Reports of declining insect populations suggest that more research focusing on this phenomenon is needed, especially in pollinator insects. Climate change, habitat destruction, and usage of certain pesticides have all been implicated in insect decline. Neonicotinoid pesticides are highly toxic to bees, can have drastic sub-lethal effects on behavior, and are persistent in the environment; likewise, they have been implicated as a major factor affecting bee populations. However, there are limited studies on native bees regarding their interactions with neonicotinoids, even regarding simple questions such as exposure levels. In this study, we aimed to assess concentrations of common neonicotinoids in native bees and soils from a threatened habitat in our region, the Black Belt Prairie, by using a modified QuEChERS LC/MS-MS protocol. Our results showed that specific taxa of native bees- Bombus spp., Xylocopa spp., and Mellissodes spp. (Family: Apidae)- were exposed to neonicotinoids. In contrast, no concentration of neonicotinoids was detected in our soil samples.

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京都大学 / 新制・論文博士 / 博士(薬科学) / 乙第13485号 / 論薬科博第5号 / 新制||薬科||17(附属図書館) / 京都大学大学院薬学研究科薬科学専攻 / (主査)教授 石濱 泰, 教授 松﨑 勝巳, 教授 土居 雅夫 / 学位規則第4条第2項該当 / Doctor of Pharmaceutical Sciences / Kyoto University / DFAM

An optimized method for the chiral resolution of enantiomers of amino acids in bacterial supernatants is reported. This LC-MS/MS method is performed using a chiral Teichoplanin LC column and does not require sample clean up or chemical derivitization. This method allows for the determination of the relative amounts of the D and L enantiomers of 20 proteinogenic amino acids. The detection limits and response factors for the 20 amino acids were determined. Calibrations over three orders of magnitude showed least squares coefficient values (R^2) greater than 0.996 for eighty percent of the amino acids and greater than 0.992 for the remainder. The amino acids and their enantiomers were identified based on their retention times and their unique Multiple Reaction Monitoring (MRM) transitions for each amino acid. L-Aspartic acid-2,3,3-d3 was used as the internal standard. Cultures of Sinorhizobium meliloti (a nitrogen-fixing soil bacterium) were grown on minimal media; thus, all amino acids were biosynthesized by the bacterium. After centrifugation, supernatants were freeze dried, reconstituted in a small volume of methanol/water with internal standard and injected onto the LC column. The amino acids detected in the bacterial supernatant and the concentrations of the enantiomers were reported as the L and D isomers respectively: arginine [L, 12.6 ± 3.1 μg/L; D, 10.1 ± 3.2 μg/L], serine [L, 7.2 ± 1.16 μg/L; D, n.d.], threonine [L, n.d.; D, 11.2 ± 2.7 μg/L] and valine [L, 15.5 ± 4.3 μg/L; D, 11.3 ± 3.7 μg/L], where the term n.d. means below detection limit. The limits for detection for all amino acids ranged from 1.3 μg/L - 5.1 μg/L. In media with no added phosphate, the amino acid profiles changed somewhat under these stress conditions. Arginine was no longer detected while alanine and proline were now observed; the concentrations of the amino acids were: alanine [L, 7.7 ± 1.2 μg/L; D, 13.4 ± 2.5 μg/L], proline [L, n.d.; D, 8.63 ± 1.3 μg/L], serine [L, 7.6 ± 1.2 μg/L; D, n.d.], threonine [L, n.d.; D, 10.2 ± 3.2 μg/L] and valine [L, 11.6 ± 2.3 μg/L; D, 10.1 ± 3.1 μg/L]. These data represent the mean values of three independent bacterial growth experiments conducted over a 3 month period; the data came from the analysis of five separate aliquots from each growth experiment. The percent standard deviation for these data ranged from 15% to 33% and averaged 24%. Under both the normal and stressed growth conditions of S. meliloti produced the L enantiomer of serine, the D enantiomer of threonine and racemic valine. While racemic arginine was observed under normal growth conditions, levels were below detection under stressed conditions; under stress conditions only the D enantiomer of proline was observed while alanine was found in 1:2, L:D ratio. / Thesis / Master of Science (MSc)

