Estudo de propriedades físicas de solventes eutécticos de origem natural

No contexto da utilização de solventes alternativos mais sustentáveis e eficientes, capazes de substituir solventes orgânicos convencionais que apresentam várias desvan-tagens tais como toxicidade, inflamabilidade, volatilidade, etc., foram propostos na lite-ratura várias alternativas entre as quais os solventes eutécticos de origem natural. Para potenciar a sua aplicação em diversas áreas, incluindo a tecnologia biomédica, é necessário estudar as suas propriedades físicas dada a ainda insuficiente base de dados disponível. Assim, o principal objetivo deste trabalho é efetuar a medição da massa vo-lúmica, da viscosidade e do índice de refração de solventes eutécticos de origem natural, formados por cloreto de colina e açúcares, ácidos orgânicos ou álcoois. Para isso, foram escolhidos quatro sistemas modelo, já propostos na literatura: glicerol + cloreto de coli-na + água (proporção molar 2:1:1); glucose + cloreto de colina + água (2:5:5); sacarose + cloreto de colina + água (1:4:4); ácido málico + cloreto de colina + água (1:1:2). Fo-ram ainda avaliados os efeitos da adição de água e/ou da temperatura nas diferentes propriedades físicas. A viscosidade dos solventes eutécticos foi medida entre 293,15 K e 323,15 K, para valores de fração mássica de água entre 5% e 30%. Nesta gama de temperatura, os da-dos experimentais foram modelizados de forma satisfatória por uma equação do tipo Arrhenius. Como esperado, a viscosidade diminuiu com o aumento da temperatura e com o aumento de conteúdo em água. De facto, um aumento da temperatura de 20 °C para 50 °C traduz-se numa diminuição muito significativa da viscosidade dos solventes estudados. O índice de refração foi medido à temperatura de 298,15 K, obtendo-se valores na gama 1,41-1,50. Finalmente, a massa volúmica foi medida entre 298,15 K e 333,15 K. Verifica-se que, nas condições estudadas, a massa volúmica diminui linearmente com a temperatura e com o aumento da fração mássica de água, sendo muito menos sensível ao conteúdo em água ou à temperatura do que a viscosidade.

Desenvolvimento e estudo em microcanais de fluidos inovadores análogos ao sangue baseados em vesículas unilamelares gigantes

O escoamento sanguíneo é um dos temas de grande interesse para a comunidade científica. Assim, a busca de fluidos que sejam análogos ao sangue bem como o estudo do seu escoamento em microcanais, tal como acontece com o sangue nos capilares, continua a ser alvo de investigação. Numa primeira fase deste trabalho, procedeu-se ao desenvolvimento de um modelo inovador para produzir glóbulos vermelhos artificiais, constituído por Vesículas Unilamelares Gigantes, vulgarmente designadas Giant Unilamellar Vesicles (GUVs), com três concentrações diferentes. Pretende-se que estas vesículas tenham um comportamento reológico idêntico ao escoamento dos glóbulos vermelhos (GVs) em microcanais, permitindo assim proceder a vários estudos hemodinâmicos. No desenvolvimento destas vesículas, foi verificado que as mais adequadas são constituídas por uma mistura natural de lípidos e lecitina de soja. Foi realizado um estudo relativamente à sua concentração, onde se verificou que, com o aumento da quantidade da lecitina de soja nas soluções, a concentração de GUVs tende a aumentar. Foi também realizado um estudo relativo aos diâmetros dos GUVs para verificar se estes se aproximavam em termos de tamanho dos GVs, onde foi verificado que a maioria dos GUVs possuem diâmetros com dimensões entre os 5 e 7 μm, tal como os GVs. Foi ainda verificado que a solução com a menor concentração de lecitina de soja possui uma maior quantidade de GUVs com diâmetros entre os 5 e 7 μm. Na segunda fase, foi estudado experimentalmente o escoamento das três soluções de GUVs em microcanais hiperbólicos, com três caudais diferentes, com o objetivo de visualizar a Camada Livre de Células (CLC), determinar a deformação e estudar as velocidades destes. Foi verificado que existe a formação de CLC em todas as concentrações e que aumenta com o aumento do caudal. Relativamente à deformação, esta é bastante mais evidente na contração do microcanal onde a taxa deformação é máxima. Para o caso da velocidade, foi observado um aumento bastante significativo e linear da velocidade na região da contração do microcanal hiperbólico e uma velocidade baixa e aproximadamente constante a montante e jusante da contração. vi Por fim, foi também realizado o estudo reológico dos GUVs, de forma a investigar se estes têm uma viscosidade próxima do sangue. Foi verificado que os GUVs apresentam uma viscosidade inferior à do sangue total e que existe um ligeiro aumento da viscosidade dos GUVs com o aumento da sua concentração. Por último, também foi efetuada uma comparação da viscosidade da solução de GUVs com uma solução de 5% de Hematócrito (Hct) em soro fisiológico, onde foi verificado que ambas as viscosidades são muito próximas.

Why are some cyano-based ionic liquids better glucose solvents than water?

Among different classes of ionic liquids (ILs), those with cyano-based anions have been of special interest due to their low viscosity and enhanced solvation ability for a large variety of compounds. Experimental results from this work reveal that the solubility of glucose in some of these ionic liquids may be higher than in water – a well-known solvent with enhanced capacity to dissolve mono- and disaccharides. This raises questions on the ability of cyano groups to establish strong hydrogen bonds with carbohydrates and on the optimal number of cyano groups at the IL anion that maximizes the solubility of glucose. In addition to experimental solubility data, these questions are addressed in this study using a combination of density functional theory (DFT) and molecular dynamics (MD) simulations. Through the calculation of the number of hydrogen bonds, coordination numbers, energies of interaction and radial and spatial distribution functions, it was possible to explain the experimental results and to show that the ability to favorably interact with glucose is driven by the polarity of each IL anion, with the optimal anion being dicyanamide.

Minerals and vitamin B9 in dried plants vs. infusions: assessing absorption dynamics of minerals by membrane dialysis tandem in vitro digestion

Vitamins and mineral elements are among the most important phytochemicals due to their important role in the maintenance of human health. Despite these components had already been studied in different plant species, their full characterization in several wild species is still scarce. In addition, the knowledge regarding the in vivo effects of phytochemicals, particularly their bioaccessibility, is still scarce. Accordingly, a membrane dialysis process was used to simulate gastrointestinal conditions in order to assess the potential bioaccessibility of mineral elements in different preparations of Achillea millefolium (yarrow), Laurus nobilis (laurel) and Taraxacum sect. Ruderalia (dandelion). The retention/passage dynamics was evaluated using a cellulose membrane with 34 mm pore. Dandelion showed the highest levels of all studied mineral elements (except zinc) independently of the used formulations (dried plant or infusion), but yarrow was the only species yielding minerals after the dialysis step, either in dried form, or as infusion. In fact, the ability of each evaluated element to cross the dialysis membrane showed significant differences, being also highly dependent on the plant species. Regarding the potential use of these plants as complementary vitamin B9 sources, the detected values were much lower in the infusions, most likely due to the thermolability effect.