950 resultados para Nano-particles
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The spray-pyrolysis (SP) synthesis technique has been employed to obtain SiO2:Eu3+ and gamma-AlOOH:Eu3+, It was possible to obtain sub-micrometric spherical particles of SiO2 with luminescent Eu3+ ions bonded to the silica surface or embedded in amorphous silica beads, by controlling the synthesis and annealing process. Boehmite y-AlOOH doped with Eu3+ nanoparticles were synthesized by SP at moderate temperature (200 degrees C) with Eu3+ ions bonded to the surface hydroxyls of the boehmite nanocrystals. Luminescent nanocomposites were obtained by controlled reaction of gamma-AlOOH:Eu3+ nanocrystals with ASN (asparagine). In these nano-composites, the Eu3+ are held at the surface of the boehmite nanocrystals and partially shielded from interactions with additional luminescence quenchers (hydroxyl groups, water molecules). (C) 2008 Elsevier B.V. All rights reserved.
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Spindle-type iron fine particles have been prepared by reduction of silica-coated-hematite particles. Hydrogen reduction of the coated-hematite cores yielded uniform spindle-type iron particles, which were stabilized by surface oxidation. Narrow particle distributions are observed from TEM measurements. X-ray, Mössbauer and magnetization data are in agreement with the presence of nanosized α-Fe particles, having surface layer of spinel structure oxide. Mössbauer spectra show that the oxide surface is superparamagnetic at room temperature. © 2001 Elsevier Science B.V. All rights reserved.
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Nano- (30-60 nm) and submicron (100-350 nm) ZnO particles were synthesized using solvothermal method at 200 degrees C from an ethanolic solution of zinc acetate dihydrate, applying different reaction conditions, i.e., pH value of precursor and time of the reaction. The X-ray diffraction (XRD), field emission scanning electron microscopy (FE-SEM), transmission electron microscopy (TEM), UV-vis diffuse reflectance (DR), Raman spectroscopy, and photoluminescence (PL) spectroscopy have been employed for characterization of synthesized ZnO powders. It was shown that the structural, morphological, and optical properties are largely determined by reaction conditions during solvothermal synthesis. The particle crystallinity improves with the decrease of pH value and/or the increase of time of the reaction. The Raman and PL spectra analyses indicate that the oxygen interstitials are dominant intrinsic defects in solvothermally synthesized ZnO powders. It was observed that concentration of defects in wurtzite ZnO crystal lattices slightly changes with the variation of pH value of the precursor and time of the solvothermal reaction. The correlation between structural ordering and defect structure of particles and corresponding growth processes was discussed.
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Der Fokus dieser Doktorarbeit liegt auf der kontrollierten Benetzung von festen Oberflächen, die in vielen Bereichen, wie zum Beispiel in der Mikrofluidik, für Beschichtungen und in biologischen Studien von Zellen oder Bakterien, von großer Bedeutung ist.rnDer erste Teil dieser Arbeit widmet sich der Frage, wie Nanorauigkeit das Benetzungsverhalten, d.h. die Kontaktwinkel und die Pinningstärke, von hydrophoben und superhydrophoben Beschichtungen beeinflusst. Hierfür wird eine neue Methode entwickelt, um eine nanoraue Silika-Beschichtung über die Gasphase auf eine superhydrophobe Oberfläche, die aus rauen Polystyrol-Silika-Kern-Schale-Partikeln