Evaluation of peroxidative stress of cancer cells in vitro by real time quantification of volatile aldehydes in culture headspace

Rationale Peroxidation of lipids in cellular membranes results in the release of volatile organic compounds (VOCs), including saturated aldehydes. The real‐time quantification of trace VOCs produced by cancer cells during peroxidative stress presents a new challenge to non‐invasive clinical diagnostics, which as described here, we have met with some success. Methods A combination of selected ion flow tube mass spectrometry (SIFT‐MS), a technique that allows rapid, reliable quantification of VOCs in humid air and liquid headspace, and electrochemistry to generate reactive oxygen species (ROS) in vitro has been used. Thus, VOCs present in the headspace of CALU‐1 cancer cell line cultures exposed to ROS have been monitored and quantified in real time using SIFT‐MS. Results The CALU‐1 lung cancer cells were cultured in 3D collagen to mimic in vivo tissue. Real‐time SIFT‐MS analyses focused on the volatile aldehydes: propanal, butanal, pentanal, hexanal, heptanal and malondialdehyde (propanedial), that are expected to be products of cellular membrane peroxidation. All six aldehydes were identified in the culture headspace, each reaching peak concentrations during the time of exposure to ROS and eventually reducing as the reactants were depleted in the culture. Pentanal and hexanal were the most abundant, reaching concentrations of a few hundred parts‐per‐billion by volume, ppbv, in the culture headspace. Conclusions The results of these experiments demonstrate that peroxidation of cancer cells in vitro can be monitored and evaluated by direct real‐time analysis of the volatile aldehydes produced. The combination of adopted methodology potentially has value for the study of other types of VOCs that may be produced by cellular damage

Chemistry for Sustainable Development 15 (2007) 685-689 Electrochemical Oxidation Decomposition of Benzene by Intermediates

Abstract Indirect electrochemical oxidation of benzene by intermediates has been studied. The intermediates were generated in situ from Î 2 , Í 2 Î, and Í 2 Î 2 with the use of anodes from platinum, lead dioxide, and ruthenium-titanium oxide anode in water solutions with various ðÍ. Schemes with in situ generated Í 2 O 2 from Î 2 and with Í 2 O 2 adding to electrolyte have been implemented. It was found that hydroxylation of benzene to produce phenol with a gas diffusion cathode from commercial-grade carbon that generates Í 2 Î 2 from Î 2 in situ is ineffective because of the cathode passivation. On Í 2 Î 2 addition into the electrolyte, oxidation of benzene occurred with mineralization to yield ÑÎ2 and Í2O; the oxidation state could amount from 94.8 % (Pb/PbO 2 , ðÍ 2) to 63.5 % (Pt-anode, ðÍ 2.8, Ñ Fe 2+ = 7.1 × 10 -6 mg/L). Efficiency of oxidation drops owing to the formation difficult-to-oxidize carboxylated complexes of iron

Redox-Mediator Oxidation of Aliphatic Alcohols to Carboxylic Acids on Nickel Hydroxide and Cobaltoxide Porous Hydrophobized Electrodes

Исследовано редокс-медиаторное окисление алифатических спиртов до карбоновых кислот на гидрофобизированных оксидно-никелевых (ОНЭ) и оксидно-кобальтовых (ОКЭ) электродах в щелочной среде. Разработаны гидрофобизированные оксидно-никелевые электроды. Изучены кинетика и селективность непрямого окисления изобутилового, изоамилового, гексилового, нонилового и ундецилового спиртов до соответствующих карбоновых кислот. Проведенные исследования показали эффективность применения гидрофобизированных ОНЭ для редокс- медиаторного окисления алифатических спиртов с длиной углеродной цепи С6 - С9 в области потенциалов 0,7 -0,9 В относительно ХСЭ.Redox-mediator oxidation of aliphatic alcohols to carboxylic acids on nickel hydroxide (ONE) and cobalt oxide (OCE) porous hydrophobized electrodes in alkaline medium was studied. A method of producing porous hydrophobized nickel hydroxide electrodes developed. Kinetics and selectivity of the indirect oxidation of isobutyl, isoamyl, hexyl , nonanoic and undecenol alcohols to the corresponding carboxylic acids are studied. Studies have shown the efficiency of application of porous hydrophobized oxide-nickel electrodes for redox-mediator oxidation of aliphatic alcohols with long carbon chain C6 - C9 in the potential window 0.7 -0.9 V(vs. SCE)

Redox-Mediator Oxidation of Aliphatic Alcohols to Carboxylic Acids on Nickel Hydroxide and Cobaltoxide Porous Hydrophobized Electrodes

