Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Structural Aging and Degradation of Human Fingernail Plates Upon Cosmetic Agents

Kulesza S., Bramowicz M., Gwoździk M., Wilczyński S., Goździejewska A. M.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2019

|

Vol. 64, iss. 1

181--184

EN

The knowledge whether and how chemical species react with tissues is important because of protection against harmful factors, diagnose of dermatological diseases, validation of dermatological procedures as well as effectiveness of topical therapies. In presented work the effects of chemical agents on plates of human fingernails were studied using Atomic Force Microscopy and Scanning Electron Microscopy. Apart from that, mapping of the elastic properties of the nails was also carried out. To obtain reliable measures of spatial evolution of the surface variations, recorded images were analyzed in terms of scaling invariance brought by fractal geometry, instead of common though not unique statistical measures.

2

Tree-ring widths and the stable isotope composition of pine tree-rings as climate indicators in the most industrialised part of Poland during CO2 elevation

Sensuła B., Wilczyński S.

Geochronometria

|

2018

|

Vol. 45, no. 1

130--145

EN

Scots pine (Pinus sylvestris L.) growing in 16 sites in three industrial regions in Poland was analysed to delineate dendroclimatologically uniform areas. A dendrochronological and mass spectrometric analysis revealed the following: a dry and sunny previous September, low winter temperature, and moisture supply in July limit the radial growth of the pines in all the regions. The weather conditions of the current growing season have been the most strongly reflected in the isotopic ratio. Positive relationships were noted between δ13C and temperature and δ13C and sunshine. A negative relationship was observed between δ13C and precipitation and δ13C and humidity. At the same time, a positive relationship was noted between δ18O and sunshine and δ18O and temperature, but negative between δ18O and humidity. The climate signal recorded in the stable isotope composition was temporally unstable and only for a few of the climatic parameters did we find temporally stable climate signals. However, variability in the strength and direction of the relationships between variables has been observed. In general, the weather in July and August is important for determining the δ13C and δ18O signals. Instability can reflect the physiological adaptation of the plants to changes in the ecosystem.

3

Variations of tree ring width and chemical composition of wood of pine growing in the area nearby chemical factories

Sensuła B., Wilczyński S., Monin L., Allan M., Pazdur A., Fagel N.

Geochronometria

|

2017

|

Vol. 44, no. 1

226--239

EN

This study reports the variation of tree-ring widths and annual variation of concentration of metals (Na, Mg, Fe, Ni, Cu, Zn, Pb) in pine growing nearby chemical factories. The conifers (Pinus silvestris L.) investigated in this study covered the time span from 1920s to 2010 AD. Tree-ring widths were measured, dated and rechecked using the COFECHA. Radial trace-element profiles were determined by Laser Ablation Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry. The combined usage of tree ring width and chemical composition of wood provides historic records of anthropogenic impact on the environment and allows identifying the behavior adaptation of trees to the pollution. Data of pine tree cores collected from the sites nearby chemical factories show increasing levels of pollution linked to the increasing of industrial activities in Poland and subsequent dust fallout around the site. This study evidences that tree rings can be used as archives of past environmental contamination.

4

Climatic signals in tree-ring width and stable isotopes composition of Pinus sylvestris L. Growing in the industrialized area nearby Kędzierzyn-Koźle

Sensuła B., Wilczyński S.

Geochronometria

|

2017

|

Vol. 44, no. 1

240--255

EN

The main aims of these studies were dendrochronological and mass spectrometric analysis of the impact of climate on tree rings width and stable isotopes composition in pine (Pinus sylvestris L.). The conifers were growing in the vicinity of chemical and nitrogen factories in Kędzierzyn-Koźle (Poland) in the period of time from 1920s to 2012 AD. The combined usage of tree ring width and isotopic composition data provides historic records of the environment changes. These data allows identifying the behavior adaptation of pine growing under pollution stress to climate changes. The incremental rhythm of the studied pine populations was not identical, probably due to their different sensitivities to some climatic factors. This study evidences that the isotopic records in tree-rings α-cellulose may be sensitive bio-indicators of the way that the components of air and water may be changed by the trees in response to the climate changes and anthropogenic effects. The water use efficiency may be strongly correlated with variability of the surface temperature that may be due to increase of CO2 emission.

5

The application of the treering chronologies in assessing ecological requirements of Metasequoia glyptostroboides growing in southern Poland

Wilczyński S., Muter E., Wertz B.

Geochronometria

|

2014

|

Vol. 41, no. 2

129--135

EN

Metasequoia glyptostroboides is considered to be a species highly resistant to harmful environmental factors. For this reason it has been introduced to the cities. The climate of Krakow differs from that in its natural range in China. The research was focused on 40-year-old trees, planted in Kraków on fertile alluvial soils with a low level of ground water, in the vicinity of the steelworks. During the period of the highest level of air pollution in the 1970s and 1980s, the radial increment of investigated trees showed an increasing trend. At the end of the 1980s, when the emissions were reduced, a decreasing trend in radial growth was recorded. Throughout the entire period of their life the investigated trees have shown high homogeneity of short-term growth reactions. The sensitivity chronology of the trees was characterized by a high representativeness and a strong high-frequency signal. This may indicate that the investigated trees have shown a large sensitivity to climatic factors.The positive effect on the radial growth of Metasequoia had a cold September in the previous year, and also a cold January, April and May in the year of ring formation. Positive impact on the growth of trees had also the high precipitation occurring in April and August, as well as high air humidity in the spring of the year of ring formation. In the period 1974–2011 fifteen signature years were found. The analysis of the climatic conditions in these years confirms the results of the statistical analyses.

6

The effect of climate on tree-ring chronologies of native and nonnative tree species growing under homogenous site conditions

Feliksik E., Wilczyński S.

Geochronometria

|

2009

|

Vol. 33

49-57

EN

Dendroclimatic studies were carried out in the experimental stands composed of many tree species situated in the Polish part of the Baltic sea-coast. Increment cores were taken from a 100- years old trees of 2 native species: Norway spruce (Picea abies (L.) Karst.), and Scots pine (Pinus sylvestris L.) and 3 nonnative species: Douglas fir (Pseudotsuga menziesii (Mirb.) Franco), Sitka spruce (Picea sitchensis (Bong.) Carr.) and Silver fir (Abies alba Mill.). Thirty trees of each species were cored. The relationships between the diameter increment and the thermal and pluvial conditions during the period from 1925 to 2005 were analyzed on the basis of standardized tree-ring chronologies and climatic data. It was found that precipitation and temperature of the growing season and months preceding that season affected the annual diameter increment of all investigated tree species. The current year winter and early spring temperatures as well as February and August precipitation had a similar effect on the variation of diameter increment of trees. On the other hand thermal and pluvial conditions of the current year June differentiated the increment rhythm of individual species. A very strong negative effect on diameter growth of trees was observed in the case of winter and early spring frosts. Norway spruce turned out to be a species most resistant to low temperatures. The investigated tree species, especially Norway spruce, was susceptible to water deficiency in the soil during spring and summer. In the case of Scots pine a high precipitation in June stimulated its growth. The diameter increments of Douglas fir, Sitka spruce, Scots pine, and Silver fir were more strongly connected with air temperature than with precipitation. So called all-species chronology of tree-ring width, constructed during this study, permitted to verify the factors having a similar effect on growth response of the investigated tree species. It reflected the mutual characteristics of diameter increments of trees of various species.

7

Zastosowanie spektroskopii UV-VIS w analizie optycznej kremów fotoprotekcyjnych

Adamczyk J., Deda A., Wilczyński S., Zdybel M.

Engineering of Biomaterials

|

2009

|

Vol. 12, no. 89-91

147--148

PL

Analizie poddano kremy do opalania dostępne w Polsce. Badano widmo źródła światła po przejściu przez warstwę każdego kremu. Wykazano różnice w krzywych spektralnych dla różnych kremów.

EN

The different sun cream available on polish cosmetic market were studied. The spectra of light source of every cream were investigated. The significant divergence for the different creams spectra curves were observed.

8

Wpływ ogrzewania w temperaturze 180°C na paramagnetyczne właściwości diklofenaku - badania EPR

Ramos P., Pilawa B., Wilczyński S., Czyż K., Adamczyk J.

