The “as eaten” method to measure the Total Dietary Fibre content and an in vitro fermentation with colon bacteria were successfully coupled to see if fibre fractions have a prebiotic effect. Similar growth pattern for modified starch, FOS and GOS were observed (Fig A). The qPCR results indicate a significant stimulation of the growth of gut bacteria by FOS and GOS and in lesser extent by the modified starch (Fig.C). Future experiments will compare the qPCR data with metagenomic analysis of in vitro and in vivo experiments.
New approach methodologies predicting human cardiotoxicity are of interest to support or even replace in vivo-based drug safety testing. The present study presents an in vitro–in silico approach to predict the effect of inter-individual and inter-ethnic kinetic variations in the cardiotoxicity of R- and S-methadone in the Caucasian and the Chinese population. In vitro cardiotoxicity data, and metabolic data obtained from two approaches, using either individual human liver microsomes or recombinant cytochrome P450 enzymes (rCYPs), were integrated with physiologically based kinetic (PBK) models and Monte Carlo simulations to predict inter-individual and inter-ethnic variations in methadone-induced cardiotoxicity. Chemical specific adjustment factors were defined and used to derive dose–response curves for the sensitive individuals. Our simulations indicated that Chinese are more sensitive towards methadone-induced cardiotoxicity with Margin of Safety values being generally two-fold lower than those for Caucasians for both methadone enantiomers. Individual PBK models using microsomes and PBK models using rCYPs combined with Monte Carlo simulations predicted similar inter-individual and inter-ethnic variations in methadone-induced cardiotoxicity. The present study illustrates how inter-individual and inter-ethnic variations in cardiotoxicity can be predicted by combining in vitro toxicity and metabolic data, PBK modelling and Monte Carlo simulations. The novel methodology can be used to enhance cardiac safety evaluations and risk assessment of chemicals.
MULTIFILE
Development of novel testing strategies to detect adverse human health effects is of interest to replace in vivo-based drug and chemical safety testing. The aim of the present study was to investigate whether physiologically based kinetic (PBK) modeling-facilitated conversion of in vitro toxicity data is an adequate approach to predict in vivo cardiotoxicity in humans. To enable evaluation of predictions made, methadone was selected as the model compound, being a compound for which data on both kinetics and cardiotoxicity in humans are available. A PBK model for methadone in humans was developed and evaluated against available kinetic data presenting an adequate match. Use of the developed PBK model to convert concentration–response curves for the effect of methadone on human-induced pluripotent stem cell-derived cardiomyocytes (hiPSC-CM) in the so-called multi electrode array (MEA) assay resulted in predictions for in vivo dose–response curves for methadone-induced cardiotoxicity that matched the available in vivo data. The results also revealed differences in protein plasma binding of methadone to be a potential factor underlying variation between individuals with respect to sensitivity towards the cardiotoxic effects of methadone. The present study provides a proof-of-principle of using PBK modeling-based reverse dosimetry of in vitro data for the prediction of cardiotoxicity in humans, providing a novel testing strategy in cardiac safety studies.
MULTIFILE
Chemical preservation is an important process that prevents foods, personal care products, woods and household products, such as paints and coatings, from undesirable change or decomposition by microbial growth. To date, many different chemical preservatives are commercially available, but they are also associated with health threats and severe negative environmental impact. The demand for novel, safe, and green chemical preservatives is growing, and this process is further accelerated by the European Green Deal. It is expected that by the year of 2050 (or even as soon as 2035), all preservatives that do not meet the ‘safe-by-design’ and ‘biodegradability’ criteria are banned from production and use. To meet these European goals, there is a large need for the development of green, circular, and bio-degradable antimicrobial compounds that can serve as alternatives for the currently available biocidals/ preservatives. Anthocyanins, derived from fruits and flowers, meet these sustainability goals. Furthermore, preliminary research at the Hanze University of Applied Science has confirmed the antimicrobial efficacy of rose and tulip anthocyanin extracts against an array of microbial species. Therefore, these molecules have the potential to serve as novel, sustainable chemical preservatives. In the current project we develop a strategy consisting of fractionation and state-of-the-art characterization methods of individual anthocyanins and subsequent in vitro screening to identify anthocyanin-molecules with potent antimicrobial efficacy for application in paints, coatings and other products. To our knowledge this is the first attempt that combines in-depth chemical characterization of individual anthocyanins in relation to their antimicrobial efficacy. Once developed, this strategy will allow us to single out anthocyanin molecules with antimicrobial properties and give us insight in structure-activity relations of individual anthocyanins. Our approach is the first step towards the development of anthocyanin molecules as novel, circular and biodegradable non-toxic plant-based preservatives.
