Per- and polyfluoroalkyl substances (PFAS) are organic synthetic compounds used in several industries because of their unique properties and thermal and chemical stability. Perfluorooctanesulfonic acid (PFOS) and perfluorooctaonic acid (PFOA) are two of the most prominent PFAS that are undegradable and accumulate in nature. To study the impact of PFOS and PFOA on the liver in a controlled environment, organoids can be used. A sensitive and selective LC-MS/MS method for individual and simultaneous analysis of PFOS and PFOA in liver organoid media and equipment used in organoid analyses was developed. For detection of low concentrations, ability to analyse complex organoid samples, and limit background contamination, a solid phase extraction (SPE) column, automatic filter (AFFL) and a trap column was included. The AFFL-SPE-LC-MS/MS was optimised efficiently through Design of Experiment (DoE) regarding the loading phase in the LC and six MS parameters for PFOS and PFOA. Validation was controlled against Eurachem’s guideline showing high sensitivity, detecting LOD at 6 pg/mL. The method demonstrated high repeatability with an RSD below 8 % for most samples. Simultaneous analysis of PFOS and PFOA demonstrated high selectivity. Nevertheless, the method showed low intermediate precision and varying reliability, as well as persistent background contamination limiting detection of lower concentrations. The method was fit for purpose and allowed rapid analysis of PFOS and PFOA in organoid media and equipment used in organoid analyses. Result from studies of PFAS in liver organoids through analysis with this method can aid in understanding the connection between PFAS and metabolic diseases. / Populärvetenskaplig sammanfattning Per- och polyfluorerade alkylsubstanser (PFAS) är en grupp av människoskapta, syntetiska ämnen med unika egenskaper. Dessa egenskaper gör att de är olja- och vattenavvisande, och har många applikationsområden. De finns i textiler, livsmedelsförpackningar, brandsläckningsskum och andra industriprodukter. De är väldigt termiskt och kemisk stabila, vilket gör att de inte bryts ner och därmed ackumulerar i miljön. Flera studier har också visat koppling mellan PFAS och många kroniska sjukdomar, som hormonstörningar, cancer, immunsuppression och metabolt associerad fettlever (MAFLD, tidigare nonalkoholisk fettlever (NAFLD)). Kopplingen mellan MAFLD och PFAS har fått mycket uppmärksamhet då levern har visats sig vara ett målorgan för PFAS. Eftersom PFAS är ihärdiga, har ett komplicerat spridningsbeteende och ackumulerar i naturen är det svårt att studera kopplingen mellan MAFLD och PFAS i en kontrollerad miljö. För att studera effekten av PFAS kan man använda organoider, laboratorieodlade 3D modeller gjord från stamceller för att imitera ett äkta organ.    Någon av de mest omtalade PFAS ämnen är perfluoroktansyra (PFOA) och perfluoroktansulfonat (PFOS), vilket är fokus för detta arbete. Leverorganoiderna kan utsättas för PFOS och PFOA, och mediet de ligger i kan extraheras och studeras med konventionella analytiska metoder för att få en bild av hur PFAS påverkar levern. I detta arbete vill analysen ske via vätskekromatografi med masspektrometri som detektion (LC-MS/MS). Med LC-MS/MS separeras den studerade molekylen, analyten från lösningen baserat på dess kemiska egenskaper. Analyten detekteras baserat på dess massa, mer bestämd massa/laddning-fördelningen (m/z). För att anpassa LC-MS metoden till injektion av komplexa organoidprover inkluderades ett automatiskt filter (AFFL) samt ett extra automatiskt separationssteg med en kolonn med fastfasextraktion (SPE). I övrigt ger SPE möjligheten att små mängder PFAS kan uppkoncentreras och fokuseras på kolonnen, vilket ger en sensitiv metod som kan detektera låga koncentrationer. SPE och AFFL implementerades båda för att bättre kunna separera och detektera PFOS och PFOA från andra ämnen, samt filtrera bort föroreningar och stora molekyler som kan skada LC-MS/MS instrumentet i längden. Då PFAS hopar upp sig i vår omgivning, visade det sig att kontamination av PFAS från systemet blev en utmaning under metodutvecklingen. Därför implementerades PFAS fritt utstyr, samt en extra kolonn för att fånga PFAS från systemet och på så sätt minska bakgrundskontaminationen som detekterades.    