Engineering of Biomaterials

|

2009

|

Vol. 12, no. 87

7-12

PL

Przeprowadzono badania wolnych rodników powstających w diklofenaku podczas ogrzewania w temperaturze 180°C. Jako technikę badawczą zastosowano spektroskopię elektronowego rezonansu paramagnetycznego (EPR). Dla wyjściowej próbki diklofenaku nie poddanego obróbce termicznej nie obserwowano widm EPR. Asymetryczne linie EPR rejestrowano natomiast w przypadku ogrzewanego diklofenaku. Zbadano wpływ czasu przechowywania na właściwości i koncentrację wolnych rodników w ogrzewanym diklofenaku. Stwierdzono, że w diklofenaku poddanym obróbce termicznej występuje duża ilość wolnych rodników (∼10(19) spin/g). Koncentracja wolnych rodników w ogrzewanym diklofenaku rośnie podczas przechowywania próbki. Oddziaływania wolne rodniki - tkanki mogą być odpowiedzialne za efekty toksyczne w organizmie oraz zmiany struktury biomateriałów. Obróbkę termiczną w przypadku diklofenaku należy więc odrzucić jako metodę sterylizacji leku. W pracy opisano wpływ mocy mikrofalowej na kształt, amplitudę i szerokość linii EPR dikofenaku. Metodą ciągłego nasycenia mikrofalowego linii EPR wykazano, że w diklofenaku zachodzą wolne procesy relaksacji spin-sieć.

EN

Electron paramagnetic resonance (EPR) examinations of free radicals formed in diclofenac heated at 180°C were performed. EPR spectrum for the non-heated sample was not obtained. Asymmetrical EPR lines were measured for the studied heated drug. Properties and free radicals concentration in heated diclofenac during storage of the sample were studied. High amount of free radicals (∼10(19) spin/g) characterizes diclofenac after heating of the sample. Free radicals concentration in heated diclofenac increases with increasing storage time of the sample. Free radicals - tissues interactions may be accompanied by toxic effects in organisms and changes of biomaterial's structure, so thermal sterilization is rather rejected as sterlization process for diclofenac. Influence of microwave power on lineshape, amplitudes and linewidth of EPR spectra was described. Continuous microwave saturation of EPR lines points out that slow spin-lattice relaxation processes exist in the heated diclofenac.

9

Właściwości paramagnetyczne biomateriałów

Pilawa B., Adamczyk J., Zdybel M., Wilczyński S., Ramos P., Czyżyk D., Kościelniak M.

Engineering of Biomaterials

|

2009

|

Vol. 12, no. 89-91

165--167

PL

Paramagnetyczne biomateriały mogą być wysoce reaktywne oraz mogą ulegać destrukcji w wyniku reakcji wolnorodnikowych. W pracy przedstawiono znane z literatury naukowej badania właściwości paramagnetycznych biomateriałów z zastosowaniem spektroskopii elektronowego rezonansu paramagnetycznego (EPR). Wskazano także paramagnetyczne biomateriały, które nie były dotąd analizowane metodą EPR.

EN

Paramagnetic biomaterials may be very reactive and they may be destroyed by free radical reactions. In this work the known from scientific publications electron paramagnetic resonance (EPR) studies of paramagnetic properties of biomaterials are presented. Unexamined by EPR paramagnetic biomaterials were also described.

10

Porównanie właściwości wolnych rodników w streptomycynie sterylizowanej radiacyjnie i termicznie

Wilczyński S., Ramos P., Pilawa B., Ptaszkiewicz M., Swakoń J., Olko P.

Engineering of Biomaterials

|

2009

|

Vol. 12, no. 89-91

170--172

PL

Sterylność substancji leczniczej jest niezwykle istot-na z punktu widzenia bezpieczeństwa farmakoterapii. Sterylizacja leków może powodować powstawanie wolnych rodników. Porównano właściwości wolnych rodników powstających pod wpływem promieniowania termicznego (180°C/30 minut) i promieniowania gamma (25kGy) w streptomycynie. Badania prze-prowadzono przy użyciu techniki elektronowego rezonansu paramagnetycznego EPR na pasmo X. Zarówno dla próbek sterylizowanych termicznie jak i radiacyjnie zarejestrowano szerokie linie EPR. Obydwie metody sterylizacji prowadzą do powstania wysokich koncentracji wolnych rodników (1016–1018 spin/g). Porównanie parametrów linii EPR dla sterylizacji termicznej i radiacyjnej wskazuje na podobne właściwości wolnych rodników w sterylizowanej próbce – niesparowane elektrony zlokalizowane na atomie tlenu. Więcej wolnych rodników, w przypadku zastosowanych parametrów sterylizacji, powstaje w próbkach sterylizowanych radiacyjnie.

EN

Sterility of medical substances plays significant role from the point of view of pharmacotherapy safety. Drugs sterilization can cause free radicals forming. It was compared free radicals properties forming in streptomycin under the influence thermal radiation (180°C/30 minutes) and gamma radiation (25kGy). Presented studies were performed by use of X band electron paramagnetic spectrometer. Both for thermal sterilized samples as well as for radiosterilized broad EPR lines were recorded. Both methods of sterilization lead to forming of high concentrations of free radicals (1016–1018spin/g). Comparing of EPR lines parameters for thermal sterilization and radiosterilization point at similar free radicals properties in the studied samples – unpaired electrons located on oxygen atoms. More free radicals, in case of used sterilization parameters, create in radiosterilized samples.

11

Badania centrów paramagnetycznych melaniny z Sepia officinalis metodą EPR

Chodurek E., Czyżyk D., Pilawa B., Wilczyński S.

Engineering of Biomaterials

|

2009

|

Vol. 12, no. 86

28-32

PL

Przeprowadzono badania właściwości paramagnetycznych biopolimeru melaninowego otrzymanego z Sepia officinalis z zastosowaniem spektroskopii elektronowego rezonansu paramagnetycznego na pasmo X (9,3 GHz). Biopolimer ten jest wykorzystywany w preparatach kosmetycznych. Analizowano kształt i parametry widm EPR centrów paramagnetycznych melaniny zarejestrowanych jako pierwsza pochodna absorpcji. Otrzymano wartości współczynnika rozszczepienia spektroskopowego g, amplitudy, intensywności integralnej i szerokości linii EPR. Wyznaczono koncentrację centrów paramagnetycznych w badanym biopolimerze melaninowym. Stwierdzono podobne widma EPR i właściwości centrów paramagnetycznych melaniny z Sepia officinalis oraz eumaleniny. Zależne od mocy mikrofalowej asymetryczne widma EPR wskazują na złożony charakter układu centrów paramagnetycznych w testowanym biopolimerze. Wykazano, że w melaninie z Sepia officinalis występują głównie o-semichinonowe wolne rodniki. Wolne procesy relaksacji spin-sieć zachodzą w analizowanej melaninie.

EN

Paramagnetic properties of melanin biopolymer from Sepia officinalis were studied by the use of electron paramagnetic resonance spectroscopy (EPR) at X-band (9.3 GHz). This biopolymer is applied in cosmetics. Lineshape and parameters of first-derivative EPR spectra of melanin paramagnetic centers were analysed. g-Factor, amplitude, integral intensity, and linewidth of EPR spectra were obtained. Concentration of paramagnetic centers in melanin biopolymer was determined. EPR spectra of melanin from Sepia officinalis and properties of its paramagnetic centers are similar to those of eumelanin. Asymmetrical EPR spectra dependent on microwave power indicate that complex paramagnetic centers system is characteristic for the tested biopolymer. It was proved that mainly o-semiquinone free radicals exist in melanin from Sepia officinalis. Slow spin-lattice relaxation processes exist in the analysed melanin.

12

Oznaczenie CE a certyfikacja dobrowolna - konkurencja czy synergia

Wilczyński S.

Bezpieczeństwo Przemysłowe

|

2009

|

T. 3

49-52

PL

Przedstawiono wzajemne relacje pomiędzy obowiązkową oceną zgodności wyrobów a certyfikacja dobrowolną. Omówiono zasady prowadzenia certyfikacji dobrowolnej oraz jej znaczenie dla producenta i konsumenta. W konkluzji sformułowano stwierdzenie o wzajemnej synergii certyfikacji dobrowolnej z systemem obowiązkowej oceny zgodności.

13

Tree-ring chronology as a source of information on susceptibility of Sitka spruce to climatic conditions of Pomerania (Northern Poland)

Feliksik E., Wilczyński S.

