Chitosan-coated mesoporous MIL-100(Fe) nanoparticles as improved bio-compatible oral nanocarriers

Nanometric biocompatible Metal-Organic Frameworks (nanoMOFs) are promising candidates for drug delivery. Up to now, most studies have targeted the intravenous route, related to pain and severe complications; whereas nanoMOFs for oral administration, a commonly used non-invasive and simpler route, remains however unexplored. We propose here the biofriendly preparation of a suitable oral nanocarrier based on the benchmarked biocompatible mesoporous iron(III) trimesate nanoparticles coated with the bioadhesive polysaccharide chitosan (CS). This method does not hamper the textural/ structural properties and the sorption/release abilities of the nanoMOFs upon surface engineering. The interaction between the CS and the nanoparticles has been characterized through a combination of high resolution soft X-ray absorption and computing simulation, while the positive impact of the coating on the colloidal and chemical stability under oral simulated conditions is here demonstrated. Finally, the intestinal barrier bypass capability and biocompatibility of CS-coated nanoMOF have been assessed in vitro, leading to an increased intestinal permeability with respect to the noncoated material, maintaining an optimal biocompatibility. In conclusion, the preservation of the interesting physicochemical features of the CS-coated nanoMOF and their adapted colloidal stability and progressive biodegradation, together with their improved intestinal barrier bypass, make these nanoparticles a promising oral nanocarrier

Interplay between Structure and Dynamics in Chitosan Films Investigated with Solid-State NMR, Dynamic Mechanical Analysis, and X-ray Diffraction

Modern solid-state NMR techniques, combined with X-ray diffraction, revealed the molecular origin of the difference in mechanical properties of self-associated chitosan films. Films cast from acidic aqueous solutions were compared before and after neutralization, and the role of the counterion (acetate vs Cl⁻) was investigated. There is a competition between local structure and long-range order. Hydrogen bonding gives good mechanical strength to neutralized films, which lack long-range organization. The long-range structure is better defined in films cast from acidic solutions in which strong electrostatic interactions cause rotational distortion around the chitosan chains. Plasticization by acetate counterions enhances long-range molecular organization and film flexibility. In contrast, Cl⁻ counterions act as a defect and impair the long-range organization by immobilizing hydration water. Molecular motion and proton exchange are restricted, resulting in brittle films despite the high moisture content

Application of some innovative techniques for the isolation and enrichment of selected pharmaceutical residues in environmental samples

Oznaczanie pozostałości farmaceutyków w próbkach środowiskowych jest zadaniem trudnym, ze względu na fakt, iż często stężenie zanieczyszczeń w próbce znacznie przewyższa stężenie szukanych związków. Postęp w dziedzinie technik izolacji i wzbogacania analitów, który nastąpił w przeciągu kilkunastu lat, sprawił, iż obecnie analityka dysponuje szeregiem technik, które mogą być wykorzystane do ekstrakcji wybranych związków. W pracy dokonano przeglądu zastosowań innowacyjnych metod ekstrakcji takich jak ekstrakcja z wykorzystaniem polimerów z odwzorowaniem cząsteczkowym, mikroekstrakcja do fazy stacjonarnej, ekstrakcja za pomocą ruchomego elementu sorpcyjnego oraz mikroekstrakcja poprzez membranę do fazy ciekłej do oznaczania pozostałości farmaceutyków w próbkach środowiskowych.This paper focuses on the application of novel extraction techniques such as Molecularly Imprinted Solid-Phase Extraction, Solid-Phase Microextraction, Stir Bar Sorptive Extraction and Hollow-Fiber Liquid-Phase Microextraction used for isolation and enrichment of pharmaceutical residues in environmental samples. Determination of pharmaceutical residues in such complex matrix is a difficult task, due to the fact that the concentration of the matrix impurities are much higher than analytes. A great progress in extraction approaches, which has occurred within a few years, means that the analysts have a number of techniques that can be used for the extraction of selected compounds

Methods of separation and determination of β-blockers and β-agonist residues in environmental samples

