Isomérisation du lactose en lactulose en solution modèle de lactose et dans du perméat de lactosérum par électro-activation supportée par échange ionique sur résine

L’isomérisation alcaline du lactose en lactulose a été effectuée électro-chimiquement à l’aide d’un réacteur d’électro-activation en combinaison avec des résines échangeuses d’anions de polystyrène de trois types; à savoir Lewatit VP-OC-1065 faible-acide, Lewatit MP-64 moyenne-acide et Lewatit Monoplus M500 forte-acide. Les paramètres opératoires qui ont fait l’objet de cette étude ont été étudiés sur trois blocs expérimentaux pour optimiser le système. Dans le Premier bloc, les paramètres étudiés sont : (1) ratio lactose-5%(p/v) : résine échangeuse d’anions (1:0.5, 1:1 et 1:2), (2) intensité du champ électrique : 50 mA, 100 mA et 200 mA et (3) type de résines : faible, moyenne et forte. Dans le Deuxième bloc, les paramètres mis à l’étude comprenaient : (1) l’intensité du champ électrique : 300 mA, 450 mA et 550 mA, (2) le débit de la solution traitée : 25 ml / min, 50 ml/ min et 100 ml/min et (3) la surface active de la membrane adjacente au compartiment cathodique : 0.78 cm2, 7.06 cm2 et 18.1 cm2. Le Troisième bloc expérimental a été effectué sur la base de la distance entre la membrane et l’électrode : 3.1 cm, 5.6 cm et 9 cm. Le même modèle expérimental a était également réalisé avec du perméat du lactosérum d’une concentration de 7% (p/v). Les résultats obtenus ont révélé que le meilleur rendement de l’isomérisation du lactose en lactulose était obtenu après 30 minutes d’électroactivation en utilisant une solution modèle de lactose-5% avec une valeur d’environ 20.1%. Les conditions opératoires qui ont permis d’avoir ce taux de conversion sont une intensité du courant de 550 mA, un débit de la solution de 25 ml/min, une surface active de la membrane de 7.06 cm2 et une distance de 9 cm entre la cathode et la membrane qui lui y est adjacente. En utilisant le perméat de lactosérum-7%, un taux de conversion de lactose en lactulose de 8.34% a était obtenu avec une intensité du courant de 200 mA, un débit de 120 ml/min, une surface active de de 18.1cm2 et une distance de 9 cm entre la membrane et l’électrode dans le compartiment cathodique. Les analyses de variance ont indiqué un effet catalytique significatif du type de la résine. En effet, la résine-forte a permis d’avoir les plus hauts rendements de la réaction d’isomérisation par électro-activation. La résistance électrique globale du système d’électroactivation dépendait de la valeur de l’intensité du courant. Le produit final était d’une grande pureté, car il ne présentait que quelques traces de galactose (< 4%).

Nanostructured catalysts for the development of the hydrogen economy

La catalyse joue un rôle essentiel dans de nombreuses applications industrielles telles que les industries pétrochimique et biochimique, ainsi que dans la production de polymères et pour la protection de l’environnement. La conception et la fabrication de catalyseurs efficaces et rentables est une étape importante pour résoudre un certain nombre de problèmes des nouvelles technologies de conversion chimique et de stockage de l’énergie. L’objectif de cette thèse est le développement de voies de synthèse efficaces et simples pour fabriquer des catalyseurs performants à base de métaux non nobles et d’examiner les aspects fondamentaux concernant la relation entre structure/composition et performance catalytique, notamment dans des processus liés à la production et au stockage de l’hydrogène. Dans un premier temps, une série d’oxydes métalliques mixtes (Cu/CeO2, CuFe/CeO2, CuCo/CeO2, CuFe2O4, NiFe2O4) nanostructurés et poreux ont été synthétisés grâce à une méthode améliorée de nanocasting. Les matériaux Cu/CeO2 obtenus, dont la composition et la structure poreuse peuvent être contrôlées, ont ensuite été testés pour l’oxydation préférentielle du CO dans un flux d’hydrogène dans le but d’obtenir un combustible hydrogène de haute pureté. Les catalyseurs synthétisés présentent une activité et une sélectivité élevées lors de l’oxydation sélective du CO en CO2. Concernant la question du stockage d’hydrogène, une voie de synthèse a été trouvée pour le composét mixte CuO-NiO, démontrant une excellente performance catalytique comparable aux catalyseurs à base de métaux nobles pour la production d’hydrogène à partir de l’ammoniaborane (aussi appelé borazane). L’activité catalytique du catalyseur étudié dans cette réaction est fortement influencée par la nature des précurseurs métalliques, la composition et la température de traitement thermique utilisées pour la préparation du catalyseur. Enfin, des catalyseurs de Cu-Ni supportés sur silice colloïdale ou sur des particules de carbone, ayant une composition et une taille variable, ont été synthétisés par un simple procédé d’imprégnation. Les catalyseurs supportés sur carbone sont stables et très actifs à la fois dans l’hydrolyse du borazane et la décomposition de l’hydrazine aqueuse pour la production d’hydrogène. Il a été démontré qu’un catalyseur optimal peut être obtenu par le contrôle de l’effet bi-métallique, l’interaction métal-support, et la taille des particules de métal.