besteht, aufzubringen. Es wird gezeigt, dass die Topographie und Dichte der Nanorauigkeiten bestimmt, ob sich die Superhydrophobizität verringert oder erhöht, d.h. ob sich ein Flüssigkeitstropfen im Nano-Wenzel- oder Nano-Cassie-Zustand befindet. Das verstärkte Pinning im Nano-Wenzel-Zustand beruht auf dem Eindringen von Flüssigkeitsmolekülen in die Nanoporen der Beschichtung. Im Nano-Cassie-Zustand dagegen sitzt der Tropfen auf den Nanorauigkeiten, was das Pinning vermindert. Die experimentellen Ergebnisse werden mit molekulardynamischen Simulationen in Bezug gesetzt, die den Einfluss der Oberflächenbeschichtungsdichte und der Länge von fluorinierten Silanen auf die Hydrophobizität einer Oberfläche untersuchen. rnEs wurden bereits verschiedenste Techniken zur Herstellung von transparenten superhydrophoben, d.h. extrem flüssigkeitsabweisenden, Oberflächen entwickelt. Eine aktuelle Herausforderung liegt darin, Funktionalitäten einzuführen, ohne die superhydrophoben Eigenschaften einer Oberfläche zu verändern. Dies ist extrem anspruchsvoll, da funktionelle Gruppen in der Regel hydrophil sind. In dieser Arbeit wird eine innovative Methode zur Herstellung von transparenten superhydrophoben Oberflächen aus Janus-Mikrosäulen mit variierenden Dimensionen und Topographien entwickelt. Die Janus-Säulen haben hydrophobe Seitenwände und hydrophile Silika-Oberseiten, die anschließend selektiv und ohne Verlust der superhydrophoben Eigenschaften der Oberfläche funktionalisiert werden können. Diese selektive Oberflächenfunktionalisierung wird mittels konfokaler Mikroskopie und durch das chemische Anbinden von fluoreszenten Molekülen an die Säulenoberseiten sichtbar gemacht. Außerdem wird gezeigt, dass das Benetzungsverhalten durch Wechselwirkungen zwischen Flüssigkeit und Festkörper in der Nähe der Benetzungslinie bestimmt wird. Diese Beobachtung widerlegt das allgemein akzeptierte Modell von Cassie und Baxter und beinhaltet, dass hydrophile Flächen, die durch mechanischen Abrieb freigelegt werden, nicht zu einem Verlust der Superhydrophobizität führen müssen, wie allgemein angenommen.rnBenetzung kann auch durch eine räumliche Beschränkung von Flüssigkeiten kontrolliert werden, z.B. in mikrofluidischen Systemen. Hier wird eine modifizierte Stöber-Synthese verwendet, um künstliche und natürliche Faser-Template mit einer Silika-Schicht zu ummanteln. Nach der thermischen Zersetzung des organischen Templat-Materials entstehen wohldefinierte Silika-Kanäle und Kanalkreuzungen mit gleichmäßigen Durchmessern im Nano- und Mikrometerbereich. Auf Grund ihrer Transparenz, mechanischen Stabilität und des großen Länge-zu-Durchmesser-Verhältnisses sind die Kanäle sehr gut geeignet, um die Füllgeschwindigkeiten von Flüssigkeiten mit variierenden Oberflächenspannungen und Viskositäten zu untersuchen. Konfokale Mikroskopie ermöglicht es hierbei, die Füllgeschwindigkeiten über eine Länge von mehreren Millimetern, sowie direkt am Kanaleingang zu messen. Das späte Füllstadium kann sehr gut mit der Lucas-Washburn-Gleichung beschrieben werden. Die anfänglichen Füllgeschwindigkeiten sind jedoch niedriger als theoretisch vorhergesagt. Wohingegen die vorhergehenden Abschnitte dieser Arbeit sich mit der quasistatischen Benetzung beschäftigen, spielt hier die Dynamik der Benetzung eine wichtige Rolle. Tatsächlich lassen sich die beobachteten Abweichungen durch einen geschwindigkeitsabhängigen Fortschreitkontaktwinkel erklären und durch dynamische Benetzungstheorien modellieren. Somit löst diese Arbeit das seit langem diskutierte Problem der Abweichungen von der Lucas-Washburn-Gleichung bei kleinen Füllgeschwindigkeiten.