AFFL-SPE-LC-MS/MS metoden optimerades via en maskininlärningsbaserad optimeringsmetod baserad på parametrar i LC och MS. Metoden baserar sig på att, med tre värden för varje parameter, uppger programmet ett antal experiment som måste utföras för att kunna beräkna ett optimalt värde för varje parameter. Med resultatet från experimenten kan modellen matematiskt, genom en Bayes baserat Gaussian modell, uppskatta optimala värden för metoden. På så sätt kunde metoden optimeras systematiskt och tidseffektivt.    Innan rutinanvändning måste den optimerade metoden valideras. Validering blev gjord genom at följa Eurachem’s riktlinjer. Metoden visade hög repeterbarhet, selektivitet och riktighet. Den har hög sensitivitet, och kan detektera låga mängder, men bakgrundskontaminationen kunde inte elimineras totalt, och gör att man måste korrigera för detta i rutinanalyser. Komplexiteten av AFFL-SPE-LC-MS/MS med flera kolonner och filter gjorde att metoden visade låg robusthet och behövde justeras ofta. AFFL-SPE-LC-MS/MS metoden gör det möjligt att snabbt studera PFOS och PFOA i leverorganoider och utstyr använt i organoidanalyser, och kan bidra i forskningen för att bättre förstå hur PFAS påverkar levern. / Health Effects of Persistent Organic Pollutants

In the production of paper, the quality of the pulp is an important factor both for the productivity and for the final quality. Reliable real-time measurements of pulp quality are therefore needed. One way is to use acoustic or vibration sensors that give information-rich signals and place the sensors at suitable locations in a pulp production line. However, these sensors are not selective for the pulp properties of interest. Therefore, advanced signal processing and multivariate calibration are essential tools. The current work has been focused on the development of calibration routes for extraction of information from acoustic sensors and on signal processing algorithms for enhancing the information-selectivity for a specific pulp property or class of properties. Multivariate analysis methods like Principal Components Analysis (PCA), Partial Least Squares (PLS) and Orthogonal Signal Correction (OSC) have been used for visualization and calibration. Signal processing methods like Fast Fourier Transform (FFT), Fast Wavelet Transform (FWT) and Continuous Wavelet Transform (CWT) have been used in the development of novel signal processing algorithms for extraction of information from vibrationacoustic sensors. It is shown that use of OSC combined with PLS for prediction of Canadian Standard Freeness (CSF) using FFT-spectra produced from vibration data on a Thermo Mechanical Pulping (TMP) process gives lower prediction errors and a more parsimonious model than PLS alone. The combination of FFT and PLS was also used for monitoring of beating of kraft pulp and for screen monitoring. When using regular FFT-spectra on process acoustic data the obtained information tend to overlap. To circumvent this two new signal processing methods were developed: Wavelet Transform Multi Resolution Spectra (WT-MRS) and Continuous Wavelet Transform Fibre Length Extraction (CWT-FLE). Applying WT-MRS gave PLS-models that were more parsimonious with lower prediction error for CSF than using regular FFT-Spectra. For a Medium Consistency (MC) pulp stream WT-MRS gave predictions errors comparable to the reference methods for CSF and Brightness. The CWT-FLE method was validated against a commercial fibre length analyzer and good agreement was obtained. The CWT-FLE-curves could therefore be used instead of other fibre distribution curves for process control. Further, the CWT-FLE curves were used for PLS modelling of tensile strength and optical parameters with good results. In addition to the mentioned results a comprehensive overview of technologies used with acoustic sensors and related applications has been performed. / Vid framställning av pappersprodukter är kvaliteten på massan en viktig faktor för produktiviteten och kvalitén på slutresultatet. Det är därför viktigt att ha tillgång till tillförlitliga mätningar av massakvalitet i realtid. En möjlighet är att använda akustik- eller vibrationssensorer i lämpliga positioner vid enhetsoperationer i massaprocessen. Selektiviteten hos dessa mätningar är emellertid relativt låg i synnerhet om mätningarna är passiva. Därför krävs avancerad signalbehandling och multivariat kalibrering. Det nu presenterade arbetet har varit fokuserat på kalibreringsmetoder för extraktion av information ur akustiska mätningar samt på algoritmer för signalbehandling som kan ge förbättrad informationsselektivitet. Multivariata metoder som Principal Component Analysis (PCA), Partial Least Squares (PLS) and