Biomassa afkomstig van stedelijk groenbeheer is grondstof voor biocascadering van benutbare biomassa componenten. Planten bevatten waardevolle inhoudstoffen die als grondstof kunnen dienen voor onder andere farmaceutica, cosmetica, voeding, veevoer, chemie, biomaterialen en bio-energie. Stedelijk groen draagt bij aan kwaliteit van leven voor burgers en biodiversiteit in de stad. Introductie van kwalitatief hoogwaardig stedelijk groen met multifunctionele eigenschappen ten aanzien van stedelijk klimaatsverbetering is op dit moment niet haalbaar vanwege de hoge kosten van aanleg en onderhoud. Het op meerdere manieren benutten van stedelijk snoeimateriaal en het circulair maken van de mineralen kringloop moet het mogelijk maken kosteneffectieve hoogwaardige beplantingen in de stedelijke ruimte te realiseren. Het groenbeheers bedrijf Ecorridors BV en het farmaciebedrijf Syncom BV hebben samen met het Kenniscentrum Biobased Economie (KCBBE) van de Hanzehogeschool Groningen onderzoek gedaan naar de ontwikkeling van nieuwe circulaire supply-chains voor het aanvoeren, extraheren en benutten van plantinhoudstoffen uit biomassa snoeimateriaal voor farmaceutische, cosmetische en nutraceutische toepassingen waarbij restmaterialen worden gecomposteerd en weer teruggebracht in de kringloop.Het project heeft het proof-of-principle van deze ideeën aangetoond en er indicatieve business-plannen voor ontwikkeld. Concreet zijn de mogelijkheden voor supply chains op basis van taxus, verfbrem en hondsroos onderzocht. Taxus is grondstof voor paclitaxel een cytostatica die in de chemotherapie van kanker wordt benut. Hanzehogeschool heeft groen extractie proces op basis van een superkritisch CO2 hiervoor ontwikkeld. Verfbrem is grondstof voor de anti-aging fytosterol genisteine. Genisteine in huidverzorgingsproducten stimuleert de aanmaak van huideigen collageen en verhoogt daarmee de huidelasticiteit. Hanzehogeschool heeft een superkritisch CO2 extractieproces hiervoor ontwikkeld en zowel met behulp van in vitro als in vivo testen de werking van cosmetica met genisteine gedemonstreerd. De derde keten is op basis van rozebottels van de hondsroos. Rozebottels zijn rijk aan antioxidanten in het vruchtvlees en olie in het zaad. Voor beide ingrediënten heeft de Hanzehogeschool superkritische extractieprocessen ontwikkeld. Toepassingen hiervoor zijn in voeding (antioxidant) en in cosmetica (olie).De voorlopige business-cases van al deze grondstoffen zien er veel belovend uit. Bij realisatie van deze business-cases dragen de project partners bij aan verder vergroenen en circulair maken van onze economie en samenleving. Vervolgonderzoek waarbij onder andere ook wordt gekeken naar de hoeveelheid microverontreinigingen in het materiaal moet uitwijzen of deze ketens ook daadwerkelijk gerealiseerd kunnen worden.
Lupineschillen (lupine zaadhuid) zijn een reststroom van lupineverwerking. Lupineschillen vormen 25% van de totale biomassa van de lupineboon, terwijl sojaschillen slechts 5% van de totale biomassa van de sojaboon zijn. Er zijn onvoldoende rendabele toepassingen voor lupineschillen waardoor de rentabiliteit van de lupine supply chain achter blijft bij de veel competitievere soja supply chain. Lupineschillen zijn rijk aan de actieve stof lupeol waarvan recent farmaceutische en cosmetische anti-aging werkingen zijn vastgesteld, waaronder anti-tumor werking. Lupeol komt naast lupine ook in hoge concentraties voor in berkenbast. Berkenbast bevat bovendien een chemische voorloper van lupeol namelijk betuline. Recentelijk is er een chemische syntheseroute ontwikkeld voor lupeol op basis van betuline. Als deze syntheseroute kosteneffectief is, dan kan deze route de ontwikkeling van nieuwe toepassingen van lupineschillen blokkeren.Het doel van deze studie is het opstellen van een circulair ontwerp voor lupeol extractie uit twee reststromen met behulp van superkritische CO2 extractie en de kosteneffectiviteit van deze circulaire ontwerpen met elkaar vergelijken voor het selecteren van het meest optimale proces voor lupeol extractie en/of synthese. Bovendien worden mogelijke cosmetische anti-aging effecten van lupeol getest.Met behulp van superkritische CO2 extractie is het mogelijk om lupeol kosteneffectief uit lupineschillen te extraheren. De alternatieve syntheseroute van lupeol uit betuline zoals deze in de wetenschappelijke literatuur was gepubliceerd bleek niet reproduceerbaar te zijn. Patentliteratuur leverde een reproduceerbare syntheseroute. Vergelijking van de twee routes was nog niet mogelijk vanwege de lage omzetting efficiënties van de syntheseroute. Daarnaast zijn er mogelijke intellectuele eigendom issues. De effectiviteit van lupeol is in vitro en in vivo getest. Hieruit bleek dat lupeol in tegenstelling tot de literatuur minimale effecten had op huidcellen. De huidelasticiteit bij proefpersonen nam enigszins toe na gebruik van een cosmetische formulering met lupeol.Uit onze studie is gebleken dat we kosteneffectief lupeol kunnen extraheren met behulp van superkritische CO2, dat de alternatieve routes voor lupeol synthese nog niet mogelijk zijn en dat we enige anti-aging effecten van lupeol hebben kunnen vinden bij toepassing in cosmetische producten.