Duża konsumpcja leków z grup β-blokerów i β-agonistów, niepełny metabolizm oraz niecałkowite usuwanie w oczyszczalniach ścieków sprawiają, że pozostałości tych farma-ceutyków są często wykrywane w próbkach środowiskowych, szczególnie w ekosystemach wodnych. Pomimo, iż stężenia tych związków nie są wysokie, stanowią one realne zagrożenie dla ekosystemu wodnego oraz zdrowia człowieka. Do oszacowania stopnia zanieczyszczenia środowiska tymi farmaceutykami oraz do oceny ryzyka ekotoksykologicznego wykorzystywane są metody chromatografii cieczowej i gazowej z detekcją masową. Obie te techniki wymagają wstępnej izolacji z próbek środowiskowych oraz wzbogacenia analitów powyżej granicy ozna-czalności użytej metody analitycznej. Najczęściej wykorzystuje się w tym celu ekstrakcję do fazy stałe. Trwają również prace na wykorzystaniem technik mikroekstrakcji. Poniższa praca przedstawia metody oznaczania β-blokerów i β-agonistów w próbkach środowiskowych.High consumption of β-blockers and β-agonists drugs, exhaustive metabolism and incomplete removal in wastewater treatment plants make these pharmaceutical most frequently detected in environmental samples, especially in the water ecosystem. Although the concentra-tions of these compounds are not high, they represent a real risk to the aquatic ecosystem and human health. To estimate the degree of pollution and ecotoxicological risk assessment, gas and liquid chromatography with mass detection methods are used. Both of these techniques require the isolation and pre-concentrate of analytes from environmental matrices. Most commonly used is solid-phase extraction, although microextraction techniques are tested and adapted. The presented work provides a summary of methods for determining β-blockers and β-agonists in environmental samples

Application of gas chromatography for separation and determination of selected estrogenic compounds in the environmental samples

Estrogeny to związki hormonalne, których obecność w środowisku - nawet w bardzo niskich stężeniach (poniżej 1 ng/L) - może wywierać negatywny wpływ na reprodukcje i rozwój organizmów żywych. Opracowywanie odpowiednio czułych metodyk przygotowania próbki, rozdzielania i oznaczania tych związków w próbkach środowiskowych stało się zatem jednym z ważniejszych zadań z zakresu chemii analitycznej oraz ochrony środowiska. W pracy przedstawiono przegląd metodyk przygotowania próbki, rozdzielania i oznaczania wybranych substancji estrogenowych (estronu, 17β-estradiolu, estriolu, 17α-etynyloestradiolu, dietylostilbe-strolu) w różnych komponentach środowiska techniką GC-MS (ang. gas chromatography co-upled with mass spectrometry).Estrogens are hormonal active compounds, which presence in the environment - also in very low concentrations (less than 1 ng/L) – could have a negative influence on reproduction and growth of the living organisms. Development of the sensitive methods for determination of these compounds in the environmental samples has been found as one of the most important tasks of analytical chemistry and environmental protection. In this work, a review of methods for determination of selected estrogenic compounds (estrone, 17β-estradiol, estriol, 17α-ethinyle-stradiol and diethylstilbestrol) in environmental compartments using GC-MS (ang. gas chroma-tography coupled with mass spectrometry) technique is presented

Środowiskowe aspekty zastosowania chromatografii gazowej do oznaczania pozostałości farmaceutyków w różnych matrycach

This paper aims at presenting the possibilities of applying gas chromatography for the determination of pharmaceutical residues in different matrices. Section one of the study underscores the environmental advantages of employing GC for such analyses. Section two presents the innovative methods for determining pharmaceuticals in the environment. The last section discusses the results of the analysis of the GC and GC-MS market in Poland. According to the literature data, the described methods were applied for the analysis of real samples: wastewaters, surface waters, soil samples. The samples were collected from the Pomerania region and the Gulf of Gdańsk. The pharmaceuticals were determined in various environmental samples. The highest concentrations were found in raw wastewater, medium-in a treated wastewater, and the lowest-in surface water. The most frequently detected pharmaceuticals were: ibuprofen, paracetamol, diclofenac and naproxen, all belonging to NSAIDs. Furthermore, the results of the study of the Polish GC market indicate that a very limited number of entities are currently using chromatographic techniques, and pharmaceutical residues tests are exceptions, mainly due to the lack of the legal requirements in this field and the lack of own laboratories.W artykule przedstawiono możliwości wykorzystania chromatografii gazowej (GC, GC-MS) do oznaczania pozostałości farmaceutyków w różnych matrycach. W części pierwszej opisano środowiskowe aspekty zastosowania techniki chromatografii gazowej do takich analiz; w części drugiej innowacyjne sposoby oznaczania leków w środowisku; w części trzeciej wyniki analizy rynku w Polsce pod kątem wykorzystania techniki GC i GC-MS do takich badań. Zgodnie z danymi literaturowymi, prezentowane tu metody zostały wykorzystane do analizy próbek rzeczywistych: ścieków, wód powierzchniowych, gleby, pochodzących z Pomorza i Zatoki Gdańskiej. Najwyższe stężenia leków stwierdzono w ściekach surowych, średnich – w ściekach oczyszczonych, a najniższe – w wodach powierzchniowych. Najczęściej wykrywanymi farmaceutykami były leki należące do grupy NLPZ: ibuprofen, paracetamol, diklofenak i naproksen. Wyniki badań polskiego rynku GC wskazują wyraźnie, że nieznaczna liczba podmiotów gospodarczych stosuje obecnie technikę GC do oznaczania leków w różnorodnych matrycach. Dzieje się tak na skutek braku przepisów prawnych w tej dziedzinie oraz braku własnych laboratoriów