Исследовано редокс-медиаторное окисление алифатических спиртов до карбоновых кислот на гидрофобизированных оксидно-никелевых (ОНЭ) и оксидно-кобальтовых (ОКЭ) электродах в щелочной среде. Разработаны гидрофобизированные оксидно-никелевые электроды. Изучены кинетика и селективность непрямого окисления изобутилового, изоамилового, гексилового, нонилового и ундецилового спиртов до соответствующих карбоновых кислот. Проведенные исследования показали эффективность применения гидрофобизированных ОНЭ для редокс- медиаторного окисления алифатических спиртов с длиной углеродной цепи С6 - С9 в области потенциалов 0,7 -0,9 В относительно ХСЭ.Redox-mediator oxidation of aliphatic alcohols to carboxylic acids on nickel hydroxide (ONE) and cobalt oxide (OCE) porous hydrophobized electrodes in alkaline medium was studied. A method of producing porous hydrophobized nickel hydroxide electrodes developed. Kinetics and selectivity of the indirect oxidation of isobutyl, isoamyl, hexyl , nonanoic and undecenol alcohols to the corresponding carboxylic acids are studied. Studies have shown the efficiency of application of porous hydrophobized oxide-nickel electrodes for redox-mediator oxidation of aliphatic alcohols with long carbon chain C6 - C9 in the potential window 0.7 -0.9 V(vs. SCE)

The Oxidation Glucose to Gluconic Acid by Use of Redox-Mediator - the Nickel Oxides Hydroxide Coating at the Anode Surface in Basic Solutions

Исследовано редокс-медиаторное окисление глюкозы до глюконовой кислоты на анодах с нанесёнными высшими оксидами никеля в щелочной среде, с in situ генерированными активными формами кислорода (АФК). Разработаны электроды для нанесения высших оксидов никеля с пористой матрицей, представляющей композитный материал (технический углерод и ФП- 4Д). Изучено влияние плотности тока, температуры, концентрации реагента, схемы введения АФК на кинетику и селективность непрямого окисления глюкозы до глюконовой кислоты. Проведенные исследования показали, что глюкоза и продукты ее окисления блокируют активные центры на поверхности электрода, отвечающие за регенерацию высших оксидов никеля, и снижают электрохимическую активность электрода. Дополнительное введение высокореакционных АФК путем добавления пероксида водорода в объём электролита способствует более глубокому окислению промежуточных продуктов, и приводит к минерализации глюкозы до диоксида углерода и воды. В схеме с катодным восстановлением молекулярного кислорода до пероксида водорода и регенерацией NiOOH на аноде, окисление глюкозы протекает с селективностью тока 28,7 % на процесс образования глюконовой кислоты.The oxidation of glucose to gluconic acid on anodes with the redox- mediators system deposited of the higher nickel oxides in an alkaline medium, to use in situ generated active forms of oxygen has been investigated. Electrodes are designed for the depositing of higher nickel oxide at the porous matrix, which represents the composite material (carbon black and teflon). The effect of current density, temperature, reagent concentration, the scheme of the introduction of active form of oxygen on the kinetics and the selectivity of indirect oxidation of glucose to gluconic acid has been investigated. The studies have shown that active sites on the electrode surface, responsible for the regeneration of the higher oxides of nickel are blocked by glucose and its oxidation products, and it is to reduce the electrochemical activity of the electrode. Additional introduction of active forms of oxygen by the addition of hydrogen peroxide in the electrolyte promotes deeper oxidation of intermediate products, and leads to the mineralization of glucose to carbon dioxide and water. In the scheme with the cathodic reduction of oxygen to hydrogen peroxide and regeneration of NiOOH at the anode, the oxidation of glucose proceeds with the current yield is 28.7 % for the production of gluconic acid

The Oxidation Glucose to Gluconic Acid by Use of Redox-Mediator - the Nickel Oxides Hydroxide Coating at the Anode Surface in Basic Solutions

Исследовано редокс-медиаторное окисление глюкозы до глюконовой кислоты на анодах с нанесёнными высшими оксидами никеля в щелочной среде, с in situ генерированными активными формами кислорода (АФК). Разработаны электроды для нанесения высших оксидов никеля с пористой матрицей, представляющей композитный материал (технический углерод и ФП- 4Д). Изучено влияние плотности тока, температуры, концентрации реагента, схемы введения АФК на кинетику и селективность непрямого окисления глюкозы до глюконовой кислоты. Проведенные исследования показали, что глюкоза и продукты ее окисления блокируют активные центры на поверхности электрода, отвечающие за регенерацию высших оксидов никеля, и снижают электрохимическую активность электрода. Дополнительное введение высокореакционных АФК путем добавления пероксида водорода в объём электролита способствует более глубокому окислению промежуточных продуктов, и приводит к минерализации глюкозы до диоксида углерода и воды. В схеме с катодным восстановлением молекулярного кислорода до пероксида водорода и регенерацией NiOOH на аноде, окисление глюкозы протекает с селективностью тока 28,7 % на процесс образования глюконовой кислоты.The oxidation of glucose to gluconic acid on anodes with the redox- mediators system deposited of the higher nickel oxides in an alkaline medium, to use in situ generated active forms of oxygen has been investigated. Electrodes are designed for the depositing of higher nickel oxide at the porous matrix, which represents the composite material (carbon black and teflon). The effect of current density, temperature, reagent concentration, the scheme of the introduction of active form of oxygen on the kinetics and the selectivity of indirect oxidation of glucose to gluconic acid has been investigated. The studies have shown that active sites on the electrode surface, responsible for the regeneration of the higher oxides of nickel are blocked by glucose and its oxidation products, and it is to reduce the electrochemical activity of the electrode. Additional introduction of active forms of oxygen by the addition of hydrogen peroxide in the electrolyte promotes deeper oxidation of intermediate products, and leads to the mineralization of glucose to carbon dioxide and water. In the scheme with the cathodic reduction of oxygen to hydrogen peroxide and regeneration of NiOOH at the anode, the oxidation of glucose proceeds with the current yield is 28.7 % for the production of gluconic acid