Identification and characterization of shallow impurity states in gallium arsenide and indium phosphide using photothermal ionization spectroscopy

A model of far infrared (FIR) dielectric response of shallow impurity states in a semiconductor has been developed and is presented for the specific case of the shallow donor transitions in high purity epitaxial GaAs. The model is quite general, however, and should be applicable with slight modification, not only to shallow donors in other materials such as InP, but also to shallow acceptors and excitons. The effects of the enormous dielectric response of shallow donors on the FIR optical properties of reflectance, transmittance, and absorptance, and photoconductive response of high purity epitaxial GaAs films are predicted and compared with experimental photothermal ionization spectra. The model accounts for many of the peculiar features that are frequently observed in these spectra, one of which was the cause of erroneous donor identifications in the early doping experiments. The model also corrects some commonly held misconceptions concerning photo-thermal ionization peak widths and amplitudes and their relationships to donor and acceptor concentrations. These corrections are of particular relevance to the proper interpretation of photothermal ionization spectra in the study of impurity incorporation in high purity epitaxial material. The model also suggests that the technique of FIR reflectance, although it has not been widely employed, should be useful in the study of shallow impurities in semiconductors.

Síntese regioespecífica de novas N-acil trialometil pirazolinas graxas

Nesse trabalho é descrita a síntese de três hidrazidas graxas monosubstituídas [R1C(O)NHNH2, onde R1 =C15H31, C17H35, C17H33] derivadas dos ácidos graxos palmítico, esteárico e oléico, respectivamente, utilizando duas novas metodologias, primeiramente a partir de monocloridrato de hidrazina em presença de hidróxido de sódio e, em um segundo momento, usando dicloridrato de hidrazina e metóxido de sódio. Ambas as metodologias foram realizadas em metanol como solvente, sendo investigadas as proporções estequiométricas específicas para cada método utilizado. A síntese das hidrazidas graxas com as 4-alcóxi-1,1,1-trialometil-3-alquen-2-onas substituídas [R3C(O)C= C(R2 )(OR), onde R3 = CF3, CCl3; R2 = Me, 4-Me-C6H4, 4- OMe-C6H4, 4-Br-C6H4, 4-Cl-C6H4, 4-F-C6H4], através da reação de ciclocondensação do tipo [3+2] catalisada por BF3.MeOH, favoreceu a síntese regioespecífica de duas novas séries de N-acil trialometil pirazolinas graxas, com rendimentos de bons a excelentes (80 a 90%) e alto grau de pureza, tendo suas estruturas caracterizadas através de dados de Espectroscopia de Infravermelho, Cromatografia Gasosa Acoplada a Espectrometria de Massas e Ressonância Magnética Nuclear de 1H e 13C.

Análisis de la estática para la síntesis de furfural por destilación reactiva

Hoy día, se presta la atención a los derivados de furano y a los procesos catalíticos alrededor de éstos para la conversión de los azúcares contenidos en la biomasa lignocelulósica. En este sentido, el furfural también recibe una especial atención como potencial químico para la producción de bioproductos y biocombustibles. Debido a las dificultades presentadas en la separación del furfural en el proceso convencional, en este trabajo se presenta el análisis de la separación para obtener furfural de alta pureza a partir de xilosa deshidratada por destilación reactiva como proceso no convencional, aplicando la teoría básica de análisis estático para obtener la mejor información del proceso de destilación reactiva, obteniendo un esquema tecnológico que permite alcanzar una fracción molar de furfural de aproximadamente 0.9.

