Comparison of Interproton Distances in DNA Models with Nuclear Overhauser Enhancement Data

The conformational flexibility inherent in the polynucleotide chain plays an important role in deciding its three-dimensonal structure and enables it to undergo structural transitions in order to fulfil all its functions. Following certain stereochemical guidelines, both right and left handed double-helical models have been built in our laboratory and they are in reasonably good agreement with the fibre patterns for various polymorphous forms of DNA. Recently, nuclear magnetic resonance spectroscopy has become an important technique for studying the solution conformation and polymorphism of nucleic acids. Several workers have used 1H nuclear magnetic resonance nuclear Overhauser enhancement measurements to estimate the interproton distances for the various DNA oligomers and compared them with the interproton distances for particular models of A and Β form DNA. In some cases the solution conformation does not seem to fit either of these models. We have been studying various models for DNA with a view to exploring the full conformational space allowed for nucleic acid polymers. In this paper, the interproton distances calculated for the different stereochemically feasible models of DNA are presented and they are compared and correlated against those obtained from 1Η nuclear magnetic resonance nuclear Overhauser enhancement measurements of various nucleic acid oligomers.

Hydrolysis and dispersion properties of aqueous Y2Si 2O7 suspensions

The dispersion of aqueous γ-Y2Si2O7 suspensions, which contain only one component but have a complex ion environment, was studied by the introduction of two different polymer dispersants, polyethylenimine (PEI) and polyacrylic acid (PAA). The suspension without any dispersant remains stable in the pH range of 9-11.5 because of electrostatic repulsion, while it is flocculated upon stirring due to the readsorption of hydrolyzed ions on the colloid surface. However, suspensions with 1 dwb% PEI exhibit greater stability in the pH range of 4-11.5. The addition of PEI shifts the isoelectric point (IEP) of the suspensions from pH 5.8 to 10.8. Near the IEP (pHIEP=10.8), the stability of the suspensions with PEI is dominated by the steric effect. When the pH is decreased to acid direction, the stabilization mechanism is changed from steric hindrance to an electrosteric effect little by little. PAA also has the effect of reducing the hydrolysis speed via a "buffer effect" in the basic pH range, but the lack of adsorption between the highly ionized anionic polymer molecules and the negative colloid particle surfaces shows no positive effect on hydrolysis of colloids and on the stabilization of Y2Si 2O7 suspensions.

Effect of surfactants on the fluorescence spectra of water-soluble MEHPPV derivatives having grafted polyelectrolyte chains

Poly(2-methoxy-5-[2'-ethylhexyoxy]-1,4-phenylenevinylene) (MEHPPV) derivatives with polyacrylic acid (PAA) chains grafted onto their backbone were found to be water soluble, and they exhibited a dramatic increase in their fluorescence intensity in the presence of a variety of surfactants, even at concentrations far below their critical micelle concentrations (CMC). This increase was accompanied by a blue-shift in the emission maximum. These observations are rationalized based on the postulate that the backbone conformation of the conjugated polymer is modulated upon interaction of the surfactant molecules with the polyelectrolytic tethers, which in turn results in a significant depletion of intra-chain interchromophore interactions that are known to cause red-shifted emission bands with significantly lower emission yields.

Synthesis and properties of two kinds of CPVC carboxylated ionic copolymers

In the present work, two kinds of CPVC carboxylated ionic copolymers were prepared by a new method. First, a graft copolymer (CPVC-cg-AA) comprising of polyacrylic acid (PAA) as branched chains and chlorinated polyvinyl chloride (CPVC) as backbone was synthesized by in-situ chlorinating graft copolymerization (ISCGC). Second, the acid groups of the graft copolymer were neutralized by sodium hydroxide and aluminium hydroxide, respectively in order to prepare carboxylated ionic copolymers.