No / Piperacillin, a potent ß-lactam antibiotic, is effective in a large variety of Gram+ and Gram¿ bacterial infections but its administration is limited to the parenteral route as it is not absorbed when given orally. In an attempt to overcome this problem, we have synthesized a novel series of charged liposaccharide complexes of piperacillin comprising a sugar moiety derived from d-glucose conjugated to a lipoamino acid residue with varying side-chain length (cationic entity) and the piperacillin anion. A complete multiple reaction monitoring LC¿MS/MS method was developed to detect and characterize the synthesized complexes. The same method was then successfully applied to assess the in vitro apparent permeability values of the charged liposaccharide complexes in Caco-2 monolayers. / BBSRC

Die Rückstandsanalytik tierischer Lebensmittel ist eine anspruchsvolle Aufgabe aufgrund des hohen Lipidanteils der Proben sowie des sich stetig vergrößernden Wirkstoffspektrums. Heutzutage werden für die Probenaufarbeitung die DFG S 19 Methode, mit der vorrangig unpolare Analyten nachgewiesen werden und zunehmend die QuEChERS Methode eingesetzt, die insbesondere auf die Erfassung polarer Pestizide abzielt. In dieser Arbeit wurde eine moderne Multirückstandsmethode für Hühnereier entwickelt, um sowohl gas- als auch flüssigkeitschromatographisch (GC, LC) erfassbare Wirkstoffe zu analysieren. Dazu gehören unpolare PCBs, Pyrethroide und Organochlorpestizide, aber auch polarere Organophosphate, Triazole und Carbamate. Das Verfahren basiert auf der Extraktion mittels Matrix Solid Phase Dispersion, der Reinigung auf Grundlage einer modifizierten Gelpermeationschromatographie (GPC) und zwei verschiedenen Festphasenextraktionen (SPEs) für GC- und LC-erfassbare Pestizide sowie der Quantifizierung mittels GC- und LC-MS/MS. Dünnschichtchromatographisch wurde die effektive Entfernung hochmolekularer Lipide durch die modifizierte GPC und niedrigmolekularer Fette durch die SPEs belegt. Laut der für Ei durchgeführten Validierung erfüllten 164 der 172 untersuchten Pestizide und alle sechs PCBs die Leistungskriterien für die amtliche Rückstandskontrolle - zumeist am niedrigsten validierten Level (5 µg/kg bzw. 0,5 µg/kg). Ausnahmen bildeten sehr polare LC-Pestizide (z.B. Aminopyralid, Clopyralid, MCPA, Quinmerac) und pH-Wert-abhängige GC-Analyten (Nicotin, Tolylfluanid, Dichlofluanid), die auch mit den etablierten Verfahren schwierig zu analysieren sind. Weiterhin verdeutlichte die erfolgreiche Untersuchung von verschiedenen Ringversuchsmaterialien, dass die ursprünglich für Eier entwickelte Methode auch für mageres Geflügelfleisch und Sahne genutzt werden kann. Gegenüber den etablierten Verfahren wies die neue Methode deutliche Vorzüge auf. So belegte die Dünnschichtchromatographie, dass mit der neuen Methode Cholesterin, aber auch freie Fettsäuren besser abgetrennt werden als mit den etablierten Verfahren. Die neue Methode verbrauchte im Vergleich zur DFG S 19 Methode 46 % weniger Lösungsmittel und ermöglichte eine Verdopplung des Probendurchsatzes innerhalb von 8 h. Zudem eignete sich das entwickelte Verfahren laut den Validierungsdaten für GC-Analyten deutlich besser als die QuEChERS Methode und etwas besser als die DFG S 19 Methode (v.a. für Pyrethroide). Hinsichtlich der LC-Analyten unterschieden sich die neue und die QuEChERS Methode nur bei wenigen Analyten. Mit dem neuen Verfahren konnten folglich im Gegensatz zu den etablierten Methoden sowohl unpolare GC- als auch polare LC-Analyten sicher erfasst werden.