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In der Form von Nanokapseln (AmB-HST), Nanoemulsion beziehungsweise multilamellaren Vesikeln (MLV) wurden drei Amphotericin-B-Formulierungen für die orale Applikation entwickelt, charakterisiert und verglichen. Die neuartige homogene Nanokapsel-Formulierung des hydrophoben Polyen-Antimykotikums Amphotericin B wurde in Analogie zu einem für Simvastatin und andere Arzneistoffe etablierten Prozess aus der Reinsubstanz, Lezithin und Gelatine mit Hilfe des HST-Verfahrens hergestellt. Photometrische Untersuchungen zeigten, dass das Endprodukt aus Monomeren aufgebaut ist. Mittels Mikroskopie ließen sich die Aggregate vor der Umhüllung mit Lezithin und Gelatine im Ausgangsmaterial als individuelle kugelförmige Arzneistoffpartikel darstellen. Strukturuntersuchungen mit dynamischer licht streuung (DLS) zeigten eine enge Größenverteilung der verkapselten Partikel von ca. 1 µm. Die Struktur der Hülle der HST-Partikel wurde erstmalig mit Neutronenstreuung unter Verwendung der Deuterium-basierten Lösungsmittel kontrastmethode aufgeklärt. Durch die teilweise Kontrastmaskierung des Partikelkerns bei der Neutronenstreuung konnte die Lezithin-Gelatine-Hülle als eine dünne, 5,64 ± 0.18 nm dicke Schicht aufgelöst werden, welche der biologischen Lipidmembran ähnlich, im Vergleich aber geringfügig größer ist. Dieses Resultat eröffnet Wege für die Optimierung der Formulierung von pharmazeutischen Nanopartikeln, z.B. durch Oberflächenmodifizierungen. Weitere Untersuchungen mittels Kleinwinkelneutronenstreuung unter Verwendung der D-Kontrastvariation deuten darauf hin, dass die Komponenten der Nanokapseln nicht den gleichen Masseschwerpunkt haben, sondern asymmetrisch aufgebaut sind und dass die stärker streuenden Domänen weiter außen liegen. Die Partikel sind im Vergleich zu Liposomen dichter. In-Vitro Freisetzungsstudien belegen das Solubilisierungsvermögen des HST-Systems, wonach die Freisetzung des Arzneistoffes aus der Formulierung zu allen gemessenen Zeitpunkten höher als diejenige der Reinsubstanz war. rnDie Nanoemulsion-Formulierung von Amphotericin B wurde mit einem Öl und Tensid system, jedoch mit unterschiedlichen Co-Solvenzien, erfolgreich entwickelt. Gemäß der Bestimmung der Löslichkeit in verschiedenen Hilfsstoffen erwies sich der Arzneistoff Amphotericin B als nicht-lipophil, gleichzeitig aber auch als nicht-hydrophil. Die zur Ermittlung der für die Emulsionsbildung notwendigen Hilfstoffkonzentrationen erstellten ternären Diagramme veranschaulichten, dass hohe Öl- und Tensidgehalte zu keiner Emulsionsbildung führten. Dementsprechend betrug der höchste Ölgehalt 10%. Die Tröpfchengröße wuchs mit zunehmender Tensidkonzentration, wobei die Co-Solventmenge der Propylenglykol-haltigen Nanoemulsion indirekt verringert wurde. Für die Transcutol®P-haltige Nanoemulsion hingegen wurde das Gegenteil beobachtet, nämlich eine Abnahme der Tröpfchengröße bei steigenden Tensidkonzentrationen. Durch den Einschluss des Arzneistoffes wurde nicht die Viskosität der Formulierung, sondern die Tröpfchengröße beeinflusst. Der Wirkstoffeinschluss führte zu höheren Tröpfchengrößen. Mit zunehmender Propylenglykolkonzentration wurde der Wirkstoffgehalt erhöht, mit zunehmender Transcutol®P-Konzentration dagegen vermindert. UV/VIS-spektroskopische Analysen deuten darauf hin, dass in beiden Formulierungen Amphotericin B als Monomer vorliegt. Allerdings erwiesen sich die Formulierungen Caco-2-Zellen und humanen roten Blutkörperchen gegenüber als toxisch. Da die Kontrollproben eine höhere Toxizität als die wirkstoffhaltigen Formulierungen zeigten, ist die Toxizität nicht nur auf Amphotericin, sondern auch auf die Hilfsstoffe zurückzuführen. Die solubilisierte Wirkstoffmenge ist in beiden Formulierungen nicht ausreichend im Hinblick auf die eingesetzte Menge an Hilfsstoff nach WHO-Kriterien. Gemäß diesen Untersuchungen erscheinen die Emulsions-Formulierungen für die orale Gabe nicht geeignet. Dennoch sind Tierstudien notwendig, um den Effekt bei Tieren sowie die systemisch verfügbare Wirkstoffmenge zu ermitteln. Dies wird bestandskräftige Schlussfolgerungen bezüglich der Formulierung und Aussagen über mögliche Perspektiven erlauben. Nichtsdestotrotz sind die Präkonzentrate sehr stabil und können bei Raumtemperatur gelagert werden.rnDie multilamellar-vesikulären Formulierungen von Amphotericin B mit ungesättigten und gesättigten neutralen Phospholipiden und Cholesterin wurden erfolgreich entwickelt und enthielten nicht nur