Photochemical formation of silver and gold nanostructures at the air-water interface and their electrocatalytic properties

In this paper, we report a simple method of fabricating silver and gold nanostructures at the air - water interface, which can be spontaneously assembled through the reduction of AgNO3 and HAuCl4 with ultraviolet (UV) irradiation in the presence of polyacrylic acid (PAA), respectively. It was found that the building blocks in the silver nanostructure are mainly interwoven silver nanofilaments, while those of the gold nanostructure are mainly different sizes of gold nanoparticles and some truncated gold nanoplates, and even coalescence into networks. At the air - water interface, these silver and gold nanostructures can be easily transferred onto the surface of indium tin oxide (ITO) slides and used for electrochemical measurements. After a replacement reaction with H2PdCl4, the silver nanostructure is transformed into a Ag - Pd bimetallic nanostructure, with good electrocatalytic activity for O-2 reduction. The gold nanostructure can also show high electrocatalytic activity to the oxidation of nitric oxide (NO) with a detection limit of about 10 mu M NaNO2 at S/N = 3.

Microtubes via assembly of imogolite with polyelectrolyte

We report the self-assembly of polyelectrolyte homopolymers such as poly(acrylic acid) with imogolite to generate stable tubular structures, which were several micrometers in diameter and millimeters in length with no hierarchical ordered structure. No special polymer architecture or interaction was required for the assembly.

Preparation and properties of water-based conducting polyaniline

A convenient way to prepare water-soluble or water-dispersible conducting polyaniline was developed by employing protonic acid dopants containing hydrophilic ethyleneoxide oligomer as counter-ion. The conducting polyaniline possesses electrical conductivity in the range of 10(-3) to 10(-2) S/cm depending on the chosen dopant, and it displays an excellent electrochemical redox reversibility in non-aqueous systems.

Non-aqueous silicone elastomer gels as a vaginal microbicide delivery system for the HIV-1 entry inhibitor maraviroc

Aqueous semi-solid polymeric gels, such as those based on hydroxyethylcellulose (HEC) and polyacrylic acid (e.g. Carbopol®), have a long history of use in vaginal drug delivery. However, despite their ubiquity, they often provide sub-optimal clinical performance, due to poor mucosal retention and limited solubility for poorly water-soluble actives. These issues are particularly pertinent for vaginal HIV microbicides, since many lead candidates are poorly water-soluble and where a major goal is the development of a coitally independent, once daily gel product. In this study, we report the use of a non-aqueous silicone elastomer gel for vaginal delivery of the HIV-1 entry inhibitor maraviroc. In vitro rheological, syringeability and retention studies demonstrated enhanced performance for silicone gels compared with a conventional aqueous HEC gel, while testing of the gels in the slug model confirmed a lack of mucosal irritancy. Pharmacokinetic studies following single dose vaginal administration of a maraviroc silicone gel in rhesus macaques showed higher and sustained MVC levels in vaginal fluid, vaginal tissue and plasma compared with a HEC gel containing the same maraviroc loading. The results demonstrate that non-aqueous silicone gels have potential as a formulation platform for coitally independent vaginal HIV microbicides.

Use of a hydrogel polymer for reproducible surface enhanced Raman optical activity (SEROA)

We present surface enhanced Raman optical activity (SEROA), as well as Raman, SERS and ROA, spectra of D- and L-ribose. By employing a gel forming polyacrylic acid to control colloid aggregation and associated birefringent artefacts we observe the first definitive proof of SEROA through measurement of mirror image bands for the two enantiomers.

Modification d'acides biliaires à l'aide de polymères pour en moduler les propriétés d'agrégation