Geochronometria

|

2008

|

Vol. 30

79-82

EN

This paper presents results concerning climatic conditions affecting diameter growth of Sitka spruce introduced to Baltic Pomerania (Sławno Forest District). A relatively high homogeneity of tree-ring series permitted to construct on their basis the tree-ring chronology of Sitka spruce. A significant positive correlation was found between radial increments of Sitka spruce and air temperatures of winter and spring months (January-April) and a negative relationship between radial increments and temperature of May. This study also showed a distinctly positive correlation between diameter growth and precipitation in July and November of the previous year, and precipitation in February and in summer season (June-August) of the current year. During years with low precipitation in summer or low temperatures in winter and spring all trees produced narrow tree-rings. The proportion of air temperature and precipitation in variation of radial increment of Sitka spruce, expressed by the coefficient of multiple determination, was 52%.

14

Zastosowanie spektroskopii EPR do badania deksametazonu sterylizowanego termicznie

Kościelniak M., Pilawa B., Wilczyński S.

Engineering of Biomaterials

|

2008

|

Vol. 11, no. 81-84

55--56

PL

Spektroskopię elektronowego rezonansu paramagnetycznego (EPR) zastosowano do oceny optymalnych warunków sterylizacji deksametazonu. Sterylizację sproszkowanego leku wykonano w suchym powietrzu w temperaturze 180°C w czasie wynoszącym 30 minut. Celem pracy jest określenie właściwości wolnorodnikowych sterylizowanego deksametazonu. Optymalnym warunkom sterylizacji powinno towarzyszyć powstawanie niewielkiej ilości wolnych rodników w substancji leczniczej, które mogą powodować szereg efektów ubocznych podczas farmakoterapii. Deksametazon jest syntetycznym glikokortykosteroidem z grupy hormonów steroidowych. Wykazuje silne działanie przeciwzapalne i immunosresyjne. Jest silniejszy ok. 20-30 -krotnie przewyższając hydrokortyzon i 4-5 krotnie niż prednizolon. Deksametazon hamuje zapalenie i obrzęk tkanki, dlatego jest używany do leczenia zapaleń o szerokim zakresie chorób auto-immunologicznych takich zapalenie stawów itp. Jest również aplikowany małych ilościach przed lub po zabiegach dentystycznych. W onkologii deksametazon jest podawany w trakcie chemioterapii [1,2]. Strukturę chemiczną deksametazonu przedstawiono na RYSUNKU 1. Pomiary widm wykonano za pomocą spektrometru EPR Firmy RADIOPAN (Poznań) przy modulacji pola magnetycznego wynoszącej 100kHz. Częstotliwość promieniowania mikrofalowego wynosiła 9.3GHz. Widma EPR w postaci pierwszej pochodnej rejestrowano w szerokim zakresie mocy mikrofalowej 0.7- 70mW. Analizowano parametry widm EPR oraz koncentrację wolnych rodników w sterylizowanym leku. Zbadano zmiany koncentracji i parametrów widm EPR wraz ze wzrostem czasu przechowywania leku sterylizowanego w 180°C przez 30 minut. Wyznaczono zależność amplitudy i szerokości linii EPR od mocy mikrofalowej. Analizowano wpływ mocy mikrofalowej na kształt i asymetrię widm EPR. Próbki deksametazonu nie poddane działaniu wysokiej temperatury nie dawały sygnału EPR. Widma EPR deksametazonu sterylizowanego w 180°C przez 30 minut wykazywały złożony charakter (RYS.2). Wskazuje to, że w sterylizowanym deksametazonie występuje kilka rodzajów wolnych rodników. Rejestrowane widma EPR stanowią superpozycję linii składowych pochodzących od poszczególnych typów wolnych rodników. Zbadano wpływ mocy mikrofalowej na amplitudę i szerokość linii EPR termicznie sterylizowanego deksametazonu. Zaobserwowano zmianę kształtu widm EPR wraz z mocą mikrofalową. Wraz ze wzrostem mocy mikrofalowej rośnie amplituda linii EPR deksametazonu. Podobną zależność zarejestrowano dla szerokości linii EPR. Taki charakter zamian wskazuje na jednorodne rozmieszczenie centrów paramagnetycznych w termicznie sterylizowanym deksametazonie (RYS. 3 i 4). Linie EPR różnych grup wolnych rodników nasycają się przy innej mocy mikrofalowej. Wolne rodniki w sterylizowanym deksametazonie są stabilne. Nie obserwowano szybkiego zaniku wolnych rodników z czasem przechowywania próbki. Badania EPR wskazują na niewielką zależność asymetrii linii EPR od mocy mikrofalowej. Moc mikrofalowa nieznacznie wpływa na wszystkie analizowane parametry IA1-A2I, IA1/A2I, IB1-B2I, IB1/B2I wyznaczone w pracy w celu oceny asymetrii linii EPR.

EN

Electron paramagnetic resonance (EPR) spectroscopy was applied to examine optimal sterilization conditions of dexamethasone. Sterilization of powdered dexamethasone was done in dry air at temperature 180°C during the time of 30 minutes. The aim of this work was to determine free radical properties of sterilized dexamethasone. It is expected that optima conditions of sterilization is accompanied by formation of low amount of free radicals in drug which can cause many side effects during pharmacotherapy. Dexamethasone is a potent synthetic member of the glucocorticoid class of steroid hormones. It acts as an anti-inflammatory and immunosuppressant. Its potency is about 20-30 times that of hydrocortisone and 4-5 times of prednisone. Dexamethasone inhibit the inflammatory and the edema of the tissue, so its making useful for the treatment of a wide range of inflammatory and auto-immune conditions such as rheumatoid arthritis ect. It is also given in small amounts before and/or after some forms of dental surgery. In oncology dexamethasone, it is given to cancer patients undergoing chemotherapy [1,2]. Chemical structure of dexamethasone is presented in FIGURE 1. Measurements of spectra were done by the use of EPR spectrometer produced by RADIOPAN Firm (Poznań) with modulation of magnetic field of 100 kHz. Microwave frequency of 9.3GHz was applied. The first-derivative EPR spectra were recorded with microwave power of the wide range of 0.7-70mW. Parameters of EPR spectra and free radical concentration in the sterilized drug were analyzed. Changes of free radical concentration and EPR parameters with increasing of storage time after heating of the drug at 180°C were evaluated. Changes of amplitud es and linewidths of EPR spectra with microwave power were determined. The influence of microwave power on lineshape of EPR spectra and line asymmetry was analyzed. Samples of dexamethasone not heated with high temperature gave no EPR signals. EPR spectra of dexamethasone sterilized in 180°C during 30 minutes reveal complex structure (FIG. 2). It was stated that several types of free radicals exist in the sterilized drug. Its EPR spectra reveal multi-component structure. The recorded EPR spectra are superposition of component lines of the individual types of free radicals. Influence of microwave power on amplitude and linewidths thermally sterilized dexamethasone was tested. Changes of EPR lineshapes with microwave power were observed. Amplitude of EPR line increase with microwave power increasing. Similar relationship for linewidths of EPR lines was recorded. This kind of relationship evidence on homogenous location of paramagnetic centers in thermally sterilized dexam-ethasone (FIG. 3 and 4). EPR lines of the individual groups of free radicals saturate at different microwave powers. Free radicals in sterilized dexamethasone are stabile. EPR studies indicate on small influence of microwave power on line asymmetry. Microwave power only slightly affects on all analyzed parameters IA1-A2I, IA1/A2I, IB1-B2I, IB1/B2I determined to evaluate line asymmetry.

15

Wolne rodniki w sterylizowanym termicznie prednizolonie

Kościelniak M., Wilczyński S., Pilawa B.

