Optimization of Pulsed Electric Field Treatment for the Extraction of Bioactive Compounds from Blackcurrant

The objective of this work was to enhance the bioactive compounds extraction of blackcurrant using pulsed electric fields (PEF) technology. An experimental design was performed to find the best PEF conditions using the desirability approach and response surface methodology. The effect of the electric field strength and the treatment time over the total polyphenolic content (TPC) and the antioxidant activity (AA) was analyzed. The optimum treating conditions were found to be 1318 V/cm and 315 pulses, and resulted in increments of 19%, 45%, and 6%, for TPC, AA, and total monomeric anthocyanins, respectively. Two initial temperatures were studied (10 and 22 °C) during electroporation. A significant effect of temperature over PEF treatment was observed. The PEF treatment was appropriate for increasing the extraction of bioactive compounds, leading to improved blackcurrant juices that could be used as ingredients for functional foods.Fil: Gagneten, Maite. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Departamento de Industrias. Instituto de Tecnología de Alimentos y Procesos Químicos. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Tecnología de Alimentos y Procesos Químicos; ArgentinaFil: Leiva, Graciela Edith. Universidad de Buenos Aires; ArgentinaFil: Salvatori, Daniela Marisol. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Patagonia Norte. Instituto de Investigación y Desarrollo en Ingeniería de Procesos, Biotecnología y Energías Alternativas. Universidad Nacional del Comahue. Instituto de Investigación y Desarrollo en Ingeniería de Procesos, Biotecnología y Energías Alternativas; ArgentinaFil: Schebor, Carolina Claudia. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Departamento de Industrias. Instituto de Tecnología de Alimentos y Procesos Químicos. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Tecnología de Alimentos y Procesos Químicos; ArgentinaFil: Olaiz, Nahuel Manuel. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Física del Plasma. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Física del Plasma; Argentin

Canine Oral Eosinophilic Granuloma Treated with Electrochemotherapy

A case of a canine oral eosinophilic granuloma in a 14-year-old female crossbred is described. The dog was presented with a history of ptyalism, halitosis, local pain, decreased appetite, and blood staining noted on food and water bowls. Clinical, hematologic, and biochemical examinations, abdominal ultrasonography, and 3-view chest radiographs were performed, and no metastases were found. Histopathologic examination of two 6 mm punch biopsies from the oral lesion revealed the presence of eosinophilic granulomatous lesions in the submucosa. After treatment with corticosteroids and wide spectrum antibiotics no significant changes in clinical signs and lesion size were observed. Electrochemotherapy (ECT), a novel tumor treatment routinely used for cutaneous and subcutaneous tumors in human patients in the European Union since 2006, was used to treat the eosinophilic granuloma. The procedure was performed under general anesthesia, followed by intravenous administration of bleomycin. Six weeks after treatment a complete response with disappearance of the mass and improvement of clinical signs were observed.Fil: Tellado, Matías Nicolás. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Veterinarias; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; ArgentinaFil: Michinski, Sebastián Diego. Instituto Tecnológico de Buenos Aires; Argentina. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; ArgentinaFil: Olaiz, Nahuel Manuel. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; ArgentinaFil: Maglietti, Felipe Horacio. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; ArgentinaFil: Marshall, Guillermo Ricardo. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentin

