Development and validation of a RP-HPLC method to determine the xanthyletin content in biodegradable polymeric nanoparticles

Xanthyletin is used as an inhibitor of the symbiotic fungus (Leucoagaricus gongylophorus) of the leaf-cutting ant (Atta sexdens rubropilosa), one of the most significant agricultural plague insects. The incorporation of this compound into nanoparticles is a promising approach to effectively control leaf-cutting ants. This study presents the development and validation of a specific analytical method using high-performance liquid chromatography (HPLC) for quantification of the xanthyletin content in biodegradable polymeric nanoparticles. The analytical methodology developed was specific, linear, accurate, precise, and robust. The absolute recovery of xanthyletin in colloidal suspensions was nearly 100%. The HPLC method proved reliable for the quantification of xanthyletin content in nanoparticle formulations.

An undergraduate level experiment on the synthesis of Au nanoparticles and their size-dependent optical and catalytic properties

The synthesis of gold nanoparticles (Au NPs) 15, 26, and 34 nm in diameter, followed by the investigation of their size-dependent optical and catalytic properties, is described herein as an undergraduate level experiment. The proposed experiment covers concepts on the synthesis, stabilization, and characterization of Au NPs, their size-dependent optical and catalytic properties at the nanoscale, chemical kinetics, and the role of a catalyst. The experiment should be performed by groups of two or three students in three lab sessions of 3 h each and organized as follows: i) synthesis of Au NPs of different sizes and investigation of their optical properties; ii) evaluation of their catalytic activity; and iii) data analysis and discussion. We believe that this activity enables students to integrate these multidisciplinary concepts in a single experiment as well as to become introduced/familiarized with an active research field and current literature in the areas of nanoparticle synthesis and catalysis.

CARBOXYLATION OF SILVER NANOPARTICLES FOR THE IMMOBILIZATION OF β-GALACTOSIDASE AND ITS EFFICACY IN GALACTO-OLIGOSACCHARIDES PRODUCTION

The present study investigated the carboxylation of silver nanoparticles (AgNPs) by 1:3 nitric acid-sulfuric acid mixtures for immobilizing Aspergillus oryzae β-galactosidase. Carboxylated AgNPs retained 93% enzyme upon immobilization and the enzyme did not leach out appreciably from the modified nanosupport in the presence of 100 mmol L-1 NaCl. Atomic force micrograph revealed the binding of β-galactosidase on the modified AgNPs. The optimal pH for soluble and carboxylated AgNPs adsorbed β-galactosidase (IβG) was observed at pH 4.5 while the optimal operating temperature was broadened from 50 ºC to 60 ºC for IβG. Michaelis constant, Km was increased two and a half fold for IβG while Vmax decreases slightly as compared to soluble enzyme. β-galactosidase immobilized on surface functionalized AgNPs retained 70% biocatalytic activity even at 4% galactose concentration as compared to enzyme in solution. Our study showed that IβG produces greater amount of galacto-oligosaccharides at higher temperatures (50 ºC and 60 ºC) from 0.1 mol L-1 lactose solution at pH 4.5 as compared to previous reports.

NANOPARTICLES OF TUNGSTEN AS LOW-COST MONOMETALLIC CATALYST FOR SELECTIVE HYDROGENATION OF 3-HEXYNE

Low-cost tungsten monometallic catalysts containing variable amounts of metal (4.5, 7.1 and 8.5%W) were prepared by impregnating alumina with ammonium metatungstate as an inexpensive precursor. The catalysts were characterized using ICP, XPS, XRD, TPR and hydrogen chemisorption. These techniques revealed mainly WO3-Al2O3 (W6+) species on the surface. The effects of the content of W nanoparticles and reaction temperature on activity and selectivity for the partial hydrogenation of 3-hexyne, a non-terminal alkyne, were assessed under moderate conditions of temperature and pressure. The monometallic catalysts prepared were found to be active and stereoselective for the production of (Z )-3-hexene, had the following order: 7.1WN/A > 8.5 WN/A ≥ 4.5 WN/A. Additionally, the performance of the synthesized xWN/A catalysts exhibited high sensitivity to temperature variation. In all cases, the maximum 3-hexyne total conversion and selectivity was achieved at 323 K. The performance of the catalysts was considered to be a consequence of two phenomena: a) the electronic effects, related to the high charge of W (+6), causing an intensive dipole moment in the hydrogen molecule (van der Waals forces) and leading to heterolytic bond rupture; the H+ and H- species generated approach a 3-hexyne adsorbate molecule and cause heterolytic rupture of the C≡C bond into C- = C+; and b) steric effects related to the high concentration of WO3 on 8.5WN/A that block the Al2O3 support. Catalyst deactivation was detected, starting at about 50 min of reaction time. Electrodeficient W6+ species are responsible for the formation of green oil at the surface level, blocking pores and active sites of the catalyst, particularly at low reaction temperatures (293 and 303 K). The resulting best catalyst, 7.1WN/A, has low fabrication cost and high selectivity for (Z )-3-hexene (94%) at 323 K. This selectivity is comparable to that of the classical and more expensive industrial Lindlar catalyst (5 wt% Pd). The alumina supported tungsten catalysts are low-cost potential replacements for the Lindlar industrial catalyst. These catalysts could also be used for preparing bimetallic W-Pd catalysts for selective hydrogenation of terminal and non-terminal alkynes.