Vesikel, sondern auch zusätzliche Strukturen bei zunehmender Cholesterinkonzentration. Mittels Partikelgrößenanalyse wurden bei den Formulierungen mit gesättigten Lipiden Mikropartikel detektiert, was abhängig von der Alkylkettenlänge war. Mit dem ungesättigten Lipid (DOPC) konnten hingegen Nanopartikel mit hinreichender Verkapselung und Partikelgrößenverteilung gebildet werden. Die Ergebnisse der thermischen und FTIR-spektroskopischen Analyse, welche den Einfluss des Arzneistoffes ausschließen ließen, liefern den Nachweis für die mögliche, bereits in der Literatur beschriebene Einlagerung des Wirkstoffs in lipid- und/oder cholesterinreiche Membranen. Mit Hilfe eines linearen Saccharosedichtegradienten konnte die Formulierung in Vesikel und Wirkstoff-Lipid-Komplexe nach bimodaler Verteilung aufgetrennt werden, wobei der Arzneistoff stärker mit den Komplexen als mit den Vesikeln assoziiert ist. Bei den Kleinwinkelneutronenstreu-Experimenten wurde die Methode der Kontrastvariation mit Erfolg angewendet. Dabei konnte gezeigt werden, dass Cholesterol in situ einen Komplex mit Amphotericin B bildet. Diesen Sachverhalt legt unter anderem die beobachtete Differenz in der äquivalenten Streulängendichte der Wirkstoff-Lipid- und Wirkstoff-Lipid-Cholesterin-haltigen kleinen unilamellaren Vesikeln nahe. Das Vorkommen von Bragg-Peaks im Streuprofil weist auf Domänen hin und systematische Untersuchungen zeigten, dass die Anzahl der Domänen mit steigendem Cholesteringehalt zunimmt, ab einem bestimmten Grenzwert jedoch wieder abnimmt. Die Domänen treten vor allem nahe der Außenfläche der Modellmembran auf und bestätigen, dass der Wirkstoff in den Cholesterinreichen Membranen vertikal eingelagert ist. Die Formulierung war sowohl Caco-2-Zellen als auch humanen roten Blutkörperchen gegenüber nicht toxisch und erwies sich unter Berücksichtigung der Aufnahme in Caco-2-Zellen als vielversprechend für die orale Applikation. Die Formulierung zeigt sich somit aussichtsreich und könnte in Tabletten weiterverarbeitet werden. Ein Filmüberzug würde den Wirkstoff gegen die saure Umgebung im Magen schützen. Für die Bestimmung der systemischen Verfügbarkeit der Formulierung sind Tierstudien notwendig. Die entwickelten multilamellaren Formulierungen einschließlich der Wirkstoff-Cholesterin-Komplexe bieten somit gute Aussichten auf die mögliche medizinische Anwendung. rnrn
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ABSTRACT: BACKGROUND: Experimental studies provide evidence that inhaled nanoparticles may translocate over the airspace epithelium and cause increased cellular inflammation. Little is known, however, about the dependence of particle size or material on translocation characteristics, inflammatory response and intracellular localization. RESULTS: Using a triple cell co-culture model of the human airway wall composed of epithelial cells, macrophages and dendritic cells we quantified the entering of fine (1 mum) and nano-sized (0.078 mum) polystyrene particles by laser scanning microscopy. The number distribution of particles within the cell types was significantly different between fine and nano-sized particles suggesting different translocation characteristics. Analysis of the intracellular localization of gold (0.025 mum) and titanium dioxide (0.02-0.03 mum) nanoparticles by energy filtering transmission electron microscopy showed differences in intracellular localization depending on particle composition. Titanium dioxide nanoparticles were detected as single particles without membranes as well as in membrane-bound agglomerations. Gold nanoparticles were found inside the cells as free particles only. The potential of the different particle types (different sizes and different materials) to induce a cellular response was determined by measurements of the tumour necrosis factor-alpha in the supernatants. We measured a 2-3 fold increase of tumour necrosis factor-alpha in the supernatants after applying 1 mum polystyrene particles, gold nanoparticles, but not with polystyrene and titanium dioxide nanoparticles. CONCLUSION: Quantitative laser scanning microscopy provided evidence that the translocation and entering characteristics of particles are size-dependent. Energy filtering transmission electron microscopy showed that the intracellular localization of nanoparticles depends on the particle material. Both particle size and material affect the cellular responses to particle exposure as measured by the generation of tumour necrosis factor-alpha.