Orthogonal Signal Correction (OSC) har använts för visualisering och kalibrering. Signalbehandlingsmetoderna Fast Fourier Transform (FFT), Fast Wavelet Transform (FWT) och Continuous Wavelet Transform (CWT) har använts i utvecklingen av nydanande metoder för signalbehandling anpassade till att extrahera information ur signaler från vibrations/akustiska sensorer. En kombination av OSC och PLS applicerade på FFT-spektra från raffineringen i en Termo Mechnaical Pulping (TMP) process ger lägre prediktionsfel för Canadian Standard Freeness (CSF) än enbart PLS. Kombinationen av FFT och PLS har vidare använts för monitorering av malning av sulfatmassa och monitorering av silning. Ordinära FFT-spektra av t.ex. vibrationssignaler är delvis överlappande. För att komma runt detta har två signalbehandlingsmetoder utvecklats, Wavelet Transform Multi Resolution Spectra (WT-MRS) baserat på kombinationen av FWT och FFT samt Continuous Wavelet Transform Fibre Length Extraction (CWT-FLE) baserat på CWT. Tillämpning av WT-MRS gav enklare PLS-modeller med lägre prediktionsfel för CSF jämfört med att använda normala FFT-spektra. I en annan tillämpning på en massaström med relativt hög koncentration (Medium Consistency, MC) kunde prediktioner för CSF samt ljushet erhållas med prediktionsfel jämförbart med referensmetodernas fel. Metoden CWT-FLE validerades mot en kommersiell fiberlängdsmätare med god överensstämmelse. CWT-FLE-kurvorna skulle därför kunna användas i stället för andra fiberdistributionskurvor för processtyrning. Vidare användes CWT-FLE kurvor för PLS modellering av dragstyrka samt optiska egenskaper med goda resultat. Utöver de nämnda resultaten har en omfattande litteratursammanställning gjorts över området och relaterade applikationer. / QC 20100629

Do metal particles (including particles of pure metals, alloys, metal oxides and compounds) pose a hazard or risk to human health? In the light of this question, this thesis summarizes results from research conducted on metal particles, and describes the elaboration and implementation of an in vitro test methodology to study metal release from particles through corrosion and dissolution processes in synthetic biological media relevant for human exposure through inhalation/ingestion and dermal contact. Bioaccessible metals are defined as the pool of released metals from particles that potentially could be made available for absorption by humans or other organisms. Studies of bioaccessible metals from different metal particles within this thesis have shown that the metal release process is influenced by material properties, particle specific properties, size distribution, surface area and morphology, as well as the chemistry of synthetic biological test media simulating various human exposure scenarios. The presence of metal particles in proximity to humans and the fact that metals can be released from particles to a varying extent is the hazard referred to in the title. The bioavailable metal fraction of the released metals (the fraction available for uptake/absorption by humans through different exposure routes) is usually significantly smaller than the bioaccessible pool of released metals, and is largely related to the chemical form and state of oxidation of the released metals. Chemical speciation measurements of released chromium for instance revealed chromium to be complexed to its non-available form in simulated lung fluids. Such measurements provide an indirect measure of the potential risk for adverse health effects, when performed at relevant experimental conditions. A more direct way to assess risks is to conduct toxicological in-vitro testing of metal particles, for instance on lung cell cultures relevant for human inhalation. Induced toxicity of metal particles on lung cells includes both the effect of the particles themselves and of the released metal fraction (including bioaccessible and bioavailable metals), the latter shown to be less predominant. The toxic response was clearly influenced by various experimental conditions such as sonication treatment of particles and the presence of serum proteins. Thorough characterization of metal particles assessing parameters including chemical surface composition, degree of agglomeration in solution, size distribution, surface area and morphology was performed and discussed in relation to generated results of bioaccessibility, bioavailability and induced toxicity. One important conclusion was that neither the surface composition nor the bulk composition can be used to assess the extent of metals released from chromium-based alloy particles. These findings emphasize that information on physical-chemical properties and surface characteristics of particles is essential for an in-depth understanding of metal release processes and for further use and interpretation of bioaccessibility data to assess hazard and reduce any risks induced by human exposure to metal particles. / QC 20100803

