Desenvolupament d'hidrogels superficials que contenen motius d'adhesió cel·lular

Projecte de recerca elaborat a partir d’una estada al Departament d’Enginyeria Química del Massachusetts Institute of Technology entre abril i octubre del 2006. S’ha dissenyat i sintetitzat uns nous films polimèrics, amb aplicacions en l’àmbit de l’enginyeria de teixits, utilitzant la tècnica anomenada iCVD (initiated Chemical Vapor Deposition), prèviament desenvolupada pel grup receptor. Es tracta d’uns hidrogels superficials de gruix controlable, que incorporen un monòmer fluorat, el qual s’havia estudiat extensament en el grup d’origen. Aquest monòmer es caracteritza per reaccionar molt fàcilment amb pèptids, de manera que aquests queden units covalentment a la superfície. Diferents estratègies pel desenvolupament d’aquests copolímers han estat avaluades, tant des del punt de vista purament sintètic com de la pròpia aplicació. Les condicions de polimerització han estat optimitzades i els hidrogels s’han caracteritzat químicament per tècniques espectroscòpiques (FTIR, XPS), i físicament per angle de contacte i el·lipsometria. D’aquesta manera, s’ha estudiat la capacitat dels hidrogels d’absorbir aigua i alhora augmentar el seu gruix, depenent de la quantitat d’agent reticulant introduït i de la incorporació del nou monòmer. A continuació, s’han optimitzat les condicions de reacció d’aquestes superfícies amb pèptids que incorporen una molècula fluorescent, la qual permet detectar fàcilment per microscòpia de fluorescència si la reacció ha tingut lloc. Una vegada la plataforma ha estat posada a punt, s’han iniciat assajos cel·lulars tant amb fibroblasts embriònics de ratolí com amb cèl·lules humanes umbilicals. Els resultats preliminars suggereixen una morfologia diferent de les cèl·lules segons si es cultiven sobre films modificats amb pèptids que promouen l’adhesió cel·lular o sobre les seves seqüències permutades no actives. Però, el més interessant és que també s’han observat certes diferències depenent si els films contenen el component hidrogel o no, fet que suggeriria un paper actiu d’aquests noves superfícies en el comportament cel·lular.

Posada a punt i validació de l'anàlisi d'urea en llet crua mitjançant IR per transformada de Fourier

L’objectiu principal d’aquest projecte és posar a punt el mètode d’anàlisi d’urea en llet crua de vaca mitjançant la tècnica d’Infraroig per Transformada de Fourier (Fourier Transform Infrared Spectroscopy, FTIR). S’haurà de portar a terme la validació del mètode per FTIR (seguint els criteris de la ISO 17025) mitjançant la comparació amb el mètode de referència utilitzat actualment al laboratori.

Study of chemical modification of alkaline lignin by the glyoxalation reaction

In this study, glyoxalated alkaline lignins with a non-volatile and non-toxic aldehyde, which can be obtained from several natural resources, namely glyoxal, were prepared and characterized for its use in wood adhesives. The preparation method consisted of the reaction of lignin with glyoxal under an alkaline medium. The influence of reaction conditions such as the molar ratio of sodium hydroxide-to-lignin and reaction time were studied relative to the properties of the prepared adducts. The analytical techniques used were FTIR and 1H-NMR spectroscopies, gel permeation chromatography (GPC), differential scanning calorimetry (DSC), and thermogravimetric analysis (TGA). Results from both the FTIR and 1H-NMR spectroscopies showed that the amount of introduced aliphatic hydroxyl groups onto the lignin molecule increased with increasing reaction time and reached a maximum value at 10 h, and after they began to decrease. The molecular weights remained unchanged until 10 h of reaction time, and then started to increase, possibly due to the repolymerization reactions. DSC analysis showed that the glass transition temperature (Tg) decreased with the introduction of glyoxal onto the lignin molecule due to the increase in free volume of the lignin molecules. TGA analysis showed that the thermal stability of glyoxalated lignin is not influenced and remained suitable for wood adhesives. Compared to the original lignin, the improved lignin is reactive and a suitable raw material for adhesive formula