Engineering of Biomaterials

|

2008

|

Vol. 11, no. 81-84

61--62

PL

Zbadano układ wolnych rodników powstających w prednizolonie podczas sterylizacji termicznej z zastosowaniem spektroskopii elektronowego rezonansu paramagnetycznego (EPR) na pasmo X (9.3GHz). Celem pracy jest określenie właściwości i koncentracji wolnych rodników generowanych termicznie w prednizolonie. Prednizolon jest glikokortykosteroidem o właściwościach przeciwzapalnych, przeciwalergicznych i immunosupresyjnych. Stanowi pochodną kortyzonu z grupy kortykosteroidów o niskiej aktywności mineralo-kortykoidowej. Prednizolon hamuje zapalenie i obrzęk tkanki, dlatego jest używany do leczenia zapaleń o szerokim zakresie chorób autoimmunologicznych takich jak astma, zapalenie błony naczyniowej oka, zapalenie stawów, wrzodziejące zapalenie jelita grubego, choroba Leśniewskiego-Crohn'a, stwardnienie rozsiane, toczeń rumieniowaty układowy. Jest również używany jako lek immunosupresyjny przy przeszczepie organów oraz w niektórych przypadkach niedoboru adrenaliny-choroba Addisona. Prednizolon jest lekiem steroidowy przygotowywanym również w postaci sterylnych kropli do oczu, używanych w celu redukcji obrzęku, zaczerwienienia, świądu i reakcji alergicznych oczu [1-3]. Strukturę chemiczną prednizolonu przedstawiono na RYSUNKU 1. Sterylizację prowadzono w suchym powietrzu w temperaturze 180°C zgodnie. Lek ogrzewano przez 30 minut. Widma EPR rejestrowano za pomocą spektrometru EPR Firmy RADIOPAN (Poznań) przy modulacji pola magnetycznego wynoszącej 100kHz. Wyznaczono koncentrację wolnych rodników oraz jej zależność od czasu przechowywania próbki. Wyznaczono amplitudę, intensywność integralną i szerokość linii EPR. Analizowano wpływ mocy mikrofalowej na kształt i parametry widm EPR. Dla prednizolonu nie poddanego sterylizacji nie rejestrowano linii EPR. W prednizolonie nie poddanym działaniu wysokiej temperatury nie występują więc trwałe centra paramagnetyczne. Wolne rodniki w analizowanym leku powstają w wyniku obróbki termicznej poprzez zrywanie wiązań chemicznych. Dla prednizolonu sterylizowanego termicznie rejestrowano widma EPR. Widma EPR charakteryzuje wysoka asymetria (RYS. 2), co wskazuje na złożony układ wolnych rodników w substancji leczniczej. Zarejestrowane widmo stanowi szeroką linię EPR, co wskazuje na silne oddziaływania dipolowe w analizowanej próbce. Świadczy to o niewielkich odległościach pomiędzy wolnymi rodnikami w termicznie sterylizowanym prednizolonie. Kształt linii EPR prednizolonu silnie zależy od mocy mikrofalowej. Amplituda linii rośnie wraz z mocą mikrofalową, osiąga wartość maksymalną po czym jaj wartość maleje (Rys. 3). Szerokość linii nieznacznie zmienia się wraz ze wzrostem mocy mikrofalowej (RYS. 4). Świadczy to równomiernym rozmieszczeniu wolnych rodników w próbce - czynnik sterylizujący jednorodnie objął całą objętość próbki. Wolne rodniki w prednizolonie są stabilne, amplituda linii EPR wolno maleje z czasem przechowywania próbki. Niewielki spadek koncentracji wolnych rodników wraz z czasem przechowywania próbki może być związany z oddziaływaniami z paramagnetycznym tlenem atmosferycznym oraz wzajemnej rekombinacjom blisko siebie położonych termicznie wzbudzonych wolnych rodników.

EN

Free radicals formed in prednisolone during thermal sterilization were studied by the use of electron paramagnetic resonance (EPR) spectroscopy at X-band (9.3GHz). The aim of this work was to determine properties and concentration of free radicals thermally created in prednisolone. Prednisolone is glicocorticoids exert anti-inflammatory, anti-allergic and immunosuppressive. It's a corticosteroid drug with predominantly glucocorticoid and low mineralocorticoid activity. Prednisolone inhibit the inflammatory and the edema of the tissue , so its making useful for the treatment of a wide range of inflammatory and auto-immune conditions such as asthma, uveitis, rheumatoid arthritis, ulcerative colitis and Crohn's disease, multiple sclerosis, and Systemic Lupus Erythematosus. It can also be used as an immunosuppressive drug for organ transplants and in cases of adrenal insufficiency (Addison's). Prednisolone is steroid drug prepared also as a sterile ophthalmic suspension, used to reduce swelling, redness, itching, and allergic reactions affecting the eye [1-3]. Chemical structure of prednisolone is show in FIGURE 1. Sterilization was performer in dry air at temperature of 180°C .The drug was heated during 30minutes. EPR spectra were recorded by the EPR spectrometer of RADIOPAN Firm (Poznań) with modulation of magnetic field of 100kHz. Concentration of paramagnetic centers and its dependence on storage time of the sample were determined. Amplitude, integral intensity and linewidth of EPR lines were determined. Influence of microwave power on lineshape and parameters of EPR spectra were examined. EPR lines were not observed for non-sterilized prednisolone. Stabile free radicals do not exist in prednisolone which was not operated at high temperature. Free radicals in the analyzed drug are formed as the result of thermal treatment via the rupturing of chemical bonds. For thermally sterilized prednisolone EPR spectra were measured. The EPR spectra are characterized by high asymmetry, what indicates that complex free radical system exist in the studied drug (FIG. 2). Broad EPR lines were recorded what indicates on strong dipole interactions in analyzed sample. These interactions are characteristic for close located free radicals in thermally sterilized prednisolone. Lineshape of the EPR lines strongly depend on microwave power. Amplitude rises with microwave power increase, reaches maximum value and than decreases (FIG. 3). Only slightly influence of microwave power on EPR linewidth was observed (FIG. 4). It points that free radicals are homogenously spread in the sample - sterilizing factor acts in whole sample volume. Free radicals in prednisolone are stable and amplitude of their EPR lines decrease slowly with increasing time of storage of the sample. Slowly decrease free radical concentration with time increasing during sample storage is probably related with atmospheric paramagnetic oxygen interactions and close situated thermal generated free radicals recombination.

16

Właściwości wolnorodnikowe gamma napromieniowanych stałych postaci leków

Wilczyński S., Pilawa B., Ptaszkiewicz M., Swakoń J., Olko P.

