A dendrimer facilitates resonance energy transfer between hydrophobic aromatic guest molecules in water

A water soluble third generation poly(alkyl aryl ether) dendrimer was examined for its ability to solubilize hydrophobic polyaromatic molecules in water and facilitate non-radiative resonance energy transfer between them. One to two orders of magnitude higher aqueous solubilities of pyrene (PY), perylene (PE), acridine yellow (AY) and acridine orange (AO) were observed in presence of a defined concentration of the dendrimer. A reduction in the quantum yield of the donor PY* emission and a partial decrease in lifetime of the donor excited state revealed the occurrence of energy transfer from dendrimer solubilized excited PY to ground state PE molecules, both present within a dendrimer. The energy transfer efficiency was estimated to be similar to 61%. A cascade resonance energy transfer in a three component system, PY*-to-PE-to-AY and PY*-to-PE-to-AO, was demonstrated through incorporation of AY or AO in the two component PY-PE system. In the three-component system, excitation of PY resulted in emission from AY or AO via a cascade energy transfer process. Careful choice of dye molecules with good spectral overlap and the employment of dendrimer as the medium enabled us to expand absorption-emission wavelengths, from similar to 330 nm to similar to 600 nm in aqueous solution. (C) 2015 Elsevier B.V. All rights reserved.

Water solubility enhancement of phthalates by cetyltrimethylammonium bromide and beta-cyclodextrin

Water solubility enhancements of six phthalates (five aliphatic phthalates and one phenyl phthalate) by cetyltrimethylammonium bromide (CTAB) and beta-cyclodextrin (beta-CD) were studied at 25 degreesC. The solubilities of these plithalates are remarkably enhanced by CTAB solutions above the critical micelle concentration (cmc). Only marginal enhancement of phthalate solubility was observed in solutions containing CTAB below its cmc and beta-CD at low concentrations (less than 5 mM). The solubility enhancements of the plithalates are proportional to the added amount of CTAB and beta-CD. Partition coefficients of the plithalates between monomeric CTAB surfactant and water (K-MN) and between CTAB micelle and water K-MC) were estimated from the experimental data. The mechanisms of solubility enhancements by CTAB and beta-CD were discussed. A log-linear equation was proposed and evaluated for the solubilization by CTAB below cmc, while the previously proposed linear partitioning model was questioned. The structures of the complexes formed between plithalates and beta-CD were proposed, and the formation constants were estimated. The values of log K-MC, log K-MN, and log Kbeta-CD of the plithalates were found to correlate linearly with the log K-OW of plithalates, with the exception of the solid phenyl phthalate.

High-performance liquid chromatographic determination of 17 beta-estradiol and 17 beta-estradiol-3-acetate solubilities and diffusion coefficients in silicone elastomeric intravaginal rings

A rapid, sensitive reversed-phase high-performance liquid chromatographic method has been developed for the determination of in vitro release of 17 beta-estradiol and its ester prodrug, 17 beta-estradiol-3-acetate, from silicone intravaginal rings. Partial hydrolysis of the acetate under the aqueous conditions provided by the 1% benzalkonium chloride release medium necessitates its conversion to 17 beta-estradiol prior to HPLC analysis. Both steroid peaks have been fully resolved from the benzalkonium chloride peaks by the reported chromatographic method,which employs a C-18 bonded reversed-phase column, an acetonitrile-water (50:50, v/v) mobile phase and a UV detection wavelength of 281 nm. The peak area versus 17 beta-estradiol concentration was found to be linear over the range of 0.0137-1347 mu g ml(-1) The HPLC method has also been used to determine the silicone solubilities and diffusion coefficients of the two related steroids. The almost 100-fold increase in 17 beta-estradiol-3-acetate release from the silicone core-type intravaginal rings compared to 17 beta-estradiol is shown to be due to a 60-fold increase in silicone solubility and a one and a half-fold increase in diffusitivity. The results demonstrate that an effective estrogen replacement therapy dose of 17 beta-estradiol may be administered from a silicone intravaginal reservoir device containing the labile 17 beta-estradiol-3-acetate prodrug. (C) 2000 Elsevier Science B.V. All rights reserved.

Solubility of 4-Nitrobenzoic Acid in Water & Salt Solutions

Solubilities of 4-nitrobenzoic acid at 25°, 35° and 42°C have been determined in water and in the presence of several concentrations of electrolytes. The free energies, enthalpies and entropies of transfer are also reported. The data have been rationalized by considering the structure-breaking effects of the ions of the salts and the requirement of the localized hydrolysis model. The theory of Symons is not satisfactory to rationalise the experimental data.