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The molecular interactions between the host molecule, perthiolated beta-cyclodextrin (CD), and the guest molecules, adamantaneacetic acid (AD) and ferroceneacetic acid (FC), have been inestigated theoretically in both the gas and aqueous phases. The major computations have been carried out at the theoretical levels, RHF/6-31G and B3LYP/6- 31G. MP2 electronic energies were also computed based at the geometries optimized by both the RHF and B3LYP methods in the gas phase to establish a better estimate of the correlation effect. The solvent phase computations were completed at the RHF/6-31G and B3LYP/6-31G levels using the PCM model. The most stable structures optimized in gas phase by both the RHF and B3LYP methods were used for the computations in solution. A method to systematically manipulate the relative position and orientation between the interacting molecules is proposed. In the gas phase, six trials with different host-guest relative positions and orientations were completed successfully with the B3LYP method for both the CD-AD and CD-FC complexes. Only four trials were completed with RHF method. In the gas phase, the best results from the RHF method gives for the association Gibbs free energy (ΔG°) values equal to -32.21kj/mol for CD-AD and -25.73kj/mol for CD-FC. And the best results from the B3LYP method have ΔG° equal to -47.57kj/mol for CD-AD and -41.09kj/mol for CD-FC. The MP2 correction significantly lowers ΔG° based on the geometries from both methods. For the RHF structure, the MP2 computations lowered ΔG° to -60.64kj/mol for CD-AD and -54.10 for CD-FC. For the structure from the B3LYP method, it was reduced to -59.87 kj/mol for CD-AD and -54.84 kj/mol for CDFC. The RHF solvent phase calculations yielded following results: ΔG°(aq) equals 107.2kj/mol for CD-AD and 111.4kj/mol for CD-FC. Compared with the results from the RHF method, the B3LYP method provided clearly better solvent phase results with ΔG° (aq) equal to 38.64kj/mol for CD-AD and 39.61kj/mol for CD-FC. These results qualitatively explain the experimental observations. However quantitatively they are in poor agreement with the experimental values available in the literature and those recently published by Liu et al. And the reason is believed to be omission of hydrophobic contribution to the association. Determining the global geometrical minima for these very large systems was very difficult and computationally time consuming, but after a very thorough search, these were identified. A relevant result of this search is that when the complexes, CD-AD and CD-FC, are formed, the AD and FC molecules are only partially embedded inside the CD cavity. The totally embedded complexes were found to have significantly higher energies. The semiempirical method, ZINDO, was employed to investigate the effect of complexation on the first electronic excitation of CD anchored to a metal nano-particle. The computational results revealed that after complexation to FC, the transition intensity declines to about 25% of the original value, and after complexation with AD, the intensity drops almost 50%. The tighter binding and transition intensity of CD-AD qualitatively agrees with the experimental result that the addition of AD to a solution of CD and FC restores the fluorescence of CD that was quenched by the addition of FC. A method to evaluate the “hydrophobic force” effect is proposed for future work.
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Attempts to strengthen a chromium-modified titanium trialuminide by a combination of grain size refinement and dispersoid strengthening led to a new means to synthesize such materials. This Reactive Mechanical Alloying/Milling process uses in situ reactions between the metallic powders and elements from a process control agent and/or a gaseous environment to assemble a dispersed small hard particle phase within the matrix by a bottom-up approach. In the current research milled powders of the trialuminide alloy along with titanium carbide were produced. The amount of the carbide can be varied widely with simple processing changes and in this case the milling process created trialuminide grain sizes and carbide particles that are the smallest known from such a process. Characterization of these materials required the development of x-ray diffraction means to determine particle sizes by deconvoluting and synthesizing components of the complex multiphase diffraction patterns and to carry out whole pattern analysis to analyze the diffuse scattering that developed from larger than usual highly defective grain boundary regions. These identified regions provide an important mass transport capability in the processing and not only facilitate the alloy development, but add to the understanding of the mechanical alloying process. Consolidation of the milled powder that consisted of small crystallites of the alloy and dispersed carbide particles two nanometers in size formed a unique, somewhat coarsened, microstructure producing an ultra-high strength solid material composed of the chromium-modified titanium trialuminide alloy matrix with small platelets of the complex carbides Ti2AlC and Ti3AlC2. This synthesis process provides the unique ability to nano-engineer a wide variety of composite materials, or special alloys, and has shown the ability to be extended to a wide variety of metallic materials.