Engineering of Biomaterials

|

2008

|

Vol. 11, no. 81-84

52--54

PL

W nowoczesnej medycynie opracowano i rozwinięto szereg metod wyjaławiania substancji leczniczych. Jedną z nich jest sterylizacja poprzez gamma napromieniowanie. Wyjaławianie za pomocą promieniowania jonizującego jest metodą stosowaną przeważnie w odniesieniu do produktów termolabilnych, ponieważ promieniowanie to, tylko nieznacznie podnosi temperaturę wyjaławianych substancji [1-7]. Metoda ta ma także duże uzasadnienie ekonomiczne, między innymi ze względu na możliwość sterylizacji produktów w ich docelowych opakowaniach. Jest więc coraz szerzej stosowana na międzynarodowym rynku leków [3,6-7]. Jałowość produktu nie jest terminem absolutnym oznaczającym, że prawdopodobieństwo znalezienia na lub/i w nim zdolnego do życia mikroorganizmu wynosi zero. To, jakie produkty można uznać za jałowe, opisują Normy Polskie i Europejskie, normy ISO oraz normy branżowe. Napromieniowanie leków, czy innych produktów medycznych, promieniowaniem jonizującym o odpowiedniej dawce i w odpowiednich warunkach prowadzi do osiągnięcia stanu sterylności [1-4]. Za gamma napromieniowaniem, jako metodą sterylizacji stałych postaci leków, przemawia szereg zalet tej metody. Przede wszystkim izotermiczność procesu wyjaławiania. Gamma napromieniowanie jest procesem, w którym wyjaławiana substancja nie ma bezpośredniego kontaktu z żadnymi odczynnikami chemicznymi. W związku z tym, w finalnie wysterylizowanym materiale nie pozostają żadne zanieczyszczenia chemiczne [7]. Ponadto można napromieniowywać już zapakowane produkty - ze względu na wysokie zdolności przenikania promieniowania gamma - co jest niezwykle korzystne z ekonomicznego punktu widzenia [3,6,7]. Produkty medyczne wyjaławiane radiacyjnie nie są w żadnym stopniu radioaktywne [7]. Za wysoką skutecznością tej metody sterylizacji przemawia fakt, że wszystkie mikroorganizmy są w mniejszym lub większym stopniu wrażliwe na promieniowanie gamma [8]. Pomimo coraz szerszego zastosowania radiosterylizacji, nie ma spójnych przepisów, które precyzyjnie i jednoznacznie regulowałyby zagadnienia radiosterylizacji na międzynarodowym rynku leków. Wymagania dotyczące sterylizacji radiacyjnej są różne wposzczególnych krajach [7]. Według normy PN-EN 552 produkt medyczny powinien być napromieniowany dawką nie mniejszą niż 25kGy, a odpowiednią dawkę sterylizacyjną wybiera główny wytwórca wyrobu medycznego na podstawie prac eksperymentalnych [9]. Ważne jest jednak zwrócić uwagę, że już dawka 25 kGy może powodować zmiany w strukturze chemicznej cząsteczki. Konsekwencją zmiany struktury chemicznej napromieniowanych substancji (niezależnie od pochłoniętej dawki) może być [1]: - zanieczyszczenie sterylizowanej próbki produktami rozkładu, - powstawanie toksycznych pochodnych, - zmiany parametrów farmakokinetycznych sterylizowanej substancji. Każda taka zmiana dyskwalifikuje substancję leczniczą z możliwości sterylizacji radiacyjnej. Wśród produktów rozkładu zanieczyszczających radiacyjnie wyjaławiane substancje mogą znajdować się bardzo niebezpieczne wolne rodniki. Znajomość układu wolnych rodników w substancjach poddanych działaniu promieniowania gamma jest więc niezwykle istotna dla doboru metody i parametrów sterylizacji poszczególnych leków. Metodą, która pozwala na ilościowe i jakościowe pomiary wolnych rodników w gamma napromieniowanych substancjach leczniczych jest spektroskopia elektronowego rezonansu paramagnetycznego (EPR). Widma EPR badanych substancji leczniczych rejestrowano w temperaturze pokojowej dla próbek w powietrzu. Dla przykładowych leków, celem wyjaśnienie wpływu tlenu na charakter zmian w układzie wolnych rodników, rejestrowano widma EPR dla próbek w atmosferze argonu. Pomiary widm EPR badanych leków wykonano za pomocą spektrometru elektronowego rezonansu paramagnetycznego typu SE/Xz modulacją pola magnetycznego 100kHz (RADIOPAN, Poznań). Częstotliwość promieniowania mikrofalowego rejestrowano miernikiem typu MCM 101 (EPRAD, Poznań). Widma EPR rejestrowano w postaci pierwszej pochodnej absorpcji stosując promieniowanie mikrofalowe o mocy wynoszącej 2 mW, dla której nie obserwujemy nasycenia mikrofalowego sygnału. Całkowita moc mikrofalowa wytwarzana przez klistron wynosiła 70 mW. W prezentowanych badaniach próbki zostały gamma napromieniowane przy użyciu aparatu kobaltowego THERATRON 780E zawierającego izotop kobaltu 60Co. Zgodnie z normą PN-EN 552 [9] dawka promieniowania pochłonięta przez wszystkie badane antybiotyki wynosiła 25kGy. Przeprowadzone pomiary wskazują, dawka 25 kGy powoduje powstawanie wolnych rodników niezależnie od substancji leczniczej. Zarejestrowano natomiast wyraźne różnice w koncentracji wolnych rodników dla różnych substancji leczniczych. Przykład mogą stanowić tu pochodne penicyliny (piperacylina, ampicylina, penicylina krystaliczna) gdzie zarejestrowano najniższe koncentracje wolnych rodników oraz antybiotyki aminoglikozydowe (sisomicyna, tobramycyna, paromomycyna), które okazały się najmniej odporne na promieniowanie gamma - najwyższe koncentracje wolnych rodników wśród badanych próbek. Ważną obserwacją płynącą z niniejszych badań jest fakt, że koncentracja wolnych rodników w analizowanych substancjach leczniczych maleje ze wzrostem czasu przechowywania napromieniowanej próbki. Zjawisko to spowodowane jest prawdopodobnie oddziaływaniem z tlenem a jego kinetykę, można satysfakcjonująco opisać funkcją eksponencjalną. Badania wskazują, że spadek koncentracji wolnych rodników w próbce może to być opisany zależnością jednoeksponencjalną - jeden typ wolnych rodników, bądź dwueksponencjalna - dwa typy wolnych rodników. Ocena współczynników występujących w równaniach opisujących zmiany ilościowe w układzie wolnych rodników gamma napromieniowanych substancji leczniczych wskazują, że najszybszy spadek ilości wolnych rodników jest charakterystyczny dla gamma napromieniowanych antybiotyków pochodnych penicyliny: piperacyliny, ampicyliny i penicyliny krystalicznej. Ponadto analiza parametrów spektroskopowych (zależności amplitudy linii i szerokości linii od mocy mikrofalowej) wskazuje, że wolne rodniki w badanych substancjach rozmieszczone są jednorodnie. Metodą ciągłego nasycenia mikrofalowego linii EPR wykazano, że wolne rodniki w badanych lekach poddanych działaniu promieniowania gamma różnią się szybkością procesów relaksacji spin-sieć. Oddziaływania magnetyczne spin-sieć zachodzą stosunkowo najszybciej w penicylinie krystalicznej, ampicylinie i piperacylinie. Dla wszystkich analizowanych leków zarejestrowano stosunkowo szerokie linie EPR. Szerokie linie wskazują na niewielkie odległości pomiędzy wolnymi rodnikami w gamma napromieniowanych lekach.

EN

In modern medicine a number of methods pharmaceutical substances sterilization processes were developed. One of them is gamma irradiation. Radiosterilization is usually used for thermolabile products because gamma rays cases only small temperature rise in sterilized substances [1-7]. This method also brings economic profits because it is possible to sterilize drugs in their final containers. This is the reason why it is more actively used now that any time in international market of drugs [3,6-7]. Sterility is not absolute term mining that probability finding on or/and in it viable forms of life equals zero. Which products can be defined as sterile are described by Polish Norms, European Norms, ISO norms and brand norms. Irradiation of dugs or other medical products by gamma rays in proper dose and conditions leads to its sterility [1-4]. Radiosterilization as a method of solid form of drugs sterilization has a lot of advantages. First of all isothermal course of sterilization process. During gamma irradiation sterilize substance has no direct contact with chemical compounds. This is the reason why in finally sterilized material there is no chemical contaminations [7]. Besides it is possible to sterilized finally packed products - because of high penetrating abilities - what is very advantageous for economic point of view [3,6,7]. Products sterilized by irradiation are not radioactive [7]. This method is so efficient because all microorganisms are more or less radiosensitive [8]. Though more frequent using radiosterilization there are no compact regulation which unequivocally and precisely regulate radiosterilization problems on international market of drugs. Radiosterilization requirements are varied in different countries [7]. According to PN-EN 552 norm medical product should be irradiated with dose at least 25 kGy, and proper sterilization dose is chosen by main product producer based on experimental works [9]. But it is important that even dose of 25kGy can cause changes in chemical structure of molecule. Changes of chemical structure irradiated molecule can result with (independently from absorbed dose): - decontamination of sterilized sample with degradation products - creating toxic derivatives - changes of pharmacokinetics parameters in sterilized substance. Every such change disables medical substance from possibility of radiosterilization. Among decomposition products contaminating radiosterilized substances very dangerous free radicals can be present. Information about free radicals systems in radiosterilized substances is very important to determine method and parameters drug sterilization. EPR spectroscopy is method which brings information about types and amount of free radicals in radiosterilized drugs. EPR spectra of studied drugs were recorded at room temperature. For exemplary drugs, to explain influence oxygen on free radicals system changes, EPR spectra were recorded in argon atmosphere. Measurements of spectra were done by the use of electron paramagnetic resonance spectrometer SE/X type produced by RADIOPAN Firm (Poznań) with modulation of magnetic field of 100kHz. Microwave frequency was evaluated using MCM 101 frequency recorder produced by RADIOPAN - Poznań. The first-derivative EPR spectra were recorded with low microwave power 2mWto avoid the microwave saturation. Total microwave power produced by klystron was about 70mW. In presented studies samples were gamma irradiated by THERATRON 780E containing isotope 60Co. According to PN-EN 552 norm dose of gamma irradiation absorbed by all samples were 25kGy. The performed spectroscopic studies shows that dose of 25kGy generate free radicals in all tested substances. Visible differences in free radicals concentrations in different substances were observed. For example the lowest free radicals concentrations characterize irradiated penicillin derivatives: piperacillin, ampicillin and crystal penicillin and the highest free radicals concentrations - only a slight resistant against gamma irradiation were obtained for irradiated aminoglycoside antibiotics: sisomicin, tobramycin, and paromomycin. It is important that free radicals concentrations in the studied gamma irradiated antibiotics decrease with increasing of storage time. Interactions with oxygen may be responsible for decrease of free radicals concentrations and kinetics of this phenomena can be describe by expotential functions. Performed studies point that free radicals concentrations decay in irradiated sample can by described by expotential function - one type of free radicals in the sample or by biexpotential function - two types of free radicals in irradiated sample. Evaluation of parameters describing free radicals amount changing with storage time increasing in gamma irradiated substances point that the fastest decrease of free radicals concentrations is characteristic for penicillin derivatives: piperacillin, ampicillin and crystal penicillin. Besides EPR spectra parameters analysis (influence of microwave power on amplitude and linewidth of EPR lines) indicate on free radicals homogenous distribution. It was stated, using continuously microwave power saturation method, that free radicals in studied gamma irradiated drugs differ with spin - lattice relaxation processes. The fastest spin - lattice magnetic interactions proceed in piperacillin, ampicillin and crystal penicillin. For all analyzed drags relatively broad EPR lines were recorded. Broad EPR lines point out on small distance between free radicals in gamma irradiated drugs.

