Preparació de materials híbrids orgànico-inorgànics a partir de sals d'imidazoli

Estudi elaborat a partir d’una estada a l’ Ecole Nationale Supérieure de Chimie de Montpellier, França, durant 2006. S’han sintetitzat materials híbrids orgànico-inorgànics mitjançant el procés sol-gel i altres estratègies sintètiques. En alguns casos, s’ha intentat estructurar aquests materials, ja sigui per autoestructuració o per mitjà de tensioactius. Com a catalitzadors de les reaccions d'hidròlisi i policondensació s’han utilitzat àcids, bases i fluorurs. Els materials obtinguts s’han caracteritzat mitjançant diferents tècniques: BET (Brunauer-Emmett-Teller), TEM (microscopia electrònica de transmissió), SEM (microscòpia electrònica de rastreig), raigs X en pols , IR i RMN (ressonància magnètica nuclear) en estat sòlid. Amb aquests materials es pretén preparar catalitzadors heterogenis de Pd per reaccions d’acoblament creuat, i de Ru per reaccions de metàtesi. També s’han sintetitzat sals d'imidazoli amb cadenes hidrocarbonades llargues amb l'objectiu de preparar gels de sílice amb aquestes molècules atrapades dins la matriu inorgànica. Aquests materials s’utilitzaran com a organocatalitzadors i també es prepararan els corresponents catalitzadors de Pd per reaccions de Heck, Suzuki i Sonogashira. Les sals d’imidazoli s’han utilitzat com a tensioactius en la preparació de gels de sílice estructurats. Aquestes molècules han resultat ser cristalls líquids i s’han caracteritzar mitjançant DSC (differential scanning calorimetry), microscopia òptica i raigs X.

Chemical etching without acids: from early etching solutions to today's corrosive salts

Conferència impartida a l'Accademia di Belle Arti di Bologna en motiu de de les jornades "Atossico incisione e la sua introduzione in istruzione superiore", del 25 al 27 de gener del 2011 a Bologna

A simple halide-to-anion exchange method for heteroaromatic salts and ionic liquids

A broad and simple method permitted halide ions in quaternary heteroaromatic and ammonium salts to be exchanged for a variety of anions using an anion exchange resin (A− form) in non-aqueous media. The anion loading of the AER (OH− form) was examined using two different anion sources, acids or ammonium salts, and changing the polarity of the solvents. The AER (A− form) method in organic solvents was then applied to several quaternary heteroaromatic salts and ILs, and the anion exchange proceeded in excellent to quantitative yields, concomitantly removing halide impurities. Relying on the hydrophobicity of the targeted ion pair for the counteranion swap, organic solvents with variable polarity were used, such as CH3OH, CH3CN and the dipolar nonhydroxylic solvent mixture CH3CN:CH2Cl2 (3:7) and the anion exchange was equally successful with both lipophilic cations and anions.

A simple halide-to-anion exchange method for heteroaromatic salts and ionic liquids

A broad and simple method permitted halide ions in quaternary heteroaromatic and ammonium salts to be exchanged for a variety of anions using an anion exchange resin (A− form) in non-aqueous media. The anion loading of the AER (OH− form) was examined using two different anion sources, acids or ammonium salts, and changing the polarity of the solvents. The AER (A− form) method in organic solvents was then applied to several quaternary heteroaromatic salts and ILs, and the anion exchange proceeded in excellent to quantitative yields, concomitantly removing halide impurities. Relying on the hydrophobicity of the targeted ion pair for the counteranion swap, organic solvents with variable polarity were used, such as CH3OH, CH3CN and the dipolar nonhydroxylic solvent mixture CH3CN:CH2Cl2 (3:7) and the anion exchange was equally successful with both lipophilic cations and anions.

An integrated pharmacokinetic and pharmacodynamic study of a new drug of abuse, methylone, a synthetic cathinone sold as 'bath salts'

Material and methods. Methylone was administered to male Sprague-Dawley rats intravenously (10 mg/kg) and orally (15 and 30 mg/kg). Plasma concentrations and metabolites were characterized by LC/MS and LC-MS/MS fragmentation patterns. Locomotor activity was monitored for 180-240 min. Results. Oral administration of methylone induced a dose-dependent increase in locomotor activity in rats. The plasma concentrations after i.v. administration were described by a two-compartment model with distribution and terminal elimination phases of α = 1.95 h− 1 and β = 0.72 h− 1. For oral administration, peak methylone concentrations were achieved between 0.5 and 1 h and fitted to a flip-flop model. Absolute bioavailability was about 80% and the percentage of methylone protein binding was of 30%. A relationship between methylone brain levels and free plasma concentration yielded a ratio of 1.42 ± 0.06, indicating access to the central nervous system. We have identified four Phase I metabolites after oral administration. The major metabolic routes are N-demethylation, aliphatic hydroxylation and O-methylation of a demethylenate intermediate. Discussion. Pharmacokinetic and pharmacodynamic analysis of methylone showed a correlation between plasma concentrations and enhancement of the locomotor activity. A contribution of metabolites in the activity of methylone after oral administration is suggested. Present results will be helpful to understand the time course of the effects of this drug of abuse in humans.