High Performance Liquid Chromatography (HPLC) is a widely used tech-nique both for detecting and purifying substances in academy and in the industry. In order to facilitate the use of, and knowledge in HPLC, character-ization of stationary phases is of utmost importance. Tailor made characteri-zation methods and workflows are steadily increasing the speed and accura-cy in which new separation systems and methods are developed. In the field fundamental separation science and of preparative chromatography there is always the need for faster and more accurate methods of adsorption isotherm determination. Some of that demand are met with the steadily increase of computational power, but the practical aspects on models and methods must also be further developed. These nonlinear characterization methods will not only give models capable of describing the adsorption isotherm but also actual values of local adsorption energies and monolayer saturation capacity of an individual interaction sites etc.The studies presented in this thesis use modern alkali stable stationary phas-es as a model phase, which will give an insight in hybrid materials and their separation mechanism. This thesis will include an update and expansion in using the Elution by Characteristic Points (ECP) method for determination of adsorption isotherms. The precision is even further increased due to the ability to use slope data as well as an increase in usability by assigning a set of guidance rules to be applied when determine adsorption isotherms having inflection points. This thesis will further provide the reader with information about stationary phase characterization and the power of using existing tech-niques; combine them with each other, and also what the expansion of meth-ods can revile in terms of precision and increased usability. A more holistic view of what benefits that comes with combining a non-linear characteriza-tion of a stationary phase with more common linear characterization meth-ods are presented.

Chronic pain affects 20 % of the global population, causes suffering, is difficult to treat, and constitutes a large economic burden for society. So far, the characterization of molecular mechanisms of chronic pain-like behaviors in animal models has not translated into effective treatments. In this thesis, consisting of five studies, pain patient biofluids were analyzed with modern proteomic methods to identify biomarker candidates that can be used to improve our understanding of the pathophysiology chronic pain and lead to more effective treatments. Paper I is a proof of concept study, where a multiplex solid phase-proximity ligation assay (SP-PLA) was applied to cerebrospinal fluid (CSF) for the first time. CSF reference protein levels and four biomarker candidates for ALS were presented. The investigated proteins were not altered by spinal cord stimulation (SCS) treatment for neuropathic pain. In Paper II, patient CSF was explored by dimethyl and label-free mass spectrometric (MS) proteomic methods. Twelve proteins, known for their roles in neuroprotection, nociceptive signaling, immune regulation, and synaptic plasticity, were identified to be associated with SCS treatment of neuropathic pain. In Paper III, proximity extension assay (PEA) was used to analyze levels of 92 proteins in serum from patients one year after painful disc herniation. Patients with residual pain had significantly higher serum levels of 41 inflammatory proteins. In Paper IV, levels of 55 proteins were analyzed by a 100-plex antibody suspension bead array (ASBA) in CSF samples from two neuropathic pain patient cohorts, one cohort of fibromyalgia patients and two control cohorts. CSF protein profiles consisting of levels of apolipoprotein C1, ectonucleotide pyrophosphatase/phosphodiesterase family member 2, angiotensinogen, prostaglandin-H2 D-isomerase, neurexin-1, superoxide dismutases 1 and 3 were found to be associated with neuropathic pain and fibromyalgia. In Paper V, higher CSF levels of five chemokines and LAPTGF-beta-1were detected in two patient cohorts with neuropathic pain compared with healthy controls. In conclusion, we demonstrate that combining MS proteomic and multiplex antibody-based methods for analysis of patient biofluid samples is a viable approach for discovery of biomarker candidates for the pathophysiology and treatment of chronic pain. Several biomarker candidates possibly reflecting systemic inflammation, lipid metabolism, and neuroinflammation in different pain conditions were identified for further investigation. / Uppsala Berzelii Technology Centre for Neurodiagnostics