Biochemical studies of postsynaptic density signaling proteins with a focus on synaptic GTPase activating protein and PDZ domains

Memory storage in the brain involves adjustment of the strength of existing synapses and formation of new neural networks. A key process underlying memory formation is synaptic plasticity, the ability of excitatory synapses to strengthen or weaken their connections in response to patterns of activity between their connected neurons. Synaptic plasticity is governed by the precise pattern of Ca²⁺ influx through postsynaptic N-methyl-D-aspartate-type glutamate receptors (NMDARs), which can lead to the activation of the small GTPases Ras and Rap. Differential activation of Ras and Rap acts to modulate synaptic strength by promoting the insertion or removal of 2-amino-3-(3-hydroxy-5-methyl-isoxazol-4-yl)propanoic acid receptors (AMPARs) from the synapse. Synaptic GTPase activating protein (synGAP) regulates AMPAR levels by catalyzing the inactivation of GTP-bound (active) Ras or Rap. synGAP is positioned in close proximity to the cytoplasmic tail regions of the NMDAR through its association with the PDZ domains of PSD-95. SynGAP’s activity is regulated by the prominent postsynaptic protein kinase, Ca²⁺/calmodulin-dependent protein kinase II (CaMKII) and cyclin-dependent kinase 5 (CDK5), a known binding partner of CaMKII. Modulation of synGAP’s activity by phosphorylation may alter the ratio of active Ras to Rap in spines, thus pushing the spine towards the insertion or removal of AMPARs, subsequently strengthening or weakening the synapse. To date, all biochemical studies of the regulation of synGAP activity by protein kinases have utilized impure preparations of membrane bound synGAP. Here we have clarified the effects of phosphorylation of synGAP on its Ras and Rap GAP activities by preparing and utilizing purified, soluble recombinant synGAP, Ras, Rap, CaMKII, CDK5, PLK2, and CaM. Using mass spectrometry, we have confirmed the presence of previously identified CaMKII and CDK5 sites in synGAP, and have identified novel sites of phosphorylation by CaMKII, CDK5, and PLK2. We have shown that the net effect of phosphorylation of synGAP by CaMKII, CDK5, and PLK2 is an increase in its GAP activity toward HRas and Rap1. In contrast, there is no effect on its GAP activity toward Rap2. Additionally, by assaying the GAP activity of phosphomimetic synGAP mutants, we have been able to hypothesize the effects of CDK5 phosphorylation at specific sites in synGAP. In the course of this work, we also found, unexpectedly, that synGAP is itself a Ca²⁺/CaM binding protein. While Ca²⁺/CaM binding does not directly affect synGAP activity, it causes a conformational change in synGAP that increases the rate of its phosphorylation and exposes additional phosphorylation sites that are inaccessible in the absence of Ca²⁺/CaM.

The postsynaptic density (PSD) is an electron-dense region in excitatory postsynaptic neurons that contains a high concentration of glutamate receptors, cytoskeletal proteins, and associated signaling enzymes. Within the PSD, three major classes of scaffolding molecules function to organize signaling enzymes and glutamate receptors. PDZ domains present in the Shank and PSD-95 scaffolds families serve to physically link AMPARs and NMDARs to signaling molecules in the PSD. Because of the specificity and high affinity of PDZ domains for their ligands, I reasoned that these interacting pairs could provide the core components of an affinity chromatography system, including affinity resins, affinity tags, and elution agents. I show that affinity columns containing the PDZ domains of PSD-95 can be used to purify active PDZ domain-binding proteins to very high purity in a single step. Five heterologously expressed neuronal proteins containing endogenous PDZ domain ligands (NMDAR GluN2B subunit Tail, synGAP, neuronal nitric oxide synthase PDZ domain, cysteine rich interactor of PDZ three and cypin) were purified using PDZ domain resin, with synthetic peptides having the sequences of cognate PDZ domain ligands used as elution agents. I also show that conjugation of PDZ domain-related affinity tags to Proteins Of Interest (POIs) that do not contain endogenous PDZ domains or ligands does not alter protein activity and enables purification of the POIs on PDZ domain-related affinity resins.