17

Ocena koncentracji, trwałości i typu wolnych rodników powstających w tramadolu pod wpływem wysokiej temperatury

Pilawa B., Wilczyński S., Ramos P., Tomasik A.

Engineering of Biomaterials

|

2008

|

Vol. 11, no. 81-84

63--64

PL

Wpływ wysokiej temperatury na substancje biologicznie czynne jest szczególnie istotny w kontekście termicznej sterylizacji leków. Wysoka temperatura, zabójcza dla mikroorganizmów, może powodować zrywanie się wiązań chemicznych a co za tym idzie powstawanie produktów rozpadu. Wśród produktów rozpadu powstających pod wpływem działania wysokiej temperatury w substancjach leczniczych szczególne miejsce zajmują wolne rodniki. Ich wyjątkowa pozycja wynika z faktu, iż nawet niewielkie koncentracje wolnych rodników mogą powodować niebezpieczne następstwa podczas farmakoterapii zanieczyszczonymi substancjami leczniczymi. Ważny jest fakt, że wolne rodniki mogą negatywnie wpływać na pacjenta nawet w bardzo niewielkich stężeniach. Dotyczy to zwłaszcza leków podawanych parenteralnie, między innymi tramadolu. Tramadol jest syntetycznym lekiem przeciwbólowym o opioidowym i nieopioidowym mechanizmie działaniu [1-2]. Metodą, która pozwala na ilościowe oraz jakościowe pomiary wolnych rodników w termicznie sterylizowanych lekach jest spektroskopia elektronowego rezonansu paramagnetycznego EPR. Sterylizację termiczną tramadolu wykonano w suszarce z wymuszonym obiegiem powietrza w temperaturze 180°C. Czas sterylizacji wynosił 30 minut. Próbki miały postać sproszkowaną. Pomiary EPR wykonano za pomocą spektrometru elektronowego rezonansu paramagnetycznego na pasmo X (9.3GHz) produkcji RADIOPAN - Poznań. Zastosowano modulację pola magnetycznego wynoszącą 100kHz. Częstotliwość promieniowania mikrofalowego rejestrowano miernikiem MCM 101 produkcji RADIOPAN - Poznań. Widma EPR rejestrowano w postaci pierwszej pochodnej absorpcji przy wysokim tłumieniu 15dB, aby uniknąć nasycenia mikrofalowego linii. Całkowita moc mikrofalowa wytwarzana przez klistron wynosiła około 2.2mW. Wyznaczono następujące parametry widm EPR: amplitudę linii, szerokość linii oraz współczynnik rozszczepienia spektroskopowego g. Określono również koncentrację wolnych rodników oraz ich stabilność. Wzorcem zewnętrznym służącym wyznaczeniu koncentracji wolnych rodników w termicznie sterylizowanym tramadolu była ultramaryna. Natomiast wzorcem pomocniczym na trwale umieszczonym we wnęce rezonansowej był kryształ rubinu. Określono także wpływ mocy mikrofalowej na podstawowe parametry widm EPE - amplitudę i szerokość linii EPR. Dla tramadolu nie poddanego obróbce termicznej, nie obserwowano widm EPR. Oznacza to, że w badanej substancji leczniczej nie występują trwałe centra paramagnetyczne. Widma EPR badanego leku sterylizowanego w temperaturze 180°C stanowią asymetryczne szerokie linie (RYS. 1), co wskazuje na silne oddziaływania magnetyczne spin-spin w sterylizowanym termicznie tramadolu. Oddziaływania te poszerzają linie EPR i są charakterystyczne dla wolnych rodników położonych blisko siebie w strukturze molekularnej leku. Zarejestrowano wpływ mocy mikrofalowej na amplitudę i szerokość linii EPR. Taki charakter zmian (RYS. 2) wskazuje, że wolne rodniki w termicznie sterylizowanym tramadolu są rozmieszczone jednorodnie w całej objętości próbki. Zaobserwowano wpływ czasu przechowywania na koncentracje wolnych wodników (proporcjonalną do wartości amplitudy linii EPR) w termicznie sterylizowanym tramadolu (RYS. 3). Ilość wolnych rodników maleje w kolejnych dniach pomiarowych. Zjawisko to może być związane z procesami rekombinacji pomiędzy blisko siebie położonymi wolnymi rodnikami oraz interakcji z paramagnetycznym tlenem atmosferycznym. Nie zaobserwowano wpływu czasu przechowywania na szerokość linii EPR tramadolu. Wyznaczono współczynnik rozszczepienie spektroskopowego g świadczący o typie wolnych rodników znajdujących się w próbce. Otrzymany wynik g=0,0027 sugeruje, że niesparowane elektrony zlokalizowane są na atomach tlenu. Nie zaobserwowano wpływu czasu przechowywania na średni współczynnik rozszczepienia spektroskopowego g. Wszystkie przedstawione dane wskazują, że wysoka temperatura (180°C) powoduje generowanie się dużej ilości wolnych rodników. Asymetryczne, złożone linie EPR wskazują na istnienie kilku typów wolnych rodników w tramadolu poddanemu obróbce termicznej. Poszerzenie dipolowe linii EPR sugerują niewielkie odległości pomiędzy wolnymi rodnikami. Nasycenie mikrofalowe widm EPR wskazuje na jednorodne rozmieszczenie wolnych rodników w sterylizowanym termicznie tramadolu. Wraz z czasem przechowywania koncentracja wolnych rodników maleje.

EN

Influence of high temperature on biologic active substances is particularly important in context of thermally sterilized drugs. High temperature, lethal for microorganisms, can cause cleavage of chemical bonds and consequent degradation products forming. Among degradation products formed under the influence of high temperature, free radicals are particularly important. Its special status result from fact that even very few free radicals concentrations can cause dangerous sequences during contaminated substances pharmacotherapy. It is important that free radicals even in very few concentrations can have negative influence on patients. It concerns especially parenterally administrated drugs, inter alia tramadole. Tramadole is a synthetic drug that acts analgesic with opioid and non-opioid effect [1,2]. EPR spectroscopy brings information about types and amount of free radicals in thermally sterilized drugs. Thermal sterilization of tramadole was performed in hot air oven with air circulating at 180°C. Sterilization was performed during 30 minutes. Powdered samples were analyzed. Measurements of EPR spectra were done by the use of EPR spectrometer produced by RADIOPAN Firm (Poznań). Modulation of magnetic field of 100kHz was applied. Microwave frequency was evaluated using MCM 101 frequency recorder produced by RADIOPAN - Poznań. The first-derivative EPR spectra were recorded with high microwave power attenuation 15dB to avoid the microwave saturation. Total microwave power produced by klystron was about 2.2mW. The following EPR parameters were determined: amplitude, linewidth and g-factor. Free radicals concentration and stability were also evaluated. Ultramarine was used as reference of paramagnetic centers concentration. A ruby crystal, permanently placed in resonance cavity, was the second reference. Influence of microwave power on basic EPR parameters: amplitude and linewidth of EPR lines were tested. For not heated tramadole EPR spectra were not observed. It indicates absence of stabile paramagnetic centers in initial substance. EPR spectra of the studied drug sterilized at 180°C have asymmetric, broad lines what indicates strong spin-spin magnetic interactions in thermally sterilized tramadole. These interactions causing broadening EPR lines and are characteristic for close located free radicals in molecular structure of the drug. Influence of microwave power on EPR line amplitude was observed. This kind of relationship indicates that free radicals in thermally sterilized tramadole are homogenously located in whole sample volume. Influence of sample storage on free radicals concentration (proportionally to amplitude value) was observed. This phenomenon can be related with recombination processes between close located to each other free radicals and interactions with paramagnetic oxygen molecules. Influence of time of storage on EPR linewidths was not observed. g-factor, free radical type determining, was evaluate. Determined result g=2.0027, suggest that unpaired electrons are located on oxygen atoms. Influence of time of storage on average g - factor value was not observed. All presented data point that high temperature (180°C) cause big amount of free radicals creating. Asymmetric, complex EPR lines indicate on few types of free radicals existing in tra- madole expose to high temperature. Dipole boarded EPR lines suggest little distance between free radicals. Microwave saturation of EPR lines indicates homogeneous distribution of free radicals in thermally sterilized tramadole. Free radicals concentration decrease with increasing time of storage.