Water-soluble organic compounds in air particulate matter analyzed by HPLC-DAD-MS and HPLC-MS/MS: abundance, sources and transformation of carboxylic acids, nitrophenols and nitrated proteins

Wasserlösliche organische Verbindungen (WSOCs) sind Hauptbestandteile atmosphärischer Aerosole, die bis zu ~ 50% und mehr der organischen Aerosolfraktion ausmachen. Sie können die optischen Eigenschaften sowie die Hygroskopizität von Aerosolpartikeln und damit deren Auswirkungen auf das Klima beeinflussen. Darüber hinaus können sie zur Toxizität und Allergenität atmosphärischer Aerosole beitragen.In dieser Studie wurde Hochleistungsflüssigchromatographie gekoppelt mit optischen Diodenarraydetektion und Massenspektrometrie (HPLC-DAD-MS und HPLC-MS/MS) angewandt, um WSOCs zu analysieren, die für verschiedene Aerosolquellen und -prozesse charakteristisch sind. Niedermolekulare Carbonsäuren und Nitrophenole wurden als Indikatoren für die Verbrennung fossiler Brennstoffe und die Entstehung sowie Alterung sekundärer organischer Aerosole (SOA) aus biogenen Vorläufern untersucht. Protein-Makromoleküle wurden mit Blick auf den Einfluss von Luftverschmutzung und Nitrierungsreaktionen auf die Allergenität primärer biologischer Aerosolpartikel – wie Pollen und Pilzsporen – untersucht.rnFilterproben von Grob- und Feinstaubwurden über ein Jahr hinweg gesammelt und auf folgende WSOCs untersucht: die Pinen-Oxidationsprodukte Pinsäure, Pinonsäure und 3-Methyl-1,2,3-Butantricarbonsäure (3-MBTCA) sowie eine Vielzahl anderer Dicarbonsäuren und Nitrophenole. Saisonale Schwankungen und andere charakteristische Merkmale werden mit Blick auf Aerosolquellen und -senken im Vergleich zu Daten anderen Studien und Regionen diskutiert. Die Verhätlnisse von Adipinsäure und Phthalsäure zu Azelainsäure deuten darauf hin, dass die untersuchten Aerosolproben hauptsächlich durch biogene Quellen beeinflusst werden. Eine ausgeprägte Arrhenius-artige Korrelation wurde zwischen der 3-MBTCA-¬Konzentration und der inversen Temperatur beobachtet (R2 = 0.79, Ea = 126±10 kJ mol-1, Temperaturbereich 275–300 K). Modellrechnungen zeigen, dass die Temperaturabhängigkeit auf eine Steigerung der photochemischen Produktionsraten von 3-MBTCA durch erhöhte OH-Radikal-Konzentrationen bei erhöhten Temperaturen zurückgeführt werden kann. Im Vergleich zur chemischen Reaktionskinetik scheint der Einfluss von Gas-Partikel-Partitionierungseffekten nur eine untergeordnete Rolle zu spielen. Die Ergebnisse zeigen, dass die OH-initiierte Oxidation von Pinosäure der geschwindigkeitsbestimmende Schritt der Bildung von 3-MBTCA ist. 3-MBTCA erscheint somit als Indikator für die chemische Alterung von biogener sekundärer organischer Aerosole (SOA) durch OH-Radikale geeignet. Eine Arrhenius-artige Temperaturabhängigkeit wurde auch für Pinäure beobachtet und kann durch die Temperaturabhängigkeit der biogenen Pinen-Emissionen als geschwindigkeitsbestimmender Schritt der Pinsäure-Bildung erklärt werden (R2 = 0.60, Ea = 84±9 kJ mol-1).rn rnFür die Untersuchung von Proteinnitrierungreaktionen wurde nitrierte Protein¬standards durch Flüssigphasenreaktion von Rinderserumalbumin (BSA) und Ovalbumin (OVA) mit Tetranitromethan (TNM) synthetisiert.Proteinnitrierung erfolgt vorrangig an den Resten der aromatischen Aminosäure Tyrosin auf, und mittels UV-Vis-Photometrie wurde der Proteinnnitrierungsgrad (ND) bestimmt. Dieser ist definiert als Verhältnis der mittleren Anzahl von Nitrotyrosinresten zur Tyrosinrest-Gesamtzahl in den Proteinmolekülen. BSA und OVA zeigten verschiedene Relationen zwischen ND und TNM/Tyrosin-Verhältnis im Reaktionsgemisch, was vermutlich auf Unterschiede in den Löslichkeiten und den molekularen Strukturen der beiden Proteine zurück zu führen ist.rnDie Nitrierung von BSA und OVA durch Exposition mit einem Gasgemisch aus Stickstoffdioxid (NO2) und Ozon (O3) wurde mit einer neu entwickelten HPLC-DAD-¬Analysemethode untersucht. Diese einfache und robuste Methode erlaubt die Bestimmung des ND ohne Hydrolyse oder Verdau der untersuchten Proteine und ernöglicht somit eine effiziente Untersuchung der Kinetik von Protein¬nitrierungs-Reaktionen. Für eine detaillierte Produktstudien wurden die nitrierten Proteine enzymatisch verdaut, und die erhaltenen Oligopeptide wurden mittels HPLC-MS/MS und Datenbankabgleich mit hoher Sequenzübereinstimmung analysiert. Die Nitrierungsgrade individueller Nitrotyrosin-Reste (NDY) korrelierten gut mit dem Gesamt-Proteinnitrierungsgrad (ND), und unterschiedliche Verhältnisse von NDY zu ND geben Aufschluss über die Regioselektivität der Reaktion. Die Nitrierungmuster von BSA und OVA nach Beahndlung mit TNM deuten darauf hin, dass die Nachbarschaft eines negativ geladenen Aminosäurerestes die Tyrosinnitrierung fördert. Die Behandlung von BSA durch NO2 und O3 führte zu anderend Nitrierungemustern als die Behandlung mit TNM, was darauf hindeutet, dass die Regioselektivität der Nitrierung vom Nitrierungsmittel abhängt. Es zeigt sich jedoch, dass Tyrosinreste in Loop-Strukturen bevorzugt und unabhängig vom Reagens nitriert werden.Die Methoden und Ergebnisse dieser Studie bilden eine Grundlage für weitere, detaillierte Untersuchungen der Reaktionskinetik sowie der Produkte und Mechanismen von Proteinnitrierungreaktionen. Sie sollen helfen, die Zusammenhänge zwischen verkehrsbedingten Luftschadstoffen wie Stickoxiden und Ozon und der Allergenität von Luftstaub aufzuklären.rn