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Tissue engineering and regenerative medicine have emerged in an effort to generate replacement tissues capable of restoring native tissue structure and function, but because of the complexity of biologic system, this has proven to be much harder than originally anticipated. Silica based bioactive glasses are popular as biomaterials because of their ability to enhance osteogenesis and angiogenesis. Sol-gel processing methods are popular in generating these materials because it offers: 1) mild processing conditions; 2) easily controlled structure and composition; 3) the ability to incorporate biological molecules; and 4) inherent biocompatibility. The goal of this work was to develop a bioactive vaporization system for the deposition of silica sol-gel particles as a means to modify the material properties of a substrate at the nano- and micro- level to better mimic the instructive conditions of native bone tissue, promoting appropriate osteoblast attachment, proliferation, and differentiation as a means for supporting bone tissue regeneration. The size distribution, morphology and degradation behavior of the vapor deposited sol-gel particles developed here were found to be dependent upon formulation (H2O:TMOS, pH, Ca/P incorporation) and manufacturing (substrate surface character, deposition time). Additionally, deposition of these particles onto substrates can be used to modify overall substrate properties including hydrophobicity, roughness, and topography. Deposition of Ca/P sol particles induced apatite-like mineral formation on both two- and three-dimensional materials when exposed to body fluids. Gene expression analysis suggests that Ca/P sol particles induce upregulation osteoblast gene expression (Runx2, OPN, OCN) in preosteoblasts during early culture time points. Upon further modification-specifically increasing particle stability-these Ca/P sol particles possess the potential to serve as a simple and unique means to modify biomaterial surface properties as a means to direct osteoblast differentiation.
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The respiratory tract is an attractive target organ for novel diagnostic and therapeutic applications with nano-sized carriers, but their immune effects and interactions with key resident antigen-presenting cells (APCs) such as dendritic cells (DCs) and alveolar macrophages (AMs) in different anatomical compartments remain poorly understood. Polystyrene particles ranging from 20 nm to 1,000 nm were instilled intranasally in BALB/c mice, and their interactions with APC populations in airways, lung parenchyma, and lung-draining lymph nodes (LDLNs) were examined after 2 and 24 hours by flow cytometry and confocal microscopy. In the main conducting airways and lung parenchyma, DC subpopulations preferentially captured 20-nm particles, compared with 1,000-nm particles that were transported to the LDLNs by migratory CD11blow DCs and that were observed in close proximity to CD3+ T cells. Generally, the uptake of particles increased the expression of CD40 and CD86 in all DC populations, independent of particle size, whereas 20-nm particles induced enhanced antigen presentation to CD4+ T cells in LDLNs in vivo. Despite measurable uptake by DCs, the majority of particles were taken up by AMs, irrespective of size. Confocal microscopy and FACS analysis showed few particles in the main conducting airways, but a homogeneous distribution of all particle sizes was evident in the lung parenchyma, mostly confined to AMs. Particulate size as a key parameter determining uptake and trafficking therefore determines the fate of inhaled particulates, and this may have important consequences in the development of novel carriers for pulmonary diagnostic or therapeutic applications.
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Doped ceria (CeO2) compounds are fluorite-type oxides that show oxide ionic conductivity higher than yttria-stabilized zirconia in oxidizing atmosphere. As a consequence of this, considerable interest has been shown in application of these materials for low (500 degrees-650 degrees C) temperature operation of solid oxide fuel cells (SOFCs). To improve the conductivity in dysprosium (Dy) doped CeO2, nano-size round shape particles were prepared using a coprecipitation method. The dense sintered bodies with small grain sizes (< 300 nm) were fabricated using a combined process of spark plasma sintering (SPS) and conventional sintering (CS). Dy-doped CeO2 sintered body with large grains (1.1 mu m) had large micro-domains. The conductivity in the sintered body was low (-3.2 S/cm at 500 degrees C). On the other hand, the conductivity in the specimens obtained by the combined process was considerably improved. The micro-domain size in the grain was minimized using the present process. It is concluded that the enhancement of conductivity in dense specimens produced by the combined process (SPS+CS) is attributable to the microstructural changes within the grains.