18

Badania wolnych rodników polimerów melaninowych w produktach kosmetycznych z zastosowaniem spektroskopii elektronowego rezonansu paramagnetycznego

Chodurek E., Czyżyk D., Pilawa B., Wilczyński S.

Engineering of Biomaterials

|

2008

|

Vol. 11, no. 81-84

59--60

PL

Przeprowadzono badania wolnych rodników występujących w polimerach melaninowych stosowanych w kosmetologii i medycynie estetycznej [1-2]. Wolne rodniki posiadają niesparowane elektrony, które powodują ich wysoką aktywność biochemiczną. Paramagnetyczne melaniny [3-9] mogą odpowiadać za reakcje wolnorodnikowe zachodzące w komórkach skóry oddziałujących z kosmetykiem. Reakcjom wolnorodnikowym mogą towarzyszyć efekty toksyczne w tkankach. Wiedza o właściwościach wolnych rodników w melaninach jest więc bardzo ważna z medycznego punktu widzenia. Celem niniejszej pracy jest określenie koncentracji i właściwości wolnych rodników w polimerach melaninowych oraz ich oddziaływań z innymi składnikami kosmetyku. Jako technikę eksperymentalną zastosowano spektroskopię elektronowego rezonansu paramagnetycznego (EPR) na pasmo X (9.3GHz) (RYS. 1). Dla badanych próbek wyznaczono koncentrację wolnych rodników, współczynnik rozszczepienia spektroskopowego g, amplitudę, intensywność integralną oraz szerokość linii EPR. Jako wzorzec koncentracji zastosowano ultramarynę i kryształ rubinu (RYS. 2). Widma EPR melanin rejestrowano w szerokim zakresie mocy mikrofalowych wynoszącym 0.7-70W. Widma EPR melanin są szerokimi asymetrycznymi liniami. Przykładowe widmo EPR modelowej eumelaniny - DOPA-melaniny pokazano na RYS. 3. Badania metodą EPR wykazały, że w polimerach melaninowych występują głównie o-semichinonowe wolne rodniki o niesparowanym elektronie zlokalizowanym na atomie tlenu. Otrzymano charakterystyczne dla tego rodzaju wolnych rodników wartości współczynnika rozszczepienia spektroskopowego z zakresu 2.0045-2.0050. Silne sygnały EPR rejestrowano zarówno dla melaniny syntetycznej jak i naturalnej. Wysoka koncentracja wolnych rodników w analizowanych polimerach jest rzędu 1018-1019 spin/g. Nasycenie mikrofalowe widm EPR wskazuje na jednorodne rozmieszczenie wolnych rodników w polimerach melaninowych. Wolne rodniki w melaninach są położone blisko siebie, co powoduje poszerzenie ich linii EPR. Wykazano, że wolne rodniki melanin oddziałują ze innymi składnikami kosmetyków. Dowodem wskazującym na w/w oddziaływania jest zmiana parametrów widm EPR melaniny w zależności od środowiska fizykochemicznego, w którym polimery te występują.

EN

Free radicals existing in melanin polymers used in cosmetology and esthetical medicine were examined [1-2]. Free radicals contain unpaired electrons, which causes their high biochemical activity. Paramagnetic melanin [3-9] may be responsible for free radical reactions in skin cells interacting with the cosmetic. Free radical reactions may be accompanied by toxic effects in tissues. Knowledge about free radical properties in melanins is very important from medical point of view. The aim of this works is to determine concentration and properties of free radicals in melanin polymers and their interactions with others components of cosmetic. Electron paramagnetic resonance spectroscopy (EPR) at X-band (9.3GHz) was applied as the experimental technique (FIG. 1). For the analysed samples free radical concentration, g factor, amplitude, integral intensity and linewidth od EPR spectra were determined. Ultramarine and a ruby crystal were used as the references for free radical concentration (FIG. 2). EPR spectra of melanin samples were measured at the wide range of microwave power of 0.7-70mW. EPR spectra of melanin were the broad asymmetric lines. EPR studies point out that o-semiquinone free radicals with unpaired electrons localized on oxygen atoms mainly exist in melanin polymers. g-Values characteristics for this type of free radicals in the range 2.0045-2.0050 were obtained. Strong EPR signals were recorded for both synthetic and natural melanin. High free radical concentration in the analyzed polymers is about 1018-1019 spin/g. Microwave saturation of EPR spectra indicates homogeneous distribution of free radicals in melanin polymers. Free radicals in melanins are nearly located, what causes broadening of their EPR lines. It was pointed out that melanin free radicals interact with others components of cosmetics. The interactions are stated by changes of parameters of melanin EPR spectra relative to their physicochemical environment.

19

Analiza układu centrów paramagnetycznych w termicznie sterylizowanym diklofenaku

Pilawa B., Ramos P., Wilczyński S., Czyż K.

