) estuvo muy influido por los estudios de Beijerink, y estableció la base para una visión general del papel de las bacterias en el ciclo de los nutrientes en la biosfera, y por tanto de las interacciones entre la vida y la Tierra. Sugirió el concepto de Gaia más de 30 años antes de la propuesta explícita de Lovelock. Baas Becking dijo “todo está en todas partes, pero el ambiente selecciona”, principio prevalente hoy en día en los estudios modernos de biogeografía microbiana y metagenómica de hábitats. Kluyver es el fundador de la bioquímica comparada, propuso la idea de la unidad bioquímica de la vida y utilizó los microorganismos para elucidar las vías metabólicas y las transformaciones energéticas de la materia. La continuidad y unidad de la vida que conocemos se pone de manifiesto en la uniformidad de los sistemas genéticos y de la composición molecular que la integran (“Lo que es cierto para Escherichia coli lo es también para el elefante”, dijo Jacques Monod [1910-1976]). Durante este período, la microbiología estaba totalmente fragmentada, con una total separación e incomunicación entre los microbiólogos clínicos, por una parte, y los microbiólogos bioquímicos, genéticos y ambientales, por la otra.

La Tercera Edad de Oro (a partir de la década de 1980) comienza con la utilización de técnicas moleculares en general, y en el s. XXI de las técnicas “-ómicas” (metagenómica, metatranscriptómica, metaproteómica, o metabolómica. Estas aproximaciones han abierto perspectivas insospechadas en la detección, la identificación y el estudio funcional de los microorganismos en la naturaleza, donde hasta hace poco se pensaba que eran escasos e indetectables. En la actualidad, la microbiología ha vuelto a unificarse. Los campos de la fisiología, genética, ecología, y patogénesis microbianas pueden interaccionar, no sólo porque comparten bases de datos de genómica y herramientas moleculares, sino por la constatación de que los microorganismos utilizan mecanismos similares para llevar a cabo diversas funciones en los diferentes hábitats considerados. Como resultado, las subdisciplinas de la microbiología no son ahora campos aislados de estudio. En un poema (Moretum, versos 103-104) de Virgilio escribe: E pluribus unum, es decir, hay una unidad en la variedad. A todos los microbiólogos nos une el mismo interés y entusiasmo: nuestra ciencia y sus protagonistas, los microorganismos.

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Revista QuímicaViva
ISSN 1666-7948 www.quimicaviva.qb.fcen.uba.arNúmero 2, año 16, Agosto 2017 quimicaviva@qb.fcen.uba.ar

Espuma y Calor Química en acción


El proceso químico implicado es el siguiente:

Se vierte levadura y agua caliente en un recipiente con jabón para lavar platos, peróxido de hidrógeno y colorante de alimentos.

La levadura actúa como catalizador para separar el oxígeno del hidrógeno del peróxido de una forma muy rápida, creando una gran cantidad de burbujas.

El resultado es exotérmico, creando espuma y calor.

Fuente: BuzzFeed