Towards an optimal dose-response relationship in gene electrotransfer protocols

In search of an optimal gene electrotransfer (GET) protocol, an electroporation-based (EP) tumor treatment with great potential as a non-viral gene-delivery system, the concept of the dose-response relationship is introduced. It is shown that a reliable dose parameter is the pulse dosage and reliable response parameters are the reversibly electroporated tissue area as well as the unwanted damaged tissue area and plasmid damage due to pH. The standard stationary EP model consists in computing the reversibly electroporated tissue area in the first pulse as the region of tissue subjected to an electric field distribution higher than an electric field threshold for EP, where the electric field threshold comes from an experimental measurement and the electric field distribution from the solution of the nonlinear stationary Laplace equation for the electrostatic potential. The extended standard EP model introduced here consists in replicating for n consecutive pulses the standard EP model, via the experimental measurement in time of the successive thresholds. Because experimental data of this threshold variation is lacking, an exponential time decay function is assumed based on experimental measurements. The damage induced by pH fronts is defined as the tissue area subjected to pH abrupt changes above a basic threshold or below an acid threshold, where these changes come from numerical solutions via the electrolytic ablation (EA) model for EP-based protocols and the basic and acid thresholds from experiments. An optimal dose-response relationship in a GET protocol, for the range of pulse intensities with fixed pulse length and frequency, tested here, is predicted as the critical pulse dosage yielding maximum reversibly electroporated tissue area with minimal tissue area damage induced by pH fronts. Moreover, since damage induced by pH changes is proportional to the Coulomb dosage, damage induced by pH fronts is negligible in typical EP-based tumor protocols such as in electrochemotherapy (ECT) and irreversible electroporation (IRE) but not in GET, due to the most often longer pulses applied/used, i.e. higher dosage applied.Fil: Luján, Emmanuel. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Parque Centenario. Centro de Simulación Computacional para Aplicaciones Tecnológicas; Argentina. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Departamento de Computación; ArgentinaFil: Marino, Matias Daniel. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Departamento de Computación; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Física del Plasma. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Física del Plasma; ArgentinaFil: Olaiz, Nahuel Manuel. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Departamento de Computación; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Física del Plasma. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Física del Plasma; ArgentinaFil: Marshall, Guillermo Ricardo. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Departamento de Computación; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Física del Plasma. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Física del Plasma; Argentin

Análisis del tratamiento de campo eléctrico pulsado (PEF) sobre grosella negra por espectroscopía infrarroja y análisis multivariado

La grosella negra es un fruto de la familia de las berries cultivado en la Patagonia argentina y reconocido por su elevado contenido de compuestos bioactivos. El objetivo de este trabajo fue estudiar el efecto de un tratamiento de campo eléctrico pulsado (PEF) sobre frutos de grosella negra por espectroscopía infrarroja (FT-IR) y análisis multivariado. La fruta se sometió a un tratamiento PEF de 325 pulsos de 100 µs y un campo eléctrico de 1260 V/cm con electrodos de aguja. Luego del tratamiento, se obtuvo el jugo por prensado en frío y se determinó el contenido de polifenoles totales (TPC, método Folin–Ciocalteu), contenido de antocianinas monoméricas totales (TMA, método de pH diferencial) y actividad antioxidante (AA, método de decoloración del radical catión ABTS.+). Otra fracción del líquido se liofilizó y se midió su espectro infrarrojo en la región entre 450-4000 cm-1 empleando un accesorio de reflectancia total atenuada (ATR). Paralelamente se realizó un control sin la aplicación de PEF. Los resultados de las determinaciones químicas mostraron un aumento del 45%, 20% y 6% para la AA, TPC y TMA respectivamente con respecto al control. Los espectros FT-IR mostraron diferencias en la región comprendida entre 1600 y 1800 cm-1 entre las muestras control y las tratadas. Luego de la corrección de la línea de base y normalización, los espectros fueron analizados mediante análisis de componentes principales (PCA) y análisis de clusters (CA). Dichos métodos permitieron discriminar entre las muestras tratadas de las no tratadas, obteniéndose valores de varianza acumulada superiores al 95% en los gráficos de componentes principales y mostrando una agrupación clara en dos grupos (muestras tratadas y muestras control). Estos resultados muestran el potencial de la técnica de FT-IR por ATR junto con análisis multivariado para el estudio de los efectos de tratamientos PEF sobre los compuestos de interés de la grosella negra.Fil: Gagneten, Maite. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Departamento de Industrias. Instituto de Tecnología de Alimentos y Procesos Quimicos. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Tecnología de Alimentos y Procesos Quimicos.; ArgentinaFil: Rodríguez, Silvio David. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Biodiversidad y Biología Experimental y Aplicada. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Biodiversidad y Biología Experimental y Aplicada; ArgentinaFil: Leiva, Graciela Edith. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; ArgentinaFil: Olaiz, Nahuel Manuel. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Física del Plasma. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Física del Plasma; ArgentinaFil: Schebor, Carolina Claudia. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Departamento de Industrias. Instituto de Tecnología de Alimentos y Procesos Quimicos. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Tecnología de Alimentos y Procesos Quimicos.; ArgentinaJornadas Exactas y el Agro: aportes a la actividad agropecuaria y agroindustriaCiudad Autónoma de Buenos AiresArgentinaUniversidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturale

Effects of pulse addition in electropermeabilization: Theoretical insights on the electric conductivity