Synthesis and characterization of kraft lignin-based epoxy resins

Epoxidization is an interesting way to develop a new application of lignin and therefore to improve its application potential. In this work, kraft lignin-based epoxy resins were obtained by the epoxidization reaction, using the kraft lignin recovered directly from pulping liquor and modified by a methylolation reaction. The methylolated lignins were obtained by the reaction of original kraft lignin with formaldehyde and glyoxal, which is a less volatile and less toxic aldehyde. 1H-NMR spectroscopy showed that methylolated kraft lignin has more hydroxymethyl groups than glyoxalated kraft lignin. For the epoxidization reaction we studied the influence of the lignin:NaOH (w/w) ratio, temperature, and time of the reaction on the properties of the prepared epoxidized lignins. The structures of lignin-based epoxy resins were followed by epoxy index test and FTIR spectroscopy. Optimal conditions were obtained for lignin-based epoxy resin produced at lignin/NaOH = 1/3 at 70 ºC for 3h. Thermogravimetry analysis (TGA) revealed that the epoxidization enhances the thermal stability of lignins and may allow a wider temperature range for applications with lignin epoxy-PF blends

Characterization of alkaline lignins for use in penol-formaldehyde and epoxy resins

Besides polyurethanes and polyesters, phenolic and epoxy resins are the most prominent applications for technical lignins in thermosetting materials. To evaluate the potential application of lignin raw materials in phenol formaldehyde and epoxy resins, three types of alkaline lignins were characterized in terms of their structures and thermal properties. The lignin samples analyzed were kraft lignin (LIG-1), soda–rice straw lignin (LIG-2), and soda-wheat straw lignin (LIG-3). FTIR and 1H-NMR methods were used to determine their structure. Gel permeation chromatography (GPC) was used to determine the molecular weight distribution (MWD). Differential scanning calorimetry (DSC) was used to measure the glass transition temperature (Tg), and thermogravimetric analysis (TGA) to determine the thermal stability of lignin samples. Results showed that kraft lignin (LIG-1) has moderate hydroxyl-group content, is rich in G-type units, and has good thermal stability. These properties make it more suitable for direct use in phenol formaldehyde resins, and it is therefore a good raw material for this purpose. The alkaline soda-rice straw lignin (LIG-2) with a high hydroxyl-group content and excellent thermal stability is most suited to preparing lignin-based epoxy resin

Preparation and properties of starch-based biopolymers modified with difunctional isocyanates

The present work reports on the preparation of thermoplastic starch (TPS) modified in situ with a diisocyanate derivative. Evidence of the condensation reaction between the hydroxyl groups of starch and glycerol with the isocyanate function (NCO) was confirmed by FTIR analysis. The evolution of the properties of the ensuing TPS, in term of mechanical properties, microstructure, and water sensitivity, was investigated using tensile mechanical, dynamic mechanical thermal analysis (DMTA), X-ray diffraction (XRD), and water uptake. The results showed that the addition of isocyanate did not affect the crystallinity of the TPS and slightly reduced the water uptake of the material. The evolution of the mechanical properties with ageing became less pronounced by the addition of the isocyanate as their amount exceeded 4 to 6wt%.