Engineering of Biomaterials

|

2008

|

Vol. 11, no. 81-84

57--58

PL

Wolne rodniki mogą powstawać m.in. w procesie fotolizy, radiolizy, termolizy i sonolizy oraz w wybranych reakcjach chemicznych [1-3]. Termoliza jest procesem polegającym na hemolitycznym rozpadzie wiązania kowalencyjnego w cząsteczce w wyniku zaabsorbowanej energii cieplnej [2,3]. Zjawisko takie może zachodzić podczas termicznej sterylizacji leków, a produkty rozpadu cząsteczki, w tym szczególnie niebezpieczne wolne rodniki, mogą zanieczyszczać sterylizowaną substancję leczniczą. Wolne rodniki zawarte w substancji leczniczej mogą powodować w organizmie efekty toksyczne. Nie znane są właściwości wolnych rodników w większości sterylizowanych substancji leczniczych. W niniejszej pracy wykonano analizę układu wolnych rodników w sterylizowanym termicznie diklofenaku. Diklofenak należy do grupy niesteroidowych leków przeciwzapalnych - NLPZ [4]. Wykazuje silne działanie przeciwzapalne, przeciwbólowe, przeciwgorączkowe. Diklofenak wiąże się z dwoma izoformami cyklooksygenazy (COX1 i COX 2) poprzez co blokuję syntezę prozapalnych prostaglandyn z kwasu arachidono- wego. Techniką pozwalającą na ocenę koncentracji wolnych rodników zanieczyszczających termicznie sterylizowane substancje lecznicze jest spektroskopia elektronowego rezonansu paramagnetycznego EPR. Pomiary EPR wykonano za pomocą spektrometru elektronowego rezonansu paramagnetycznego na pasmo X (9.3GHz) produkcji RADIOPAN-Poznań. Zastosowano modulację pola magnetycznego wynoszącą 100kHz. Częstotliwość promieniowania mikrofalowego rejestrowano miernikiem MCM 101 produkcji RADIOPAN-Poznań. Widma EPR rejestrowano w postaci pierwszej pochodnej absorpcji przy wysokim tłumieniu 15B, aby uniknąć nasycenia mikrofalowego linii. W pracy wykonano badania wolnych rodników w diklofenaku sterylizowanym termicznie. Sterylizację termiczną leku prowadzono w sterylizatorze z wymuszonym obiegiem powietrza w temperaturze180oC. Próbkę ogrzewano w czasie 30 minut. Dla diklofenaku wyjściowego nie poddanego obróbce termicznej nie rejestrowano widm EPR. Oznacza to, że w badanej substancji leczniczej nie występują wolne rodniki. Widma EPR diklofenaku ogrzewanego w temperaturze 180°C charakteryzowała wysoka asymetria. W pracy zbadano zmiany tej asymetrii w zależności od stosowanej mocy mikrofalowej. Zdefiniowano następujące parametry asymetrii poddane analizie: A1/A2, A1-A2, B1/B2, B1-B2. Zasady wyznaczania parametrów asymetrii pokazano na RYSUNKU 1. Na RYSUNKU 1 a i b przedstawiono zależność parametrów A1/A2 i B1/B2, od mocy mikrofalowej wyrażonej w jednostkach względnych (M/M0). Widać wyraźnie, że parametry te zależą w znacznym stopniu od mocy mikrofalowej. Wszystkie zbadane parametry maleją ze wzrostem mocy mikrofalowej. Zmiana parametrów asymetrii kształtu linii EPR wskazuje na występowanie więcej niż jednej grupy wolnych rodników w sterylizowanym termicznie diklofenaku. Średni współczynnik rozszczepienia spektroskopowe¬go g wynoszący 2,0027 świadczy, że niesparowane elektrony zlokalizowane są na atomach tlenu. Zarejestrowano również wpływ mocy mikrofalowej na podstawowe parametry linii EPR termicznie sterylizowanego diklofenaku. Amplituda linii EPR rośnie ze wzrostem mocy mikrofalowej, osiąga wartość maksymalną, a następnie maleje ze wzrostem mocy mikrofalowej. Szerokość linii EPR diklofenaku rośnie ze wzrostem mocy mikrofalowej. Zależności te są charakterystyczne dla wolnych rodników rozmieszczo¬nych jednorodnie w próbce. Oznacza to, że wykonany proces sterylizacji termicznej powoduje generowanie wolnych rodników w całej objętości próbki. Otrzymane wyniki badań spektroskopowych z wykorzystaniem metody elektronowego rezonansu paramagnetycznego wskazują na silne oddziaływania magnetyczne spin-spin w sterylizowanym diklofenaku. Oddziaływania te poszerzają linie EPR (ABpp=0,80mT) i są charakterystyczne dla wolnych rodników położo¬nych blisko siebie w strukturze molekularnej leku. Przeprowadzone analizy pozwalają wyciągnąć następujące wnioski: sterylizacja termiczna diklofenaku w temperaturze 180°C powoduje powstawanie wolnych rodników w leku. Wolne rodniki nie występują w diklofenaku nie poddanym sterylizacji. Zmian asymetrii linii EPR wraz ze wzrostem mocy mikrofalowej jest charakterystyczna dla złożonego układu wolnych rodników w próbce. Wolne rodniki w sterylizowanym termicznie diklofenaku są rozmieszczone jednorodnie, na co wskazuje charakter zmian parametrów linii EPR wraz ze wzrostem mocy mikrofalowej. Wolne rodniki w sterylizowanym termicznie diklofenaku są rozmieszczone blisko siebie, na co wskazuje poszerzenie dipolowe linii EPR. W diklofenaku sterylizowanym termicznie zachodzą wolne procesy relaksacji spin- sieć. Spektroskopia EPR jest metodą przydatną do oceny właściwości wolnordnikowych sterylizowanego termicznie diklofenaku.

EN

Free radicals can be generated in photolysis, radiolysis, thermolysis and sonolysis processes and during some chemical reactions [1-3]. Thermolysis is defined as homolytic dissociation of covalent bond as result of thermal energy absorption [2,3]. This phenomenon can proceed during thermal drag sterilization, and degradation products, especially dangerous free radicals, can decontaminate of medicinal substance. Free radicals in remedial substance can cause toxic effects in human body. Properties of free radicals in the most of sterilized medicinal substances are unknown. In the present study free radicals system of thermally sterilized diclofenac was performed. Diclofenac belongs to non-steroidal anti-inflammatory drug (NSAID) [4]. Diclofenac has analgesic, antipyretic and anti-inflammatory activities. Diclofenac binds to and chelates both isoforms of cyclooxygenase (COX-1 and COX-2), thereby blocking the conversion of arachidonic acid (AA) to pro-inflammatory prostaglandins. Electron paramagnetic resonance spectroscopy (EPR) was applied as the experimental technique to evaluate concentration of free radicals decontaminating thermally sterilized medicinal substance. Measurements of EPR spectra were done by the use of EPR spectrometer at X-band (9.3GHz) produced by RADIOPAN Firm (Poznań). Modulation of magnetic field of 100kHz was applied. Microwave frequency was evaluated using MCM 101 frequency recorder produced by RADIOPAN - Poznań. The first-derivative EPR spectra were recorded with high microwave power attenuation 15dB to avoid the microwave saturation. In the present study free radicals in thermally sterilized diclofenac were studied. Thermal sterilization of the drug was performed in hot air oven with air circulating at 180°C. Sample was heated during 30 minutes. Samples of diclofenac not heated with high temperature gave no EPR signals. It indicates that stabile free radicals do not exist in initial medicinal substance. The EPR spectra of high temperature operated diclofenac are characterize by high asymmetry. In present study dependence of asymmetry on microwave power was investigated. Following parameters of asymmetry were analyzed: A1/A2, A1-A2, B1/B2, B1-B2. Principles of asymmetry parameters determination were performed on FIGURE 1. On FIGURE 1 dependence of EPR lines A1/A2 (a) and B1/B2 parameters on microwave power M/M0 in relative units stated were performed. It was shown that these parameters strongly depend on microwave power. Changes of asymmetry line parameters indicates presence of a few types of free radicals in thermally sterilized diclofenac. Mean g-factor with 2.0027 value indicates that unpaired electrons are located on oxygen atoms. Influence of microwave power on basis EPR parameters for thermally sterilized diclofenac was recorded. Amplitude rises with microwave power increase, reaches maximum value and than decreases with microwave power increase. This kind of relationship indicates that free radicals are homogenously spread in whole sample. It means that thermal sterilization processes generate free radicals in whole volume of the sample. Received spectroscopic results obtained by electron paramagnetic spectroscopy application indicates on strong spin-spin magnetic interactions in sterilized diclofenac. This interactions causing broadening EPR lines (ABpp= 0,80 m T) are characteristic for close located free radicals in molecular structure of the drug. The results of the conducted studies allow the statement that: thermal sterilization at 180°C produce free radicals in diclofenac. Free radicals do not exist in non-sterilized diclofenac. Changes of line asymmetry are characteristic for complex free radicals system in the sample. Changes of EPR line parameters indicate on homogenous spread of free radicals in thermally sterilized diclofenac. Broadening EPR lines inform that free radicals are close located to each other. Slowly spin-lattice relaxation processes proceed in thermally sterilized diclofenac. EPR spectroscopy is useful technique to evaluation free radicals properties in thermally sterilized diclofenac.

20

Local chronologies and regional diversity of dendrochronological signal of Douglas fir in Poland

Wilczyński S., Feliksik E.

Geochronometria

|

2007

|

Vol. 26

69-80

EN

In Poland, 50 sites of Douglas fir were selected for which tree-ring chronologies were computed. Douglas fir in different parts of Poland has a specific increment rhythm, on the basis of which the four homogeneous dendrochronological zones were distinguished. The first zone (I) comprises Pomerania, Baltic coast, Warmia, and Mazuria (lowlands of northern Poland), the second zone (II) - Great Poland, Lower Silesia (lowlands of central Poland), the third zone (III) - the Sudetes and the Carpathian mountains, and the fourth zone (IV) - foothills of the Carpathians Mts., Roztocze, and the Świętokrzyskie Mts. (uplands of southern Poland). These areas are called the dendroclimatic zones because different thermo-pluvial conditions of the summer season were a cause of diversification of the Douglas fir increment rhythm, and in consequence of its chronology. A high similarity of site chronologies of a given region permitted to construct regional tree-ring chronologies for respective zones. Thermal conditions of the winter season (February - March) were the factor most strongly and similarly affecting radial increment of Douglas fir populations in the entire territory of Poland. This factor caused that all chronologies showed many similar traits in their progress. This fact permitted to construct the supra-regional (all-Polish) tree-ring chronology for this tree species. It comprises the period from 1900 to 2000, and it is a good standard for dating Douglas fir wood samples originating from the area of Poland.