Is it necessary to soak rice grains to prepare Rhizoctonia solani AG-4 inoculum?

A study was conducted to evaluate the effects on the development of root rot on common bean, cv. 'Dufrix' after treatment with four volumes of water (0, 30%, 60%, and 90%, v/w) added to rice grains previously immersed in water for 24 hours before autoclaving and colonization of grains by Rhizoctoniasolani AG-4. Colonized rice grains and non-infested rice grains were mixed in pots with sterilized soil and sand (2:1), where beans were sown. Based on results of area under plant emergence curve, plant height, plant dry weight, and disease severity, we conclude that inoculum is more effective in causing disease when no water is added to the rice grains before autoclaving.

Determinação da temperatura de solubilização da prata em ligas de Cu-Al-Ag por medidas de resistência elétrica

As temperaturas onde ocorre a solubilização da fase rica em prata, em ligas de Cu-Al-Ag, foram determinadas através de medidas de variação da resistência elétrica com a temperatura. As derivadas das curvas obtidas experimentalmente permitiram determinar com precisão essas temperaturas e também que se traçasse um esboço da região onde ocorre a transição monofásica para bifásica.

Comparação do ajuste dos modelos de morgan-mercer-flodin e de johnson-mehl-avrami na reação de precipitação na liga cu-3%al-5%ag

Em geral, os modelos de crescimento empregados na descrição de processos cinéticos do estado sólido utilizam as funções de Morgan-Mercer-Flodin (MMF) e Johnson-Mehl-Avrami (JMA). Neste trabalho comparou-se o comportamento das estimativas dos parâmetros dessas funções, em duas parametrizações, quando ajustadas aos dados experimentais de variação isotérmica da microdureza da liga Cu-3%Al-5%Ag com o tempo de envelhecimento, em cinco temperaturas diferentes. Na estimativa dos parâmetros aplicou-se o método dos mínimos quadrados à função linearizada do modelo e para o refinamento da solução, os procedimentos da regressão não linear. Foram obtidas as distribuições de freqüências das estimativas dos parâmetros, por simulação, e determinados seus erros relativos. Observou-se que, em uma das parametrizações das funções, a estimativa do parâmetro cinético apresentou maior estabilidade. Apesar dessas funções serem anteriormente consideradas distintas, verificou-se que a função de MMF é uma aproximação da função de JMA, sendo que esta, com a parametrização adequada, é a mais indicada para descrever o processo cinético considerado.

Influence of the Al content on the phase transformations in Cu-Al-Ag alloys

The influence of the Al content on the phase transformations in Cu-Al-Ag alloys was studied by classical differential thermal analysis (DTA), optical microscopy (OM) and X-ray diffractometry (XRD). The results indicated that the increase in the Al content and the presence of Ag decrease the rate of the b1 phase decomposition reaction and contribute for the raise of this transition temperature, thus decreasing the stability range of the perlitic phase resulted from the b1 decomposition reaction.

Preparation and electrochemical characterization of Pt nanoparticles dispersed on niobium oxide

Electrodes consisting of Pt nanoparticles dispersed on thin films of niobium oxide were prepared onto titanium substrates by a sol-gel method. The physical characterization of these electrodes was carried out by X-ray diffraction, scanning electron microscopy and energy dispersive X-ray analysis. The mean size of the Pt particles was found to be 10.7 nm. The general aspects of the electrochemical behavior were studied by cyclic voltammetry in 1 mol L-1 HClO4 aqueous solution. The response of these electrodes in relation to the oxidation of formaldehyde and methanol in acidic media was also studied.