The electrochemical treatment (ECT) of solid tumors is an electropermeabilization technique firmly established and widely used. In ECT protocols, pulse intensity as well as tissue electric conductivity are of utmost importance for assessing the final electropermeabilized area. Present ECT mathematical modeling based on the solution of the nonlinear Laplace equation for the electric field with a conductivity coefficient depending on the electric field and the temperature have greatly contributed to ECT protocol optimization. However, experimental results from literature report that a succession of pulses may increase tissue electric conductivity and the extent of tissue permeabilization, a phenomenon that present models fail to describe. Here we present new insights of a recently introduced ECT theoretical model that takes into account the effect of pulse addition on tissue electric conductivity. The model describes the electric field with the nonlinear Laplace equation with a conductivity coefficient depending on the electric field, the temperature and the quantity of pulses applied. ECT theoretical predictions show that the rise in the electric current density during the addition of pulses is due solely to an increment in the tissue electric conductivity with no significant changes in the electric field. A potential consequence of these results is that, under certain conditions, it would be possible to obtain larger electropermeabilized areas with the same pulse amplitude simply by increasing the number of pulses. The theoretical implications of this new model lead to a more realistic description of the EP phenomenon, hopefully providing more accurate predictions of ECT treatment outcomes.Fil: Suárez, Cecilia Ana. Universidad de Buenos Aires; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Física del Plasma. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Física del Plasma; ArgentinaFil: Soba, Alejandro. Comisión Nacional de Energía Atómica; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Física del Plasma. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Física del Plasma; ArgentinaFil: Maglietti, Felipe Horacio. Universidad de Buenos Aires; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Física del Plasma. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Física del Plasma; ArgentinaFil: Olaiz, Nahuel Manuel. Universidad de Buenos Aires; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Física del Plasma. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Física del Plasma; ArgentinaFil: Marshall, Guillermo Ricardo. Universidad de Buenos Aires; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Física del Plasma. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Física del Plasma; Argentin

Combined local and systemic bleomycin administration in electrochemotherapy to reduce the number of treatment sessions

Background. Electrochemotherapy (ECT), a medical treatment widely used in human patients for tumor treatment, increases bleomycin toxicity by 1000 fold in the treated area with an objective response rate of around 80%. Despite its high response rate, there are still 20% of cases in which the patients are not responding. This could be ascribed to the fact that bleomycin, when administered systemically, is not reaching the whole tumor mass properly because of the characteristics of tumor vascularization, in which case local administration could cover areas that are unreachable by systemic administration. Patients and methods. We propose combined bleomycin administration, both systemic and local, using companion animals as models. We selected 22 canine patients which failed to achieve a complete response after an ECT treatment session. Eleven underwent another standard ECT session (control group), while 11 received a combined local and systemic administration of bleomycin in the second treatment session. Results. According to the WHO criteria, the response rates in the combined administration group were: complete response (CR) 54% (6), partial response (PR) 36% (4), stable disease (SD) 10% (1). In the control group, these were: CR 0% (0), PR 19% (2), SD 63% (7), progressive disease (PD) 18% (2). In the combined group 91% objective responses (CR+PR) were obtained. In the control group 19% objective responses were obtained. The difference in the response rate between the treatment groups was significant (p < 0.01). Conclusions. Combined local and systemic bleomycin administration was effective in previously to ECT non responding canine patients. The results indicate that this approach could be useful and effective in specific population of patients and reduce the number of treatment sessions needed to obtain an objective response.Fil: Maglietti, Felipe Horacio. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Física del Plasma. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Física del Plasma; ArgentinaFil: Tellado, Matías Nicolás. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Veterinarias. Area de Vet. en Salud Publica; ArgentinaFil: Olaiz, Nahuel Manuel. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Física del Plasma. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Física del Plasma; ArgentinaFil: Michinski, Sebastián Diego. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Física del Plasma. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Física del Plasma; ArgentinaFil: Marshall, Guillermo Ricardo. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Física del Plasma. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Física del Plasma; Argentin

Electrochemotherapy in non-satisfactory responding tumors in vet patients: Combined administration of bleomycin, systemic and local

