Saisonale Modelle zur Deposition, Metabolisierung und Exhalation atmosphaerischer Spurenstoffe in unterschiedlichen Vegetations/Bodentypen aufgrund physikochemischer, biochemischer und physiologischer Prozesse Abschlussbericht

Detailed models of te stomatal uptake of oxidative trace gases into leaf tissues as well as of the subsequent metabolisation of the gases within the mesophyll have been developed. Furthermore we performed preliminary theoretical studies on modelling the dry deposition of sulfur dioxide onto soils. In the case of the uptake of nitrogen dioxide we could show that the reduction of NO_2 with apoplastic ascorbate is most likely the rate determining step within the uptake process. The model is able to successfully explain and reproduce the uptake rates as well as their functional characteristics determined experimentally. The widespread theory of the disproportionation of NO_2 into nitrate and nitrite being the rate determining step could be falsified. Also in the case of the uptake of ozone into plant tissues reactions with apoplastic ascorbate are most likely to determine the uptake process. Our model studies could corroborate this theory being already discussed in the case of ozone for a couple of years. Within the frame of preliminary studies on modelling the dry deposition of sulfur dioxide onto soils we developed and verified a model describing the coupled transport of water and heat within the soil. The model is able to correctly simulate soil water contents, daily temperature courses and evaporation fluxes on a qualitative bases. (orig.)Es wurden detaillierte Modelle der Aufnahme von oxidativen Spurengasen in die Pflanze ueber den stomataeren Pfad sowie der anschliessenden Metabolisierung bzw. Entgiftung der eingedrungenen Schadgase im Zellinneren entwickelt. Desweiteren wurden modelltheoretische Voruntersuchungen zur Deposition von Schwefeldioxid auf Boeden durchgefuehrt. Im Falle der stomataeren Aufnahme von Stickstoffdioxid in Pflanzenblaetter konnte die Reduktion von NO_2 mit apoplastischen Antioxidatien (z.B. Ascorbat) als die Aufnahmerate kontrollierender Metabolisierungsschritt identifiert werden. Die experimentell bestimmten Aufnahmeraten und deren funktionale Charakteristik konnten mit dem entwickelten Modell erklaert und reproduziert werden. Die in der Literatur weitverbreitet diskutierte Theorie, dass die Disproportionierung von Stickstoffdioxid in Nitrit und Nitrat den aufnahmebestimmenden Schritt darstellt, wurde widerlegt. Auch fuer die Entgiftung von Ozon ist extrazellulaeres Ascorbat massgeblich verantwortlich. Diese im Falle von Ozon schon seit einiger Zeit diskutierte These konnte durch die im Projekt durchgefuehrten modelltheoretischen Untersuchungen erhaertet werden. Im Rahmen von Voruntersuchungen zur Modellierung der trockenen Deposition von Schwefeldioxid auf Boeden wurde zunaechst ein Modell zur Beschreibung des gekoppelten Wasser- und Waermetransports im Boden, der fuer Gasdiffusion und Loesung relevant ist, entwickelt und verifiziert. Das Modell ist in der Lage, die Bodenwassergehalte, die Tagesschwankungen der Temperatur und Evaporationsfluesse qualitativ richtig zu simulieren. (orig.)Available from TIB Hannover: F94B1134+a / FIZ - Fachinformationszzentrum Karlsruhe / TIB - Technische InformationsbibliothekSIGLEBundesministerium fuer Forschung und Technologie (BMFT), Bonn (Germany)DEGerman

Direct evidence that polysorbate-80-coated poly( butylcyanoacrylate) nanoparticles deliver drugs to the CNS via specific mechanisms requiring prior binding of drug to the nanoparticles

PUPOSE: It has recently been suggested that the poly(butylcyanoacrylate) (PBCA) nanoparticle drug delivery system has a generalized toxic effect on the blood-brain barrier (BBB) (8) and that this effect forms the basis of an apparent enhanced drug delivery to the brain. The purpose of this study is to explore more fully the mechanism by which PBCA nanoparticles can deliver drugs to the brain. METHODS: Both in vivo and in vitro methods have been applied to examine the possible toxic effects of PBCA nanoparticles and polysorbate-80 on cerebral endothelial cells. Human, bovine, and rat models have been used in this study. RESULTS: In bovine primary cerebral endothelial cells, nontoxic levels of PBCA particles and polysorbate-80 did not increase paracellular transport of sucrose and inulin in the monolayers. Electron microscopic studies confirm cell viability. In vivo studies using the antinociceptive opioid peptide dalargin showed that both empty PBCA nanoparticles and polysorbate-80 did not allow dalargin to enter the brain in quantities sufficient to cause antinociception. Only dalargin preadsorbed to PBCA nanoparticles was able to induce an antinociceptive effect in the animals. CONCLUSION: At concentrations of PBCA nanoparticles and polysorbate-80 that achieve significant drug delivery to the brain, there is little in vivo or in vitro evidence to suggest that a generalized toxic effect on the BBB is the primary mechanism for drug delivery to the brain. The fact that dalargin has to be preadsorbed onto nanoparticles before it is effective in inducing antinociception suggests specific mechanisms of delivery to the CNS rather than a simple disruption of the BBB allowing a diffusional drug entry