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The efficiency of sonication and microfluidization to produce nano-emulsions were evaluated in this study. The purpose was to produce an oil-in-water nano-emulsion of d-limonene to apply it in the next step for nano-particle encapsulation. In the entrapment and retention of volatiles or for the microencapsulation efficiency, emulsion size is one of the critical factors. In this study, a bench-top sonicator and an air-driven microfluidizer were used to prepare the emulsions. Results show that, while both methods were capable of producing nano-emulsions of the size range of 150-700 nm, the microfluidizer produced emulsions with narrower size distributions and sonication was more convenient in terms of operation and cleaning. In general, the size of the emulsions decreased with increasing sonication time, or the microfluidization pressure and duration. However, for both sonication and microfluidization, optimal conditions were necessary for emulsification beyond which the emulsion sizes would either increase or have little change with further processing.
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The superior properties of ferritic/martensitic steels in a radiation environment (low swelling, low activation under irradiation and good corrosion resistance) make them good candidates for structural parts in future reactors and spallation sources. While it cannot substitute for true reactor experiments, irradiation by charged particles from accelerators can reduce the number of reactor experiments and support fundamental research for a better understanding of radiation effects in materials. Based on the nature of low energy accelerator experiments, only a small volume of material can be uniformly irradiated. Micro and nanoscale post irradiation tests thus have to be performed. We show here that nanoindentation and micro-compression testing on T91 and HT-9 stainless steel before and after ion irradiation are useful methods to evaluate the radiation induced hardening.
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The production of composite particles using dry powder coating is a one-step, environmentally friendly, process for the fabrication of particles with targeted properties and favourable functionalities. Diverse functionalities, such flowability enhancement, content uniformity, and dissolution, can be developed from dry particle coating. In this review, we discuss the particle functionalities that can be tailored and the selection of characterisation techniques relevant to understanding their molecular basis. We address key features in the powder blend sampling process and explore the relevant characterisation techniques, focussing on the functionality delivered by dry coating and on surface profiling that explores the dynamics and surface characteristics of the composite blends. Dry particle coating is a solvent- and heat-free process that can be used to develop functionalised particles. However, assessment of the resultant functionality requires careful selection of sensitive analytical techniques that can distinguish particle surface changes within nano and/or micrometre ranges.
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In the past decades the growing application of nanomaterials (NMs) in diverse consumer products has raised various concerns in the field of toxicology. They have been extensively used in a broad range of applications and cover most of the industrial sectors as well as the medicine and the environmental areas. The most common scenarios for human exposure to NMs are occupational, environmental and as consumers and inhalation is the most frequent route of exposure, especially in occupational settings. Cerium dioxide NMs (nano-CeO2) are widely used in a number of applications such as in cosmetics, outdoor paints, wood care products as well as fuel catalysts. For such reason, nano-CeO2 is one of the selected NMs for priority testing within the sponsorship program of the Working Party of Manufactured Nanomaterials of the OECD. In this context, the aim of this study is to assess the safety of nano-CeO2 (NM-212, Joint Research Center Repository) through the characterization of its cytotoxicity and genotoxicity in a human alveolar epithelial cell line. A dispersion of the NM in water plus 0.05% BSA was prepared and sonicated during 16 minutes, according to a standardized protocol. DLS analysis was used to characterize the quality of the NM dispersion in the culture medium. To evaluate the cytotoxicity of nano-CeO2 in the A549 cell line, the colorimetric MTT assay was performed; the capacity of cells to proliferate when exposed to CeO2 was also assessed with the Clonogenic assay. The genotoxicity of this NM was evaluated by the Comet Assay (3 and 24h of exposure) to quantify DNA breaks and the FPG-modified comet assay to assess oxidative DNA damage. The Cytokinesis-Block Micronucleus (CBMN) assay was used to further detect chromosome breaks or loss. The nano-CeO2 particles are spherical, displaying a diameter of 33 nm and 28 m2/g of surface area. The results of the MTT assay did not show any decreased in cells viability following treatment with a dose-range of nano-CeO2 during 24h. Nevertheless, the highest concentrations of this NM were able to significantly reduce the colony forming ability of A549 cells, suggesting that a prolonged exposure may be cytotoxic to these cells. Data from both genotoxicity assays revealed that nano-CeO2 was neither able to induce DNA breaks nor oxidative DNA damage. Likewise, no significant micronucleus induction was observed. Taken together, the present results indicate that this nano-CeO2 is not genotoxic in this alveolar cell line under the tested conditions, although further studies should be performed, e.g., gene mutation in somatic cells and in vivo chromosome damage (rodent micronucleus assay) to ensure its safety to human health.