Electrochemotherapy (ECT), a medical treatment widely used in human tumor treatment, consists in the administration of bleomycin either systemically or locally followed by the application of an electric field. This procedure increases the toxicity of the bleomycin by 1000 fold in the treated area with an objective response rate of around 80%. Despite its success related to efficiency, low cost and minimum side effects, there is still a 20% of cases in which the ECT treatment is not responding. This could be ascribed to the fact that bleomycin, administered in the preferred way, that is, systemically for large tumors, is not properly reaching the whole tumor mass. The main cause is poor tumor vascularization, in which case local administration could cover areas unreachable with systemic administration. To address this problem here we propose the combined administration of bleomycin, systemic and locally, using companion animals as models for ECT tumor treating. Accordingly, we selected 7 canine and 2 feline patients with a single tumor with poor or no response to ECT, and then we repeat the treatment with ECT but now with a combined administration of bleomycin, systemic and local. The results show, according to an evaluation using the WHO criteria of tumor response, that from the 9 cases, 5 achieved a Complete Response, 3 a Partial Response, and 1 a Stable Disease after 30 days from the combined treatment date. In conclusion, the combined administration of bleomycin, systemic and local, in ECT could provide a good response in tumors that previously showed an unsatisfactory response. It is expected that these results could hopefully increase ECT efficiency.Fil: Maglietti, Felipe Horacio. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentina. Universidad de Buenos Aires; ArgentinaFil: Tellado, Matías Nicolás. Universidad de Buenos Aires; ArgentinaFil: Olaiz, Nahuel Manuel. Universidad de Buenos Aires; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Física del Plasma. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Física del Plasma; ArgentinaFil: Michinski, Sebastián Diego. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentina. Universidad de Buenos Aires; ArgentinaFil: Marshall, Guillermo Ricardo. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentina. Universidad de Buenos Aires; Argentin

Impact of permeabilization and pH effects in the electrochemical treatment of tumors: Experiments and simulations

Electrochemical treatment is used in the local control of solid tumors in preclinical and clinical studies. We study pH fronts, permeabilization, electrical field and concentration of four chemical species in a tissue under electrochemical treatment by means of in vitro and in silico modeling. The in vitro model uses a piece of potato (solanum tuberosum L.) as analogy of tumor tissue, due to the characteristics of the potato tissue and the way in which it reacts against pH and potential. The in silico model solves the two-dimensional Nernst-Planck equations for ionic transport in a four-ion electrolyte. Modeled ions demonstrate the diffusive regime of ionic transport and show the little influence of the low electric field applied on this phenomenon. This work evidences that extreme pH fronts affect the permeabilization of the tissue and consequently its destruction. We also evaluate different shapes of electrode arrays by means of simulated and in vitro models. We concluded that the higher area of necrotic tissue was achieved for the greater separation between electrodes.Fil: Maine Calzado, Enaide. Universidad de Oriente; Cuba. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Departamento de Computación; ArgentinaFil: Schinca, Herman. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Departamento de Computación; ArgentinaFil: Bergues Cabrales, Luis Enrique. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Investigación en Ciencias de la Computación; ArgentinaFil: García, F.M.. Universidad de Oriente; CubaFil: Turjanski, Pablo Guillermo. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Investigación en Ciencias de la Computación. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Investigación en Ciencias de la Computación; Argentina. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Departamento de Computación; ArgentinaFil: Olaiz, Nahuel Manuel. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Física del Plasma. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Física del Plasma; Argentina. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Departamento de Computación; Argentin

Electrolytic ablation dose planning methodology

Electrolytic ablation (EA), a medical treatment increasingly used in solid tumor ablation, consists in the passage of a low direct electric current through two or more electrodes inserted in the tissue thus inducing pH fronts that destroys the tumor. The combined use of EA with a recently introduced one-probe two electrode device (OPTED) results in a minimally invasive tissue ablation technique. Despite its success related to low cost and minimum side effects, EA has drawbacks such as the difficulty in determining the current and time needed to assure total tumor ablation while avoiding healthy tissue intrusion. Here we introduce a realistic dose planning methodology in terms of the coulomb dosage administered and the associated pH tracking, that predicts an optimal EA/OPTED protocol treatment for a given tumor size, that is, the current and exposition time necessary to succeed in eliminating all the tumor mass while minimizing healthy tissue damage.Fil: Luján, Emmanuel. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentina. Universidad Nacional de Mar del Plata; ArgentinaFil: Schinca, H.. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; ArgentinaFil: Olaiz, Nahuel Manuel. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; ArgentinaFil: Urquiza, S. Universidad Nacional de Mar del Plata; ArgentinaFil: Molina, Fernanda Julieta. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química, Física de los Materiales, Medioambiente y Energía. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química, Física de los Materiales, Medioambiente y Energía; ArgentinaFil: Turjanski, Pablo Guillermo. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; ArgentinaFil: Marshall, Guillermo Ricardo. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentin