The azo dye Disperse Red 13 and its oxidation and reduction products showed mutagenic potential

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Photoelectrocatalytic/photoelectro-Fenton coupling system using a nanostructured photoanode for the oxidation of a textile dye: kinetics study and oxidation pathway

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

A label-free impedimetric immunosensor for direct determination of the textile dye Disperse Orange 1

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Electrochemical Reduction as a Powerful Tool to Highlight the Possible Formation of By-Products More Toxic Than Sudan III Dye

The present work describes the electrochemical reduction of the azo dye Sudan III in methanol/0.01 mol l(-1) Bu4NBF4 at applied potential of -1.2V, which promotes 98% discoloration of the commercial sample. The reduction products were analyzed by high performance liquid chromatography, after optimized conditions for 20 aromatic amines with carcinogenic potentiality. The harmful compounds such as: aniline, benzidine, o-toluidine, 2,6-dimethylaniline, 4,4'-oxydianiline, 4,4'-metileno-bis-2-methylaniline and 4-aminobiphenyl are formed after azo bond cleavage. The electrochemical reduction is compared with chemical reduction by using sodium thiosulfate. Our findings illustrates that commercial Sudan III under reductive condition can forms a number of products, which some are known active genotoxins. The technique could be used to mimic important redox reactions in human metabolism or environment, highlighting the possible formation of by-products more toxic than the original dyes.

Effect of aqueous extracts from Ceriporiopsis subvermispora-biotreated wood on the decolorization of Azure B by Fenton-like reactions

Aqueous extracts from wood biotreated with the white-rot fungus Ceriporiopsis subvermispora were evaluated for their Fe3+- and Cu2+-reducing activities and their anti- or prooxidant properties in Fenton-like reactions to decolorize the recalcitrant dye Azure B. The decolorization of Azure B was strongly inhibited in the presence of 10% (v/v) wood extracts. Only 0.1% (v/v)-diluted extracts provided some enhancement of the Azure B decolorization. The iron-containing reactions decolorized more Azure B and consumed substantially more H2O2 than the reactions containing copper. This study demonstrates that water-soluble wood phenols exert anti- or prooxidant effects that depend on their concentration in the reactions and on the type of cation, Fe3+ or Cu2+, used to convert H2O2 to OH radicals. Crown Copyright (C) 2012 Published by Elsevier Ltd. All rights reserved.

Influence of the Sol-Gel pH Process and Compact Film on the Efficiency of TiO2-Based Dye-Sensitized Solar Cells

The influence of pH during hydrolysis of titanium(IV) isopropoxide on the morphological and electronic properties of TiO2 nanoparticles prepared by the sol-gel method is investigated and correlated to the photoelectrochemical parameters of dye-sensitized solar cells (DSCs) based on TiO2 films. Nanoparticles prepared under acid pH exhibit smaller particle size and higher surface area, which result in higher dye loadings and better short-circuit current densities than DSCs based on alkaline TiO2-processed films. On the other hand, the product of charge collection and separation quantum yields in films with TiO2 obtained by alkaline hydrolysis is c. a. 27% higher than for the acid TiO2 films. The combination of acid and alkaline TiO2 nanoparticles as mesoporous layer in DSCs results in a synergic effect with overall efficiencies up to 6.3%, which is better than the results found for devices employing one of the nanoparticles separately. These distinct nanoparticles can be also combined by using the layer-by-layer technique (LbL) to prepare compact TiO2 films applied before the mesoporous layer. DSCs employing photoanodes with 30 TiO2 bilayers have shown efficiencies up to 12% higher than the nontreated photoanode ones. These results can be conveniently used to develop optimized synthetic procedures of TiO2 nanoparticles for several dye-sensitized solar cell applications.

Einzelmolekülspektroskopische Studien an Farbstoff-markierten Chlorophyll-a/b-Lichtsammlerkomplexen und Untersuchungen zur Integration der Komplexe in elektrochemische Solarzellen

Die zentrale Funktion des Hauptlichtsammlerkomplexes des Photosystems II, LHCII, besteht in der Absorption von Sonnenlicht und der Bereitstellung von Energie für die photosynthetische Ladungstrennung im Reaktionszentrum des Photosystems. Auch in der Regulation der Photosynthese spielt der LHCII eine wichtige Rolle, da die Energieverteilung zwischen Photosystem I und Photosystem II im Rahmen des sog. „State Transition“-Prozesses über die Verteilung der Lichtsammlerkomplexe zwischen den beiden Photosystemen gesteuert wird. Im Blickfeld des ersten Teils dieser Arbeit stand die konformative Dynamik der N-terminalen Domäne des LHCII, die wahrscheinlich in die Regulation der Lichtsammlung involviert ist. Gemeinsam mit Mitarbeitern des 3. Physikalischen Instituts der Universität Stuttgart wurde an der Etablierung einer Methode zur einzelmolekülspektroskopischen Untersuchung der Dynamik des N-Terminus gearbeitet. Als Messgröße diente der Energietransfer zwischen einem Fluoreszenzfarbstoff, der an die N-terminale Domäne gekoppelt war, und den Chlorophyllen des Komplexes. Die Funktion des LHCII als effiziente Lichtantenne bildete die Grundlage für den zweiten Teil dieser Arbeit. Hier wurde untersucht, in wie weit LHCII als Lichtsammler in eine elektrochemische Solarzelle integriert werden kann. In der potentiellen Solarzelle sollte die Anregungsenergie des LHCII auf Akzeptorfarbstoffe übertragen werden, die in der Folge Elektronen in das Leitungsband einer aus Titandioxid oder Zinndioxid bestehenden porösen Halbleiterelektrode injizierten, auf der Komplexe und Farbstoffe immobilisiert waren.