The Electrocatalytic Oxidation of Phenol in Alkaline Electrolyte by Anodes Coated with a Layer of RuO2 and TiO2 (DSA) with Participation of Active forms of Oxygen in situ Generated from Hydrogen Peroxide and Molecular Oxygen

Исследовано электрокаталитическое окисление фенола в щелочном электролите на оксидно-рутениево-титановом аноде (ОРТа) с участием активных форм кислорода (АФК). Установлено, что с добавлением АФК эффективность процесса окисления фенола возрастает с 87 до 95-96 %. На основании данных УФ-спектроскопии и вольт-амперометрии установлено, что присутствие АФК в растворе способствует подавлению процесса образования продуктов осмоления фенола, адсорбирующихся на поверхности электрода, приводящих к снижению электрокаталитической активности анодаElectrocatalytic oxidation of phenol in alkaline electrolyte by by anodes coated with a layer of RuO2 and TiO2 (DSA) with participation of the active forms of oxygen is investigated. It is established that with AFK addition efficiency of process of oxidation of phenol increases with 87 to 95-96 %. On the basis of given to UF-spectroscopy and voltammetric studies presence of the active forms of oxygen in solution promotes suppression of process of formation of products of a polymeric film that blocks the surface of the electrode and decreases its activity it is establishe

Indirect Electrocatalytic Oxidation of Aliphatic Alcohols on the Nickel oxide Hydroxide Electrode Using in situ-Electrogenerated Active Oxygen Species

Исследовано непрямое электрокаталитическое окисление алифатических спиртов с различной длиной углеводородной цепи (бутанол-1, нонанол-1, деканол-1) на оксидно-никелевом электроде с использованием активных форм кислорода, in situ генерированных из О2, Н2О2 и Н2О. Исследовано влияние различных факторов на эффективность процесса непрямого окисления спиртов до целевых продуктов – карбоновых кислот: плотности тока, количества пропущенного электричества, способа генерации активных форм кислорода. Установлено, что использование схемы парного электролиза с одновременной генерацией на аноде и катоде реагента-окислителя значительно увеличивает эффективность процесса окисления спиртов до соответствующих кислот. Выход по току целевых продуктов составил: для масляной кислоты 167,5 %, пеларгоновой – 83,8 % и каприновой – 63,6 %. Полученные выходы целевых продуктов значительно выше, чем при использовании схемы анодного окисления без дополнительной генерации активных форм кислородаIndirect electrocatalitical oxidation of various aliphatic alcohols (butanol-1, nonanol-1, and decanol-1) on the nickel oxide hydroxide electrode by in situ-electrogenerated active oxygen species has been investigated. The research studies the influence of the operative parameters (such as a current density, a quantity of passed electricity and the active oxygen forms generation schemes) on the oxidation process efficiency. It has been shown that using the paired electrolysis scheme significantly increases the efficiency of alcohol oxidation process to corresponding carboxylic acid. The current efficiency of target products is follows: butyric acid 167.5 %, pelargonic acid – 83.8 % and cupric acid – 63.6 %. These results are significantly higher than using oxidation scheme without active oxygen spesies generatio

The Electrocatalytic Oxidation of Phenol in Alkaline Electrolyte by Anodes Coated with a Layer of RuO2 and TiO2 (DSA) with Participation of Active forms of Oxygen in situ Generated from Hydrogen Peroxide and Molecular Oxygen

Исследовано электрокаталитическое окисление фенола в щелочном электролите на оксидно-рутениево-титановом аноде (ОРТа) с участием активных форм кислорода (АФК). Установлено, что с добавлением АФК эффективность процесса окисления фенола возрастает с 87 до 95-96 %. На основании данных УФ-спектроскопии и вольт-амперометрии установлено, что присутствие АФК в растворе способствует подавлению процесса образования продуктов осмоления фенола, адсорбирующихся на поверхности электрода, приводящих к снижению электрокаталитической активности анодаElectrocatalytic oxidation of phenol in alkaline electrolyte by by anodes coated with a layer of RuO2 and TiO2 (DSA) with participation of the active forms of oxygen is investigated. It is established that with AFK addition efficiency of process of oxidation of phenol increases with 87 to 95-96 %. On the basis of given to UF-spectroscopy and voltammetric studies presence of the active forms of oxygen in solution promotes suppression of process of formation of products of a polymeric film that blocks the surface of the electrode and decreases its activity it is establishe