Estabilitat i diagènesis dels fitòlits de silici en els jaciments arqueològics

Estudi realitzat a partir d’una estada al Kimmel Center for Archaeological Research, Israel, entre 2010 i 2012. Els fitòlits són un dels components principals dels sediments arqueològics. Són relativament estables i menys propensos a la degradació biològica que altres restes vegetals, però també poden ser afectats per la diagènesis. Per entendre com la diagènesis afecta als fitòlits hem desenvolupat una aproximació experimental utilitzant solucions alcalines per determinar l’estabilitat individual de fitòlits fòssils i moderns. L’experimentació ha estat completada amb un estudi de camp a Izbet Sartah. Els resultats mostren com la diagènesis canvia la composició dels conjunts de fitòlits, i per tant afecta la interpretació arqueològica. Conseqüentment, hem desenvolupat un mètode per determinar l’estat de preservació dels fitòlits en els jaciments arqueològics. L’experimentació mostra com els fitòlits moderns són més solubles que els fitòlits fòssils. Tant els fitòlits fòssils com els moderns són menys estables si són cremats. No totes les morfologies es preserven igual, indicant així que hi ha unes morfologies més estables que unes altres. Els fitòlits amb decoracions delicades, especialment aquells formats a la inflorescència de gramínies, són més propensos a la dissolució que els de les fulles. L’avaluació de l’estat de preservació dels fitòlits en jaciments arqueològics es pot realitzar utilitzant un conjunt de tècniques com ara: l’Index de Variació de Fitòlits, el mètode de dissolució ràpida, la identificació de morfologies delicades i la utilització del FTIR. Proposem que la diagènesis dels fitòlits depèn directament de la quantitat inicial de fitòlits en els sediments, la velocitat de sedimentació, i la presència o absència de fitòlits i plantes modernes en l’àrea estudiada. Els resultats d’aquesta investigació han estat publicats en dos articles afegits al final de l’informe (Cabanes et al., 2011 i Cabanes et al., in press), presentats en congressos internacionals i utilitzats indirectament en altres investigacions.

Nanosized Nb-TiO2 gas sensors derived from alkoxides hydrolization

Nanocrystalline TiO2 modified with Nb has been produced through the sol-gel technique. Nanopowders have been obtained by means of the hydrolysis of pure alkoxides with deionized water and peptization of the resulting hydrolysate with diluted acid nitric at 100 C. The addition of Nb stabilizes the anatase phase to higher temperatures. XRD spectra of the undoped and the Nb-doped samples show that the undoped sample has been almost totally converted to rutile at 600 C, meanwhile the doped samples present still a low percentage of rutile phase. Nanocrystalline powders stabilized at 600 C with grain sizes of about 17 nm have successfully been synthesized by the addition of Nb with a concentration of 2% at., which appears to be an adequate additive concentration to improve the gas sensor performances, such as it is suggested by the catalytic conversion efficiency experiments performed from FTIR measurements. FTIR absorbance spectra show that catalytic conversion of CO occurs at lower temperatures when niobium is introduced. The electrical response of the films to different concentrations of CO and ethanol has been monitored in dry and wet environments in order to test the influence of humidity in the sensor response. The addition of Nb decreases the working temperature and increases the stability of the layers. Also, large enhancement of the response time is obtained even with lower working temperatures. Moreover, humidity effects on the gas sensor response toward CO and ethanol are less important in Nb-doped samples than in the undoped ones.

Nanosized Nb-TiO2 gas sensors derived from alkoxides hydrolization

Nanocrystalline TiO2 modified with Nb has been produced through the sol-gel technique. Nanopowders have been obtained by means of the hydrolysis of pure alkoxides with deionized water and peptization of the resulting hydrolysate with diluted acid nitric at 100 C. The addition of Nb stabilizes the anatase phase to higher temperatures. XRD spectra of the undoped and the Nb-doped samples show that the undoped sample has been almost totally converted to rutile at 600 C, meanwhile the doped samples present still a low percentage of rutile phase. Nanocrystalline powders stabilized at 600 C with grain sizes of about 17 nm have successfully been synthesized by the addition of Nb with a concentration of 2% at., which appears to be an adequate additive concentration to improve the gas sensor performances, such as it is suggested by the catalytic conversion efficiency experiments performed from FTIR measurements. FTIR absorbance spectra show that catalytic conversion of CO occurs at lower temperatures when niobium is introduced. The electrical response of the films to different concentrations of CO and ethanol has been monitored in dry and wet environments in order to test the influence of humidity in the sensor response. The addition of Nb decreases the working temperature and increases the stability of the layers. Also, large enhancement of the response time is obtained even with lower working temperatures. Moreover, humidity effects on the gas sensor response toward CO and ethanol are less important in Nb-doped samples than in the undoped ones.