Miniemulsionen als räumliche Begrenzungen : Synthese von Polymer-Hydroxylapatit-Nanopartikeln, bio-inspirierten Nanokapseln und Polymer-Einzelkettenpartikeln

In der vorliegenden Arbeit wurden Miniemulsionen als räumliche Begrenzungen für die Synthese von unterschiedlichen funktionellen Materialien mit neuartigen Eigenschaften verwendet. Das erste Themengebiet umfasst die Herstellung von Polymer/Calciumphosphat-Hybridpartikeln und –Hybridkapseln über die templatgesteuerte Mineralisation von Calciumphosphat. Die funktionalisierte Oberfläche von Polymernanopartikeln, welche über die Miniemulsionspolymerisation hergestellt wurden, diente als Templat für die Kristallisation von Calciumphosphat auf den Partikeln. Der Einfluss der funktionellen Carboxylat- und Phosphonat-Oberflächengruppen auf die Komplexierung von Calcium-Ionen sowie die Mineralisation von Calciumphosphat auf der Oberfläche der Nanopartikel wurde mit mehreren Methoden (ionenselektive Elektroden, REM, TEM und XRD) detailliert analysiert. Es wurde herausgefunden, dass die Mineralisation bei verschiedenen pH-Werten zu vollkommen unterschiedlichen Kristallmorphologien (nadel- und plättchenförmige Kristalle) auf der Oberfläche der Partikel führt. Untersuchungen der Mineralisationskinetik zeigten, dass die Morphologie der Hydroxylapatit-Kristalle auf der Partikeloberfläche mit der Änderung der Kristallisationsgeschwindigkeit durch eine sorgfältige Wahl des pH-Wertes gezielt kontrolliert werden kann. Sowohl die Eigenschaften der als Templat verwendeten Polymernanopartikel (z. B. Größe, Form und Funktionalisierung), als auch die Oberflächentopografie der entstandenen Polymer/Calciumphosphat-Hybridpartikel wurden gezielt verändert, um die Eigenschaften der erhaltenen Kompositmaterialien zu steuern. rnEine ähnliche bio-inspirierte Methode wurde zur in situ-Herstellung von organisch/anorganischen Nanokapseln entwickelt. Hierbei wurde die flexible Grenzfläche von flüssigen Miniemulsionströpfchen zur Mineralisation von Calciumphosphat an der Grenzfläche eingesetzt, um Gelatine/Calciumphosphat-Hybridkapseln mit flüssigem Kern herzustellen. Der flüssige Kern der Nanokapseln ermöglicht dabei die Verkapselung unterschiedlicher hydrophiler Substanzen, was in dieser Arbeit durch die erfolgreiche Verkapselung sehr kleiner Hydroxylapatit-Kristalle sowie eines Fluoreszenzfarbstoffes (Rhodamin 6G) demonstriert wurde. Aufgrund der intrinsischen Eigenschaften der Gelatine/Calciumphosphat-Kapseln konnten abhängig vom pH-Wert der Umgebung unterschiedliche Mengen des verkapselten Fluoreszenzfarbstoffes aus den Kapseln freigesetzt werden. Eine mögliche Anwendung der Polymer/Calciumphosphat-Partikel und –Kapseln ist die Implantatbeschichtung, wobei diese als Bindeglied zwischen künstlichem Implantat und natürlichem Knochengewebe dienen. rnIm zweiten Themengebiet dieser Arbeit wurde die Grenzfläche von Nanometer-großen Miniemulsionströpfchen eingesetzt, um einzelne in der dispersen Phase gelöste Polymerketten zu separieren. Nach der Verdampfung des in den Tröpfchen vorhandenen Lösungsmittels wurden stabile Dispersionen sehr kleiner Polymer-Nanopartikel (<10 nm Durchmesser) erhalten, die aus nur wenigen oder einer einzigen Polymerkette bestehen. Die kolloidale Stabilität der Partikel nach der Synthese, gewährleistet durch die Anwesenheit von SDS in der wässrigen Phase der Dispersionen, ist vorteilhaft für die anschließende Charakterisierung der Polymer-Nanopartikel. Die Partikelgröße der Nanopartikel wurde mittels DLS und TEM bestimmt und mit Hilfe der Dichte und des Molekulargewichts der verwendeten Polymere die Anzahl an Polymerketten pro Partikel bestimmt. Wie es für Partikel, die aus nur einer Polymerkette bestehen, erwartet wird, stieg die mittels DLS bestimmte Partikelgröße mit steigendem Molekulargewicht des in der Synthese der Partikel eingesetzten Polymers deutlich an. Die Quantifizierung der Kettenzahl pro Partikel mit Hilfe von Fluoreszenzanisotropie-Messungen ergab, dass Polymer-Einzelkettenpartikel hoher Einheitlichkeit hergestellt wurden. Durch die Verwendung eines Hochdruckhomogenisators zur Herstellung der Einzelkettendispersionen war es möglich, größere Mengen der Einzelkettenpartikel herzustellen, deren Materialeigenschaften zurzeit näher untersucht werden.rn

Screening of gap junction antagonists on dye coupling in the rabbit retina.