Estudo do comportamento térmico dos compostos de Ag+ e Pb2+ com o ligante 1,4-bis(3-carbóxi-3-oxo-prop-1-enil)benzeno

Este trabalho reporta o estudo de compostos binários do dicarboxilato 1,4-bis(3-carbóxi-3-oxo-prop-1-enil)benzeno, C6H4(-CH=CH-CO-COO-)2 , com os cátions metálicos Ag+ e Pb2+, obtidos a partir de soluções aquosas do ligante e dos nitratos dos cátions metálicos, em proporções estequiométricas. Para a caracterização e o estudo do processo de decomposição térmica desses compostos foram empregadas Espectrofotometria de Absorção na Região do Infravermelho com Transformada de Fourier (FT-IR), Análise Elementar (C, H), Complexometria com EDTA, Termogravimetria (TG) e Calorimetria Exploratória Diferencial (DSC).

Reação de precipitação de Ag na liga Cu-8%Al-6%Ag

A reação de precipitação de prata na liga Cu-8%Al-6%Ag foi estudada usando medidas de variação da microdureza com a temperatura e o tempo de envelhecimento, difratometria de raios X (DRX), calorimetria exploratória diferencial (DSC), microscopia eletrônica de varredura (MEV). Os resultados obtidos indicaram que o mecanismo da reação de precipitação da prata é um processo controlado pela difusão da prata e a velocidade desta reação atinge um máximo em torno de 500°C.

Aplicação da espectroscopia no infravermelho e difração de raio-X na determinação de sacarina em adoçantes líquidos artificiais pelo método volumétrico com Ag+

O uso de adoçantes líquidos com sacarina sódica é uma questão de saúde pública pela relação com obesidade e fonte de sódio. Os níveis de sacarina foram avaliados em quatro marcas de diferentes fabricantes em amostras adquiridas no comércio de Vitória/ES, entre os anos de 2006 e 2008. Foram encontrados níveis com valores entre 260 e 505 vezes acima da Resolução-RDC N0 8, 25/03/2008 (ANVISA), que é de 0,015 g/100 mL para sacarina e seus sais derivados. O perfil das amostras cristalizadas dos adoçantes foram avaliados por espectroscopia na região do infravermelho e por difração de raio-X de pó. A seletividade do método clássico de precipitação com AgNO3 também foi verificada por essas técnicas aplicadas nos precipitados de sacarinato de prata.

Incompatibilidade somática em Rhizoctonia solani AG-1 IA da soja

O fungo Rhizoctonia solani AG-1 IA é um dos patógenos mais importantes que afeta a cultura da soja no Brasil, causando a mela ou queima foliar. A doença está associada com a fase teleomórfica de R. solani, o basidiomiceto Thanatephorus cucumeris. Neste estudo, baseando em conhecimento prévio sobre a biologia de R. solani AG-1 IA, duas hipóteses foram testadas. Na primeira hipótese postulou-se a ocorrência de incompatibilidade somática em populações de R. solani AG-1 IA. A segunda hipótese testada foi de que esta população de R. solani AG-1 IA da soja apresenta indicações de estrutura sexual clonal. Duas amostras de isolados de R. solani AG-1 IA da soja obtidas no Maranhão e no Mato Grosso foram utilizadas. Na primeira amostra, foram selecionados isolados apresentando diferentes perfis de RAPD (Random Amplified Polymorphic DNA), procurando maximizar a diversidade dos isolados, e evitando a introdução de possíveis clones no teste. Os isolados foram pareados em todas as combinações possíveis em meio de BDA mais carvão ativado e examinados quanto às interações somáticas resultantes. Seis grupos de incompatibilidade somática (GCS) foram detectados entre 24 isolados do AG-1 IA. Entretanto, análises microscópicas dos pareamentos entre isolados indicaram maior freqüência de incompatibilidade somática, impossibilitando o grupamento em GCS. No geral, a metodologia de avaliação das interações somáticas macroscópicas em meio BDA + carvão ativado, não se mostrou totalmente apropriada para discriminação das categorias de reações de compatibilidade entre isolados de R. solani AG-1 IA. Com a segunda amostra procurou-se determinar a ocorrência de clones na população do patógeno, ou seja, isolados que compartilham o mesmo padrão fenotípico de RAPD e somaticamente compatíveis. No caso de R. solani AG 1 IA da soja, a gama de interações somáticas entre pareamentos de isolados e, principalmente, os desvios na associação estrita entre os GCS detectados neste trabalho, conjuntamente com os perfis de RAPD observados anteriormente por Fenille (11) e Meyer (20), são consistentes com recombinação. Entretanto, o patógeno ainda apresenta um componente clonal expressivo na população. De um total de 43 isolados, os exemplos de prováveis clones na população do patógeno totalizaram 16 isolados.