An integrated pharmacokinetic and pharmacodynamic study of a new drug of abuse, methylone, a synthetic cathinone sold as 'bath salts'

Material and methods. Methylone was administered to male Sprague-Dawley rats intravenously (10 mg/kg) and orally (15 and 30 mg/kg). Plasma concentrations and metabolites were characterized by LC/MS and LC-MS/MS fragmentation patterns. Locomotor activity was monitored for 180-240 min. Results. Oral administration of methylone induced a dose-dependent increase in locomotor activity in rats. The plasma concentrations after i.v. administration were described by a two-compartment model with distribution and terminal elimination phases of α = 1.95 h− 1 and β = 0.72 h− 1. For oral administration, peak methylone concentrations were achieved between 0.5 and 1 h and fitted to a flip-flop model. Absolute bioavailability was about 80% and the percentage of methylone protein binding was of 30%. A relationship between methylone brain levels and free plasma concentration yielded a ratio of 1.42 ± 0.06, indicating access to the central nervous system. We have identified four Phase I metabolites after oral administration. The major metabolic routes are N-demethylation, aliphatic hydroxylation and O-methylation of a demethylenate intermediate. Discussion. Pharmacokinetic and pharmacodynamic analysis of methylone showed a correlation between plasma concentrations and enhancement of the locomotor activity. A contribution of metabolites in the activity of methylone after oral administration is suggested. Present results will be helpful to understand the time course of the effects of this drug of abuse in humans.

Thickening of phase change materials (PCM) to avoid segregation

Estudi elaborat a partir d’una estada a Çukurova University, Turquia, al juliol del 2006. L’emmagatzematge d’energia tèrmica ha atret interès en aplicacions tèrmiques com l’aigua calenta, la calefacció i l’aire condicionat. Aquests sistemes són útils per corregir la no coincidència entre la oferta i la demanda d’energia. Principalment hi ha dos tipus de sistemes d’emmagatzematge d’energia tèrmica, emmagatzematge amb calor sensible i amb calor latent. L’emmagatzematge amb calor latent és particularment atractiu degut a la seva habilitat de donar una densitat d’emmagatzematge d’energia més alt i la seva característica d’emmagatzemar calor a una temperatura constant corresponent a la temperatura de transició de fase de la substància emmagatzemadora de calor. Les salts hidratades orgàniques tenen certes avantatges com a materials d’emmagatzematge de calor latent sobre els materials orgànics. En canvi, quan les salts hidratades s’utilitzen com a materials de canvi de fase (PCM) apareixen alguns problemes en les aplicacions d’emmagatzematge de calor latent. Aquests són el subrefredament de les salts hidratades quan es congelen degut a les seves dèbils propietats de nucleació, i la separació de fase que hi apareix degut a una fusió incongruent. En aquest estudi, s’estabilitza sal de Glauber (Na2SO4.10H2O) amb diferents concentracions de poliacrilamida i gelatina per prevenir la fusió incongruent. Per prevenir el subrefredament s’utilitza un agent nucleant amb una estructura cristal•lina semblant a la de la sal de Glauber. La capacitat d’emmagatzematge de calor de les mostres de PCM estabilitzades amb diferents concentracions de gels polimèrics es determinen amb DCS i amb el mètode T-history.

Transferència d’electrò i protó als intermediaris de reacció de les hemo-catalases