Vid blodgivning donerar blodgivare blod frivilligt. Blodet kan sedan användas inom sjukvården för exempelvis blodtransfusion, vilket kräver blodprodukter kompatibla med patienten. Förekomst av leukocyter i blodprodukter medför en ökad risk för febrila transfusionsreaktioner hos transfunderade patienter. Därför krävs det att vid framställning leukocytreducera blodprodukter och utföra kvalitetskontroll. Med analysen B-leukocytpartikelkoncentration (LPK) kan totalantalet leukocyter i helblod beräknas. Flödescytometri är en metod som kan analysera optiska och fluorescerande egenskaper hos exempelvis celler i en suspension, vilket kan användas för att kvantifiera cellantal. BD Leucocount™-Kit (BD Biosciences) är avsett för flödescytometrisk analys av antalet kvarvarande leukocyter i leukocytreducerade blodprodukter. Vid framställning av blodprodukter ska helblodspåsen vila vid rumstemperatur i minst 3 timmar efter blodgivning. I Falun används antingen ett dagsprogram där produktion sker samma dag som blodgivningen, eller ett övernattningsprogram där produktion sker dagen därpå. Prover från 505 kontrollerade erytrocytenheter, samlade i Falun, har påvisat en skillnad i leukocytkoncentration beroende på vilket program som använts. Anledningen till att erytrocytenheternas leukocytinnehåll skiljer sig är inte känt. Syftet med denna studie är därav att undersöka om vilotiden har någon effekt på leukocytkoncentrationen i helblodspåsar. LPK varierade mellan helblodspåsarna. Ett ökande leukocytantal observerades över tid i majoriteten av helblodspåsar, inklusive medelvärde. Däremot kunde inte hypotesprövning påvisa statistisk signifikans. Hypotesen om att leukocytantalet ökar över tid går emot grundläggande hematologi. Utifrån resultaten i denna studie kan inte hypotesen bevisas. Vidare studier bör genomföras. / During blood donation, blood donors donate blood voluntarily. The blood can then be used in healthcare for, for example, blood transfusions, which requires blood products compatible with the patient. The presence of leukocytes in blood products increases the risk of febrile transfusion reactions in transfused patients. Therefore, leukocyte-reduction in blood products is necessary during production. Each blood center must perform quality control on produced blood products. With the analysis B-leukocyte particle concentration (LPK), the total number of leukocytes in whole blood can be calculated. Flow cytometry is a method that can analyze the optical and fluorescent properties of, for example, cells in a suspension, which can be used to quantify cell numbers. The BD Leucocount™-Kit (BD Biosciences) is intended for flow cytometric analysis of the number of leukocytes remaining in leukocyte-reduced blood products. When producing blood products, the whole blood bag should rest at room temperature for at least three hours after the donation. In Falun, either a day program is used where production takes place on the same day as the blood was donated, or an overnight program where production takes place the next day. Samples from 505 controlled erythrocyte units, collected in Falun, have shown a difference in leukocyte concentration depending on the program used. The reason why the leukocyte content of erythrocyte units differs is not known. The purpose of this study is therefore to investigate whether the resting period has any effect on the leukocyte concentration in whole blood bags. The LPK varied between the whole blood bags. An increasing leukocyte count was observed over time in most of the whole blood bags. However, hypothesis testing did not show statistical significance. The hypothesis that leukocyte counts increase goes against basic hematology. Based on the results of this study, the hypothesis cannot be proven. Further studies should be conducted. / <p>Vårdförbundet tilldelade Leo Svahn stipendium 2021 för <em>bästa kandidatuppsats inom biomedicinsk laboratorievetenskap</em>.</p>