Biocompósitos poliméricos obtidos a partir da fração lignocelulósica e amilácea do caroço de manga (mangifera indica), Tommy atkins

This employment has the function the utilization of mango seeds Tommy Atkins, like starch source to obtain biopolymers and fibers source and nanowhiskers cellulose also, that will be use like reinforcing fillers in micro and nanobiocomposites polymeric. The fibers in natura removed from tegument mango seed were characterized, as weel as the treated fibers and nanowhiskers of cellulose extracted from them. The starch extracted from seed s almond showed a good performance (32%) and a high purity. The chemicals analyzes, of crystallinity and morphological of the fibers in natura, treated fibers and nanowhiskers of cellulose confirmed the efficacy of the chemical treatement performed to remove amorphous constituents (hemicellulose and lignina). The thermoplastic starch (TPS) obtained from two sources, corn starch and starchy material mango, was produced in a twin screw extruder with compositon mass of 62,5% of starch, 9,4% of water and 28,1% of glycerol. The starch material mango was the main objective of this work for the production of biodegradable materials, and the starch corn was utilized during the production stage to evaluate the processability of the starch and use as parameter for comparison, according of being a conventional source for obtaining conventional comercial starch. The incorporation of fibers (6% in mass) and nanowhiskers cellulose (1% in mass) in matrix of TPS to obtain composite and nanocomposite, respectively, it was performed in single screw extruder. The biocomposites and bionanocomposites polymeric were obtained and the TPS from starchy material mango presented better results of thermal and mechanicals properties when compared to TPS corn starch. Concludes that the sediment generated of the agroindustrial processing mango used presents potencial to producing of biodegradables materials