Projecte de recerca elaborat a partir d’una estada a l’University of Pennsylvania, EUA, entre els mesos d’agosta a desembre del 2006. Les hemo-catalases són enzims que protegeixen les cèl•lules dels efectes tòxics del peròxid d'hidrogen. Aquesta reacció té lloc en dues etapes, via l'intermediari Compost I (Cpd I). Tanmateix, el Compost I pot seguir una reacció secundària, a través de l'intermediari Compost II. Hi ha dos tipus d'hemo-catalases: les hemo-b (com la d'Helicobacter pylori, HPC) i les hemo-d catalases (com la de Penicillium vitale, PVC). Experimentalment s'observa que les hemo-b catalases formen Cpd II més fàcilment que les hemo-d. La formació del Cpd II consta de dos processos: la reducció del catió radical porfirínic i la protonació del grup oxoferril. Durant l'estada, es va estudiar el procès de transferència electrònica a la porfirina utilitzant una metodologia desenvolupada recentment. Els resultats mostren que per PVC la reducció és més fàcil que per HPC. Posteriorment hem realitzat una sèrie de optimitzacions de geometria CPMD QM/MM al llarg del camí per la transferència de protó (PT) de la histidina distal a l'oxoferril. Mentre que per HPC aquesta PT és espontània, per PVC l'isòmer hidroxoferrílic és menys estable que el catió imidazoli.

Índexos indicadors de l'estat de l'ecosistema costaner: influència dels factors físoco-químics en l'ecologia del plàncton

La tesi en projecte aborda l’estudi multiescala de la relació entre la variabilitat de la turbulència i els nutrients, i l’estructura i la dinàmica de l’ecosistema costaner en el Mediterrani noroccidental. A partir d’experiments al laboratori i de diferents campanyes al mar, es pretén generar indicadors de funcionament de l’ecosistema planctònic sensibles a variacions hidrodinàmiques. L’efecte conjunt de la turbulència i els nutrients es preveu condicionat no únicament per la magnitud d’ambdues variables, sino també per la relació temporal entre els episodis de turbulència i els aports de nutrients. Per tal de tenir una casuística més àmplia de validació dels indicadors, s’han seleccionat tres àrees d’estudi properes a les desembocadures de rius amb aports de nutrients de concentracions relatives molt variables. La finalitat última del treball és millorar la comprensió del funcionament de l’ecosistema costaner en la interfase terra-mar per a una gestió més eficaç dels recursos.

Estudio de la extracción química del fe en madera arqueológica subacuatica tratada previamente con peg 4000

Debido a la gran cantidad de muestras arqueológicas impregnadas con PEG que se encuentran contaminadas por compuestos insolubles de hierro, se plantea la posible extracción y formación de complejos Fe-L (L=PBTC) y sus efectos en (i) la estructura de la matriz orgánica, (ii) la estructura y propiedades físicas del PEG y (iii) el comportamiento de la muestra en la etapa posterior de almacenamiento. El proyecto analiza la formación de compuestos químicos y posibles modificaciones estructurales en el proceso de extracción del hierro. Consiste en un estudio sistemático de un sistema químico y su influencia en los procesos de precipitación de Fe3+ en medio acuoso. El proyecto se fundamenta en: (1) desarrollar un proceso experimental de optimización para la extracción de las sales contaminantes y (2) encontrar las técnicas analíticas óptimas que permitan apreciar modificaciones estructurales de los diferentes sistemas. Se determina la cantidad de hierro extraído mediante A.A. Las interacciones entre PBTC y PEG se analizan por IR. Las modificaciones de determinadas propiedades físicas se determinan por DSC y las estructurales mediante SEM. En las condiciones termodinámicas óptimas se obtiene una extracción superficial del hierro (30-35%). La disolución del PEG origina modificaciones de la masa y el volumen de la muestra

Technologies de procédé et de contrôle pour réduire la teneur en sel du jambon sec et des saucissons

Dans certains pays européens, les produits carnés élaborés peuvent représenter près de 20% de la consommation journalière de sodium. De ce fait, les industries de la viande tentent de réduire la teneur en sel dans les produits carnés pour répondre, d’une part aux attentes des consommateurs et d’autre part aux demandes des autorités sanitaires. Le système Quick‐Dry‐Slice process (QDS®), couplé avec l’utilisation de sels substituant le chlorure de sodium (NaCl), a permis de fabriquer, avec succès, des saucisses fermentées à basse teneur en sel en réduisant le cycle de fabrication et sans ajout de NaCl supplémentaire. Les technologies de mesure en ligne non destructives, comme les rayons X et l’induction électromagnétique, permettent de classifier les jambons frais suivant leur teneur en gras, un paramètre crucial pour adapter la durée de l’étape de salaison. La technologie des rayons X peut aussi être utilisée pour estimer la quantité de sel incorporée pendant la salaison. L’information relative aux teneurs en sel et en gras est importante pour optimiser le processus d’élaboration du jambon sec en réduisant la variabilité de la teneur en sel entre les lots et dans un même lot, mais aussi pour réduire la teneur en sel du produit final. D’autres technologies comme la spectroscopie en proche infrarouge (NIRS) ou spectroscopie microondes sont aussi utiles pour contrôler le processus d’élaboration et pour caractériser et classifier les produits carnés élaborés, selon leur teneur en sel. La plupart de ces technologies peuvent être facilement appliquées en ligne dans l’industrie afin de contrôler le processus de fabrication et d’obtenir ainsi des produits carnés présentant les caractéristiques recherchées.