Severidade da mela da soja causada por Rhizoctonia solani AG-1 IA em função de doses de potássio

O fungo Rhizoctonia solani pertencente ao grupo de anastomose 1 IA (AG-1 IA) é um dos patógenos mais importantes afetando a cultura da soja no Brasil. Este fungo causa queima da folha e/ou mela em soja, para a qual medidas de manejo cultural são consideradas alternativas importantes para controle antes do estabelecimento da doença. Há evidências de que a adubação potássica diminui substancialmente a severidade dos sintomas de várias doenças da soja como a queima foliar (Cercospora kikuchii), a seca da haste e da vagem (Phomopsis phaseoli var. sojae) e o cancro da haste (Diaporthe phaseolorum f. sp. meridionalis). Apesar das evidências do efeito do potássio no controle de várias doenças da soja, não há informação na literatura sobre o efeito desse nutriente no controle da mela. A hipótese testada foi que a mela da soja pode ser controlada através de incrementos na adubação potássica. De maneira geral, concluiu-se que, sob condições de casa de vegetação, o incremento de K no solo não resultou no controle da mela da soja. É necessário, entretanto, confirmar esta observação conduzindo-se experimentos sob condições de campo, podendo-se incluir a avaliação do efeito da doença sob aspectos da produção.

Efeito da solarização do solo, seguida pela aplicação de Trichoderma spp: ou de fungicidas, sobre o controle de Pythium aphanidermatum e de Rhizoctonia solani AG-4

O presente trabalho foi realizado com o objetivo de estudar alternativas para a desinfestação de solos, especialmente considerando a retirada do brometo de metila do mercado. Avaliou-se o efeito da solarização do solo, seguida ou não pela aplicação de isolados de Trichoderma spp. ou de fungicidas, sobre o controle de Pythium aphanidermatum e de Rhizoctonia solani AG-4, responsáveis por tombamento e podridão de raízes em várias culturas. Dois experimentos foram realizados em Piracicaba, SP (latitude 22º 42' e longitude 47º38'), um em campo aberto e outro no interior de uma casa-de-vegetação vedada, em delineamento em blocos casualizados, em esquema fatorial (2x3), tendo como fatores a solarização (com e sem) e os tratamentos (com fungicida, um isolado de Trichoderma sp. e uma testemunha). Bolsas de náilon contendo solo naturalmente infestado com P. aphanidermatum ou solo contendo propágulos de R. solani AG-4 foram enterradas a 10 cm de profundidade, em parcelas solarizadas ou não, nos dois ambientes. Após 30 dias de solarização, as bolsas foram coletadas e o solo infestado com P. aphanidermatum recebeu os tratamentos: o isolado de Trichoderma sp. IB-26 ou o fungicida metalaxyl + mancozeb. O solo contendo propágulos de R. solani foi tratado com o isolado de Trichoderma sp. IB-17 ou o fungicida pencycuron. As soluções dos fungicidas foram aplicadas na forma de rega. Também foram mantidas testemunhas para ambos os patógenos. Avaliou-se a viabilidade de P. aphanidermatum pelo tombamento de pós-emergência de plântulas de pepino e de R. solani pelo número de plântulas de rabanete sobreviventes ao tombamento de pré e pós-emergência. A solarização, o controle biológico e a solarização seguida pelo controle biológico não promoveram o controle de P. aphanidermatum, obtido apenas com metalaxyl + mancozeb, nos solos solarizados ou não. A solarização aplicada nos dois ambientes controlou R. solani, assim como o fungicida pencycuron, mas não houve efeito sinérgico na associação entre as técnicas. A aplicação do isolado de Trichoderma sp. IB-17 não proporcionou o controle desse patógeno nos solos solarizados ou não.