Les polymères amphiphiles sont largement utilisés pour les applications biomédicales et pharmaceutiques. Afin d’améliorer les chances de biocompatibilité des nouveaux polymères que nous voulons développer, nous avons utilisé des composés naturels, les acides biliaires, comme produits de départ dans la synthèse de ces polymères. De nouveaux polymères anioniques amphiphiles dérivés de l’acide cholique ont été préparés par polymérisation radicalaire par transfert d’atomes. Par un contrôle rigoureux des conditions de polymérisation, des bras de poly(acide acrylique) de différentes longueurs ont été greffés sur le squelette de l’acide cholique. L’architecture moléculaire des polymères a été étudiée par spectroscopie 1H RMN et par spectrométrie de masse. Ces polymères en étoile formés par l’acide biliaire modifié sont capables de s’agréger dans l’eau même si les groupements hydroxyles ont été remplacés par des segments plus volumineux. Il a été observé que les liaisons ester entre le polymère et le cœur d’acide cholique sont sensibles à l’hydrolyse en solution aqueuse. Pour remédier au problème de stabilité en solution aqueuse et pour avoir, en même temps, des bras hydrophiles non ioniques et biocompatibles, de l’oxyde d’éthylène a été polymérisé sur l’acide cholique par polymérisation anionique. Les liaisons éther formées entre le polymère et les groupements hydroxyles de l’acide biliaire sont plus stables que les liaisons ester sur le polymère de poly(acide acrylique). Les conditions de réaction de la polymérisation anionique ont été optimisées et ont donné des polymères aux architectures et aux masses molaires contrôlées. Les nouveaux polymères forment des agrégats sphériques tel qu’observé par microscopie électronique à transmission avec des échantillons préparés par la méthode de fracture à froid. Leur morphologie est différente de celle des agrégats cylindriques formés par les acides biliaires. Avec la méthode optimisée pour la polymérisation anionique, l’éther d’allyle et glycidyle a été polymérisé sur un dérivé d’acide cholique, suivi par une thiolation des liaisons doubles pour introduire l’amine ou l’acide sur la chaîne polymère. Cette addition radicalaire est efficace à plus de 90%. Les polymères qui en résultent sont solubles dans l’eau et s’agrègent à une certaine concentration critique. Il est particulièrement intéressant d’observer la thermosensibilité des polymères ayant des groupements amine, laquelle peut être modulée en acétylant partiellement les amines, donnant des points nuages entre 15 et 48°C.

Greffage chimique de molécules et de polymères sur des substrats de mica et étude de leurs propriétés de surface

Thèse numérisée par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal

Les effets de revêtements de surface sur la dissolution et la bioaccumulation de nanoparticules d'oxyde de zinc par l'algue unicellulaire, C. reinhardtii

Au cours de la dernière décennie, les nanoparticules ont connu un essor sans précédent dans plusieurs domaines. On peut retrouver ces nanoparticules dans des secteurs aussi variés tels que la médecine, l’électronique, les écrans solaires, les cosmétiques et les plastiques, pour ne nommer que ceux-là. Cette utilisation massive a eu un effet pervers sur l’environnement, sachant qu’une grande partie de ces produits se sont retrouvés inévitablement dans les milieux naturels. Plusieurs études révèlent qu’autant la présence des nanoparticules que leurs produits de dissolution sont à prendre en considération lorsque des travaux toxicologiques ou le devenir de ces matériaux sont étudiés. Il est désormais clair que les propriétés de surface de ces nanoparticules jouent un rôle central sur leur comportement dans les solutions aqueuses; que ce soit les interactions avec des organismes ou entre les particules elles-mêmes. Afin d’évaluer le devenir de nZnO, une étude sur la dissolution ainsi que la bioaccumulation a été réalisée avec l’algue modèle Chlamydomonas reinhardtii en présence de nanoparticules ayant différents enrobages. Les nanoparticules d’oxyde de zinc suivantes ont été étudiées : (i) nZnO sans enrobage (nZnO); (ii) nZnO avec enrobage d’acide polyacrylique (nZnO-PAA) et (iii) nZnO avec enrobage d’hexamétaphosphate de sodium (nZnO-HMP). La dissolution était mesurée à l’aide de trois techniques : ultrafiltration par centrifugation (CU); technique potentiométrique (scanned stripping chronopotentiometry, SSCP) et spectrométrie de masse – plasma à couplage inductif couplé à une résine échangeuse d’ions (resin-based inductively coupled plasma-mass spectrometry, resin-based ICP-MS). Les résultats obtenus démontrent une grande tendance à la dissolution pour le nZnO (presque totale) tandis que pour le nZnO-PAA et le nZnO-HMP, la dissolution est dépendante de la nature de l’enrobage le composant. Pour la bioaccumulation sur l’algue testée, les données montrent une grande dépendance au zinc libre issu de la dissolution pour nZnO et nZnO-PAA. À l’inverse, le nZnO-HMP démontre une bioaccumulation plus élevée par comparaison aux mêmes concentrations d’expositions du zinc libre, expliquée par la stimulation de l’internalisation du zinc provoqué par la présence de phosphate constituant l’enrobage de nZnO-HMP.