The glasses of the transept's rosette of the Cathedral of Tarragona: characterization, classification and decay.

The glasses of the rosette forming the main window of the transept of the Gothic Cathedral of Tarragona have been characterised by means of SEM/EDS, XRD, FTIR and electronic microprobe. The multivariate statistical treatment of these data allow to establish a classification of the samples forming groups having an historical significance and reflecting ancient restorations. Furthermore, the decay patterns and mechanisms have been determined and the weathering by-products characterised. It has been demonstrated a clear influence of the bioactivity in the decay of these glasses, which activity is partially controlled by the chemical composition of the glasses.

The glasses of the transept's rosette of the Cathedral of Tarragona: characterization, classification and decay.

The glasses of the rosette forming the main window of the transept of the Gothic Cathedral of Tarragona have been characterised by means of SEM/EDS, XRD, FTIR and electronic microprobe. The multivariate statistical treatment of these data allow to establish a classification of the samples forming groups having an historical significance and reflecting ancient restorations. Furthermore, the decay patterns and mechanisms have been determined and the weathering by-products characterised. It has been demonstrated a clear influence of the bioactivity in the decay of these glasses, which activity is partially controlled by the chemical composition of the glasses.

Identificación de patologías causadas por el PVAc en Bienes Culturales

Esta contribución presenta el Proyecto de investigación que se está llevando a cabo en la Sección de Conservación¿Restauración de la Facultad de Bellas Artes de la Universidad de Barcelona desde el año 2006. El proyecto tiene por objetivo identificar los problemas que generan los tratamientos con PVAc, poliacetato de vinilo, en diversos bienes patrimoniales, así como el establecimiento de protocolos para la reversibilización del adhesivo. El trabajo se centra en los materiales de archivo, los materiales arqueológicos, la pinturasobre tela, sobre madera y la pintura mural por ser casos especialmente representativos de patrimonio en los que se ha utilizado este adhesivo y en los que se pueden detectar problemas derivados de su utilización. El estudio parte de la selección de obras originales procedentes de museos e instituciones colaboradoras que fueron tratadas con poliacetato de vinilo. De éstas obras se extrajeron muestras para caracterizar su composición y estado conservación. Una vez conocida la estructura de las obras se prepararon muestras probeta simulando las obras originales y se sometieron a un proceso de envejecimiento acelerado. A partir de estos simulacros se realizaron análisis para conocer los efectos derivados del uso del PVAc en tratamientos de conservación-restauración. Las técnicas de análisis empleadas fueron: medición de pH, espectroscopía de IR por transformada de Fourier (FTIR), análisis de pirolisis-cromatografía de gases / espectrometría de masas (Py-GC-MS), espectroscopia Raman por transformada de Fourier (FT-Raman), análisis de color, microscopía electrónica de barrido, espectroscopia de dispersión de rayos X (SEM-EDX) y microscopía óptica. Con la divulgación de los resultados acerca de la composición, pH, color, efectos del adhesivo sobre los soportes, propiedades mecánicas y reversibilización del adhesivo, obtenidos de las muestras probeta antes y después de la primera fase de envejecimiento acelerado, así como en unas muestras de adhesivos envejecidas de forma natural durante 10 años, se pretende fomentar la difusión y el intercambio de información entre los centros dedicados a la Conservación-Restauración del patrimonio.