Física i esport: estudi d'un moviment real mitjançant vídeo

Treball de recerca realitzat per alumnes d’ensenyament secundari i guardonat amb un Premi CIRIT per fomentar l'esperit científic del Jovent l’any 2010. L’objectiu inicial ha estat l'anàlisi mitjançant una càmera de vídeo d'un moviment parabòlic real, un salt de longitud, per intentar combinar física i esport. Però, com quasi sempre quan un investiga de forma rigorosa i atenta, es va obrir una porta, un nou objectiu. La comparació entre salts d'un amateur i uns professionals ens va permetre descobrir la tècnica dels saltadors, que d'altra banda complicava el moviment. El descobriment que amb una petita implementació tècnica podíem millorar la marca de salt va reorientar el treball i li va donar la vessant esportiva desitjada. S’ha seguit una metodologia d'observació i anàlisi experimental i d'aplicació del coneixement fent servir una tècnica, encara que no nova, poc utilitzada en treballs d'aquests nivells, el tractament de vídeos com a sensors cinemàtics. A través del processament fotograma a fotograma amb el software MultiLab s'han pogut identificar les variables involucrades en l'optimització del salt; s'han comparat les evolucions en els diferents salts i s'ha après d'aquest anàlisi per aplicar-ho a la millora. No cal oblidar una primera recerca documental, incloses les entrevistes a professionals.

Molecular dynamics study of the longitudinal modes in disparate-mass binaryliquid mixtures.

A series of molecular dynamics simulations of simple liquid binary mixtures of soft spheres with disparate-mass particles were carried out to investigate the origin of the marked differences between the dynamic structure factors of some liquid binary mixtures such as the Li0.7Mg0.3 and Li0.8Pb0.2 alloys. It is shown that the facility for observing peaks associated with fast-propagating modes in the partial Li-Li dynamic structure factor of Li0.8Pb0.2 should be mainly attributed to the structure of this alloy, which is characterized by an incipient ABAB ordering as found in molten salts. The longitudinal dispersion relations at intermediate wave vectors obtained from the longitudinal current spectra are very similar for the two alloys and reflect the existence of both fast-and slow-propagating modes of kinetic character associated with light and heavy particles, respectively. The influence of the hardness of the repulsive potential cores as well as the composition of the mixture on the longitudinal collective modes is also discussed.

Diffusive transport properties in monovalent and divalent metal-ion halide melts: A computer simulation study

Self- and cross-velocity correlation functions and related transport coefficients of molten salts are studied by molecular-dynamics simulation. Six representative systems are considered, i.e., NaCl and KCl alkali halides, CuCl and CuBr noble-metal halides, and SrCl2 and ZnCl2 divalent metal-ion halides. Computer simulation results are compared with experimental self-diffusion coefficients and electrical conductivities. Special attention is paid to dynamic cross correlations and their dependence on the Coulomb interactions as well as on the size and mass differences between anions and cations.

Membrane-destabilizing activity of pH-responsive cationic lysine-based surfactants: role of charge position and alkyl chain length

Many strategies for treating diseases require the delivery of drugs into the cell cytoplasm following internalization within endosomal vesicles. Thus, compounds triggered by low pH to disrupt membranes and release endosomal contents into the cytosol are of particular interest. Here, we report novel cationic lysine-based surfactants (hydrochloride salts of N¿- and N¿-acyl lysine methyl ester) that differ in the position of the positive charge and the length of the alkyl chain. Amino acid-based surfactants could be promising novel biomaterials in drug delivery systems, given their biocompatible properties and low cytotoxic potential. We examined their ability to disrupt the cell membrane in a range of pH values, concentrations and incubation times, using a standard hemolysis assay as a model of endosomal membranes. Furthermore, we addressed the mechanism of surfactant-mediated membrane destabilization, including the effects of each surfactant on erythrocyte morphology as a function of pH. We found that only surfactants with the positive charge on the ¿-amino group of lysine showed pH-sensitive hemolytic activity and improved kinetics within the endosomal pH range, indicating that the positive charge position is critical for pH-responsive behavior. Moreover, our results showed that an increase in the alkyl chain length from 14 to 16 carbon atoms was associated with a lower ability to disrupt cell membranes. Knowledge on modulating surfactant-lipid bilayer interactions may help us to develop more efficient biocompatible amino acid-based drug delivery devices.