Agglomération et hétéroagglomération des nanoparticules d'argent en eaux douces

Les nanomatériaux sont une classe de contaminants qui est de plus en plus présent dans l’environnement. Leur impact sur l’environnement dépendra de leur persistance, mobilité, toxicité et bioaccumulation. Chacun de ces paramètres dépendra de leur comportement physicochimique dans les eaux naturelles (i.e. dissolution et agglomération). L’objectif de cette étude est de comprendre l’agglomération et l’hétéroagglomération des nanoparticules d’argent dans l’environnement. Deux différentes sortes de nanoparticules d’argent (nAg; avec enrobage de citrate et avec enrobage d’acide polyacrylique) de 5 nm de diamètre ont été marquées de manière covalente à l’aide d’un marqueur fluorescent et ont été mélangées avec des colloïdes d’oxyde de silice (SiO2) ou d’argile (montmorillonite). L’homo- et hétéroagglomération des nAg ont été étudiés dans des conditions représentatives d’eaux douces naturelles (pH 7,0; force ionique 10 7 à 10-1 M de Ca2+). Les tailles ont été mesurées par spectroscopie de corrélation par fluorescence (FCS) et les résultats ont été confirmés à l’aide de la microscopie en champ sombre avec imagerie hyperspectrale (HSI). Les résultats ont démontrés que les nanoparticules d’argent à enrobage d’acide polyacrylique sont extrêmement stables sous toutes les conditions imposées, incluant la présence d’autres colloïdes et à des forces ioniques très élevées tandis que les nanoparticules d’argent avec enrobage de citrate ont formées des hétéroagrégats en présence des deux particules colloïdales.

Greffage irréversible de polyélectrolytes sur des substrats de silice et de mica et étude des propriétés de surface et de gonflement

Le protocole pour le greffage irréversible du copolymère amphiphile polystyrène-b-poly (acrylate de sodium) PS-b-PANa, sur un substrat de mica et de silice hydrophobe a été développé, en utilisant la méthode de greffage à partir de solution. Les propriétés de surface du bloc chargé ont été évaluées. L’effet de la force ionique sur le gonflement des chaînes a été investigué par ellipsométrie. Les forces d’interaction entre les surfaces recouvertes du copolymère ont été évaluées par la technique SFA. Les profils de force ont démontré être stables et nettement répulsifs en compression et décompression, montrant l’irréversibilité du greffage. Les forces de frottement entre les brosses de PANa sont élevées, mais aucune évidence d’endommagement de la surface n’a été observée. La comparaison entre le comportement à la surface des chaînes de l’acide polyacrylique PAA et celles du PANa, obtenues par deux méthodes de greffage différentes, est également investiguée.

Fabrication and Characterization of Methylene-Blue-Doped Polyvinyl Alcohol–Polyacrylicacid Blend for Holographic Recording

A methylene-blue-sensitized polymer blend of polyvinyl alcohol and polyacrylic acid is fabricated and tested for holographic recording. It was found to have good characteristics such as high sensitivity, storage stability, ease of fabrication, and environmental stability. Optimization of the ratio of polyvinyl alcohol polyacrylic acid, the sensitizer concentration, pH, energy, diffraction efficiency measurements, etc., have been done. pH is found to have a great influence on the recovery of the dye in this matrix. The results of experimental investigations into the properties of this new material are reported.