Many cell types in the retina are coupled via gap junctions and so there is a pressing need for a potent and reversible gap junction antagonist. We screened a series of potential gap junction antagonists by evaluating their effects on dye coupling in the network of A-type horizontal cells. We evaluated the following compounds: meclofenamic acid (MFA), mefloquine, 2-aminoethyldiphenyl borate (2-APB), 18-alpha-glycyrrhetinic acid, 18-beta-glycyrrhetinic acid (18-beta-GA), retinoic acid, flufenamic acid, niflumic acid, and carbenoxolone. The efficacy of each drug was determined by measuring the diffusion coefficient for Neurobiotin (Mills & Massey, 1998). MFA, 18-beta-GA, 2-APB and mefloquine were the most effective antagonists, completely eliminating A-type horizontal cell coupling at a concentration of 200 muM. Niflumic acid, flufenamic acid, and carbenoxolone were less potent. Additionally, carbenoxolone was difficult to wash out and also may be harmful, as the retina became opaque and swollen. MFA, 18-beta-GA, 2-APB and mefloquine also blocked coupling in B-type horizontal cells and AII amacrine cells. Because these cell types express different connexins, this suggests that the antagonists were relatively non-selective across several different types of gap junction. It should be emphasized that MFA was water-soluble and its effects on dye coupling were easily reversible. In contrast, the other gap junction antagonists, except carbenoxolone, required DMSO to make stock solutions and were difficult to wash out of the preparation at the doses required to block coupling in A-type HCs. The combination of potency, water solubility and reversibility suggest that MFA may be a useful compound to manipulate gap junction coupling.

Fluorescence energy transfer dye-labeled primers for DNA sequencing and analysis.

Fluorescent dye-labeled DNA primers have been developed that exploit fluorescence energy transfer (ET) to optimize the absorption and emission properties of the label. These primers carry a fluorescein derivative at the 5' end as a common donor and other fluorescein and rhodamine derivatives attached to a modified thymidine residue within the primer sequence as acceptors. Adjustment of the donor-acceptor spacing through the placement of the modified thymidine in the primer sequence allowed generation of four primers, all having strong absorption at a common excitation wavelength (488 nm) and fluorescence emission maxima of 525, 555, 580, and 605 nm. The ET efficiency of these primers ranges from 65% to 97%, and they exhibit similar electrophoretic mobilities by gel electrophoresis. With argon-ion laser excitation, the fluorescence of the ET primers and of the DNA sequencing fragments generated with ET primers is 2- to 6-fold greater than that of the corresponding primers or fragments labeled with single dyes. The higher fluorescence intensity of the ET primers allows DNA sequencing with one-fourth of the DNA template typically required when using T7 DNA polymerase. With single-stranded M13mp18 DNA as the template, a typical sequencing reaction with ET primers on a commercial sequencer provided DNA sequences with 99.8% accuracy in the first 500 bases. ET primers should be generally useful in the development of other multiplex DNA sequencing and analysis methods.

Characterisation of montmorillonites simultaneously modified with an organic dye and an ammonium salt at different dye/salt ratios. Properties of these modified montmorillonites EVA nanocomposites

In this work, a sodium montmorillonite (Na+-Mt) was modified with two molecules simultaneously, an organic dye, methylene blue (MB), and ethyl hexadecyl dimethyl ammonium (EHDDMA). The synthesised organo-montmorillonites (OMt) combining different proportions of the two molecules were thoroughly characterised and mixed with ethylene vinyl acetate copolymer (EVA) in order to check the ability of these OMt as pigments and reinforcing additives. The synthesised OMt combining both surfactants, MB and EHDDMA, present higher interlayer distances than those with only MB, which were employed in previous works as nanopigments. When these OMt were incorporated in the EVA matrix, the obtained clay polymer nanocomposites (CPN) showed a high exfoliation degree of the OMt in the polymer, in such a way that at 80% of the cationic exchange capacity (CEC) of the Mt exchanged with EHDDMA, most of the OMt was exfoliated. Moreover, all the obtained CPN showed an increase in the Young's Moduli compared to the EVA reference, and especially those containing higher amounts of MB. The thermal stability of the CPN also increases with the MB content, compared to other CPN including conventional surfactants. The hiding power and colouring power achieved in the CPN are higher even with a much lower load of MB when EHDDMA is exchanged in the Mt.