Engineered zeolitic materials: synthesis and application

Les zéolithes étant des matériaux cristallins microporeux ont démontré leurs potentiels et leur polyvalence dans un nombre très important d’applications. Les propriétés uniques des zéolithes ont poussé les chercheurs à leur trouver constamment de nouvelles utilités pour tirer le meilleur parti de ces matériaux extraordinaires. Modifier les caractéristiques des zéolithes classiques ou les combiner en synergie avec d’autres matériaux se trouvent être deux approches viables pour trouver encore de nouvelles applications. Dans ce travail de doctorat, ces deux approches ont été utilisées séparément, premièrement avec la modification morphologique de la ZSM-12 et deuxièmement lors de la formation des matériaux de type coeur/coquille (silice mésoporeuses@silicalite-1). La ZSM-12 est une zéolithe à haute teneur en silice qui a récemment attiré beaucoup l’attention par ses performances supérieures dans les domaines de l’adsorption et de la catalyse. Afin de synthétiser la ZSM-12 avec une pureté élevée et une morphologie contrôlée, la cristallisation de la zéolithe ZSM-12 a été étudiée en détail en fonction des différents réactifs chimiques disponibles (agent directeur de structure, types de silicium et source d’aluminium) et des paramètres réactionnels (l’alcalinité, ratio entre Na, Al et eau). Les résultats présentés dans cette étude ont montré que, contrairement à l’utilisation du structurant organique TEAOH, en utilisant un autre structurant, le MTEAOH, ainsi que le Al(o-i-Pr)3, cela a permis la formation de monocristaux ZSM-12 monodisperses dans un temps plus court. L’alcalinité et la teneur en Na jouent également des rôles déterminants lors de ces synthèses. Les structures de types coeur/coquille avec une zéolithe polycristalline silicalite-1 en tant que coquille, entourant un coeur formé par une microsphère de silice mésoporeuse (tailles de particules de 1,5, 3 et 20-45 μm) ont été synthétisés soit sous forme pure ou chargée avec des espèces hôtes métalliques. Des techniques de nucléations de la zéolithe sur le noyau ont été utilisées pour faire croitre la coquille de façon fiable et arriver à former ces matériaux. C’est la qualité des produits finaux en termes de connectivité des réseaux poreux et d’intégrité de la coquille, qui permet d’obtenir une stéréosélectivité. Ceci a été étudié en faisant varier les paramètres de synthèse, par exemple, lors de prétraitements qui comprennent ; la modification de surface, la nucléation, la calcination et le nombre d’étapes secondaires de cristallisation hydrothermale. En fonction de la taille du noyau mésoporeux et des espèces hôtes incorporées, l’efficacité de la nucléation se révèle être influencée par la technique de modification de surface choisie. En effet, les microsphères de silice mésoporeuses contenant des espèces métalliques nécessitent un traitement supplémentaire de fonctionnalisation chimique sur leur surface externe avec des précurseurs tels que le (3-aminopropyl) triéthoxysilane (APTES), plutôt que d’utiliser une modification de surface avec des polymères ioniques. Nous avons également montré que, selon la taille du noyau, de deux à quatre traitements hydrothermaux rapides sont nécessaires pour envelopper totalement le noyau sans aucune agrégation et sans dissoudre le noyau. De tels matériaux avec une enveloppe de tamis moléculaire cristallin peuvent être utilisés dans une grande variété d’applications, en particulier pour de l’adsorption et de la catalyse stéréo-sélective. Ce type de matériaux a été étudié lors d’une série d’expériences sur l’adsorption sélective du glycérol provenant de biodiesel brut avec des compositions différentes et à des températures différentes. Les résultats obtenus ont été comparés à ceux utilisant des adsorbants classiques comme par exemple du gel de sphères de silice mésoporeux, des zéolithes classiques, silicalite-1, Si-BEA et ZSM-5(H+), sous forment de cristaux, ainsi que le mélange physique de ces matériaux références, à savoir un mélange silicalite-1 et le gel de silice sphères. Bien que le gel de sphères de silice mésoporeux ait montré une capacité d’adsorption de glycérol un peu plus élevée, l’étude a révélé que les adsorbants mésoporeux ont tendance à piéger une quantité importante de molécules plus volumineuses, telles que les « fatty acid methyl ester » (FAME), dans leur vaste réseau de pores. Cependant, dans l’adsorbant à porosité hiérarchisée, la fine couche de zéolite silicalite-1 microporeuse joue un rôle de membrane empêchant la diffusion des molécules de FAME dans les mésopores composant le noyau/coeur de l’adsorbant composite, tandis que le volume des mésopores du noyau permet l’adsorption du glycérol sous forme de multicouches. Finalement, cette caractéristique du matériau coeur/coquille a sensiblement amélioré les performances en termes de rendement de purification et de capacité d’adsorption, par rapport à d’autres adsorbants classiques, y compris le gel de silice mésoporeuse et les zéolithes.

An Efficient Nanocrystalline La2O3:Tm3+ Blue Phosphor for Field-Emission Displays with High Color Purity

Nanocrystalline Tm3+-doped La2O3 phosphors were prepared through a Pechini-type sol-gel process. X-ray diffraction, field-emission scanning electron microscopy, photoluminescence, and cathodoluminescence spectra were utilized to characterize the synthesized phosphors. Under the excitation of UV light (234 nm) and low-voltage electron beams (1-3 kV), the Tm3+-doped La2O3 phosphors show the characteristic emissions of Tm3+(D-1(2), (1)G(4)-F-3(4), H-3(6) transitions).

Nanocrystalline LaGaO3 : Tm3+ as an efficient blue phosphor for field emission displays with high color purity

Nanocrystalline Tm3+-doped LaGaO3 phosphors were prepared through a Pechini-type sol-gel process [M. P. Pechini, U.S. Patent No. 3,330,697 (11 July 1967)]. X-ray diffraction, field emission scanning electron microscopy, photoluminescence, and cathodoluminescence (CL) spectra were utilized to characterize the synthesized phosphors. Under the excitation of ultraviolet light and low voltage electron beams (0.5-3 kV), the Tm3+-doped LaGaO3 phosphors show the characteristic emissions from the LaGaO3 host lattice and the Tm3+ (D-1(2), (1)G(4)-F-3(4), and H-3(6) transitions), respectively. The blue CL of the Tm3+-doped LaGaO3 phosphors, with a dominant wavelength of 458 nm, had better Commission International I'Eclairage chromaticity coordinates (0.1552, 0.0630) and higher emission intensity than the commercial product (Y2SiO5:Ce3+).