Pore-water squeezing from indurated shales

High-pressure mechanical squeezing was applied to sample pore waters from a sequence of highly indurated and overconsolidated sedimentary rocks in a drillcore from a deep borehole in NE Switzerland. The rocks are generally rich in clay minerals (28–71 wt.%), with low water contents of 3.5–5.6 wt.%, resulting in extremely low hydraulic conductivities of 10− 14–10− 13 m/s. First pore-water samples could generally be taken at 200 MPa, and further aliquots were obtained at 300, 400 and 500 MPa. Chemical and isotopic compositions of squeezed waters evolve with increasing pressure. Decreasing concentrations of Cl−, Br−, Na+ and K+ are explained by ion filtration due to the collapse of the pore space during squeezing. Increasing concentrations of Ca2 + and Mg2 + are considered to be a consequence of pressure-dependent solubilities of carbonate minerals in combination with sorption/desorption reactions. The pressure dependence was studied by model calculations considering equilibrium with carbonate minerals and the exchanger population on clay surfaces, and the trends observed in the experiments could be confirmed. The compositions of the squeezed waters were compared with results of independent methods, such as aqueous extraction and in-situ sampling of ground and pore waters. On this basis, it is concluded that the chemical and isotopic composition of pore water squeezed at the lowest pressure of 200 MPa closely represents that of the in-situ pore water. The feasibility of sampling pore waters with water contents down to 3.5 wt.% and possibly less opens new perspectives for studies targeted at palaeo-hydrogeological investigations using pore-water compositions in aquitards as geochemical archives.

Studies on terpenes solubility in water and deep eutectic solvents diagrams for biomedical applications

The main objectives of this work are the measurement of terpenes solubility in water at different temperatures, and the formulation of Deep Eutectic Solvents based on choline chloride and polycarboxylic acids, that can be used as hydrotropes of aqueous solutions in terpenes, replacing conventional organic solvents. In this work a new experimental methodology was implemented, using dialysis membranes, for the measurement of terpenes solubility in water. Concerning the deep eutectic diagrams formulation, the determination of the melting points of the eutectic mixtures was performed using a visual method. The method used for determining solubilities was previously validated using a well-studied model compound, toluene. The experimental results of terpenes solubilities in water resulted in a very satisfactory coefficients of variation, always below 6%. The experimental solubility data were analysed and the temperature dependence is also studied in a thermodynamic perspective. The compound with the largest solubility dependence with the temperature is geraniol, while thymol presents the smallest. The phase diagrams of DES formulated were quite satisfactory, presenting always eutectic points below to 373.15 K. For some compositions, the systems composed by choline chloride and lactic, or malonic, or myristic acid were liquid at room temperature. In the case of monocarboxylic acids, eutectic is formed at 60% mol of the acid, to dicarboxylic acid is formed at 50% mol of the acid and for tricarboxylic acid these point is formed at 30% mol of the acid. In the future, it will be important to study the effect of DES as hydrotropes in aqueous solutions of terpenes. Furthermore, it would be interesting to study more terpenes in order to assess the effect of the size of the alkyl chain and the structures of the compounds.