Identificación de patologías causadas por el PVAc en Bienes Culturales

Esta contribución presenta el Proyecto de investigación que se está llevando a cabo en la Sección de Conservación¿Restauración de la Facultad de Bellas Artes de la Universidad de Barcelona desde el año 2006. El proyecto tiene por objetivo identificar los problemas que generan los tratamientos con PVAc, poliacetato de vinilo, en diversos bienes patrimoniales, así como el establecimiento de protocolos para la reversibilización del adhesivo. El trabajo se centra en los materiales de archivo, los materiales arqueológicos, la pinturasobre tela, sobre madera y la pintura mural por ser casos especialmente representativos de patrimonio en los que se ha utilizado este adhesivo y en los que se pueden detectar problemas derivados de su utilización. El estudio parte de la selección de obras originales procedentes de museos e instituciones colaboradoras que fueron tratadas con poliacetato de vinilo. De éstas obras se extrajeron muestras para caracterizar su composición y estado conservación. Una vez conocida la estructura de las obras se prepararon muestras probeta simulando las obras originales y se sometieron a un proceso de envejecimiento acelerado. A partir de estos simulacros se realizaron análisis para conocer los efectos derivados del uso del PVAc en tratamientos de conservación-restauración. Las técnicas de análisis empleadas fueron: medición de pH, espectroscopía de IR por transformada de Fourier (FTIR), análisis de pirolisis-cromatografía de gases / espectrometría de masas (Py-GC-MS), espectroscopia Raman por transformada de Fourier (FT-Raman), análisis de color, microscopía electrónica de barrido, espectroscopia de dispersión de rayos X (SEM-EDX) y microscopía óptica. Con la divulgación de los resultados acerca de la composición, pH, color, efectos del adhesivo sobre los soportes, propiedades mecánicas y reversibilización del adhesivo, obtenidos de las muestras probeta antes y después de la primera fase de envejecimiento acelerado, así como en unas muestras de adhesivos envejecidas de forma natural durante 10 años, se pretende fomentar la difusión y el intercambio de información entre los centros dedicados a la Conservación-Restauración del patrimonio.

Hot wire configuration for depositing device grade nano-crystalline silicon at high deposition rate

The University of Barcelona is developing a pilot-scale hot wire chemical vapor deposition (HW-CVD) set up for the deposition of nano-crystalline silicon (nc-Si:H) on 10 cm × 10 cm glass substrate at high deposition rate. The system manages 12 thin wires of 0.15-0.2 mm diameter in a very dense configuration. This permits depositing very uniform films, with inhomogeneities lower than 2.5%, at high deposition rate (1.5-3 nm/s), and maintaining the substrate temperature relatively low (250 °C). The wire configuration design, based on radicals' diffusion simulation, is exposed and the predicted homogeneity is validated with optical transmission scanning measurements of the deposited samples. Different deposition series were carried out by varying the substrate temperature, the silane to hydrogen dilution and the deposition pressure. By means of Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR), the evolution in time of the nc-Si:H vibrational modes was monitored. Particular importance has been given to the study of the material stability against post-deposition oxidation.

Calcium phosphate glasses: silanation process and effect on the bioactivity behavior of Glass-PMMA composites

This article presents the results of a study of the efficiency of silanation process of calcium phosphate glasses particles and its effect on the bioactivity behavior of glasspoly( methyl methacrylate) (PMMA) composites. Two different calcium phosphate glasses: 44.5CaO-44.5P2O5-11Na2O (BV11) and 44.5CaO-44.5P2O5-6Na2O-5TiO2 (G5) were synthesized and treated with silane coupling agent. The glasses obtained were characterized by Microprobe and BET while the efficiency of silanation process was determined using Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR), X-ray Photoelectron Spectroscopy (XPS) and Thermal Analysis (DTA and TG)techniques. The content of coupling agent chemically tightly bond to the silanated glasses ascended to 1.69 6 0.02 wt % for BV11sil glass and 0.93 6 0.01 wt % for G5sil glass. The in vitro bioactivity test carried out in Simulated Body Fluid (SBF) revealed certain bioactive performance with the use of both silanated glasses in a 30% (by weight) as filler of the PMMA composites because of a superficial deposition of an apatite-like layer with low content of CO3 22 and HPO4 22 in its structure after soaking for 30 days occurred. VC 2013 Wiley Periodicals,Inc. J Biomed Mater Res Part B: Appl Biomater 00B: 000-000, 2013.