IR reflectance characterization of glass-ceramic films obtained by high pressure impregnation of SnO2 nanopowders on float glass

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

β-lactam antibiotics epitope mapping with STD NMR spectroscopy: A study of drug-human serum albumin interaction

Molecular recognition events are key issues in many biological processes. STD NMR (saturation transfer difference nuclear magnetic resonance spectroscopy) is one of the techniques used to understand such biological interactions. Herein, we have investigated the interactions of four β-lactam antibiotics belonging to two classes (cephalosporins and penicillins) with human serum albumin (HSA) by 1H STD NMR revealing that the interaction between the aromatic moiety and HSA is responsible for the binding efficiency. Thus, the structural differences from the five to six-membered thio ring in penicillins and cephalosporins do not seem to influence antibiotic-albumin interactions. © 2012 Sociedade Brasileira de Química.

Development and validation of an environmentally friendly attenuated total reflectance in the mid-infrared region method for the determination of ethanol content in used engine lubrication oil

Lubricating oils are crucial in the operation of automotive engines because they both reduce friction between moving parts and protect against corrosion. However, the performance of lubricant oil may be affected by contaminants, such as gasoline, diesel, ethanol, water and ethylene glycol. Although there are many standard methods and studies related to the quantification of contaminants in lubricant oil, such as gasoline and diesel oil, to the best of our knowledge, no methods have been reported for the quantification of ethanol in used Otto cycle engine lubrication oils. Therefore, this work aimed at the development and validation of a routine method based on partial least-squares multivariate analysis combined with attenuated total reflectance in the mid-infrared region to quantify ethanol content in used lubrication oil. The method was validated based on its figures of merit (using the net analyte signal) as follows: limit of detection (0.049%), limit of quantification (0.16%), accuracy (root mean square error of prediction=0.089% w/w), repeatability (0.05% w/w), fit (R 2 =0.9997), mean selectivity (0.047), sensitivity (0.011), inverse analytical sensitivity (0.016% w/w-1) and signal-to-noise ratio (max: 812.4 and min: 200.9). The results show that the proposed method can be routinely implemented for the quality control of lubricant oils. © 2013 Elsevier B.V. All rights reserved.

Preparação e aplicação eletroanalítica de complexos metálicos formados a partir de titânio (IV) e ácido fosfórico seguindo uma nova rota de síntese

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Study of K beta X-ray emission spectroscopy applied to Mn((2-x))V((1+x))O4 (x=0 and 1/3) oxyspinel and comparison with XANES

Oxidation state and coordination of transition metal cations seems to be hard to assess when considering multiple cations, each one with different possible oxidation states. In fact, this is the case of the spineltype double oxides family. High resolution K beta X-ray fluorescence spectra were measured in Mn(2-x)V(1+4)O4 (x=0 and 1/3) spinels-type double oxides in order to determine the oxidation state and coordination of V and Mn cations. The relative intensity of radiative Auger effect KM2,3M4,5 to the total intensity and the integral absolute difference value were used as reference parameters for the characterization of Mn oxidation states. The coordination of Mn ions was inferred by the intensity of the K beta(5) line. In the case of V compounds, it was used as the intensity of the line K beta' relative to the total area of K beta region. The obtained results were further compared with X-ray absorption spectra analysis, showing good agreements regarding the oxidation state characterization. However, there were found some discrepancies in coordination, due to customary oversimplifications in the K beta(5) line origin. The obtained results might represent valuable and useful data for chemical scopes of characterizing spineltype oxides family. (C) 2013 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Predicting soluble solid content in intact jaboticaba [Myrciaria jaboticaba (Vell.) O. Berg] fruit using near-infrared spectroscopy and chemometrics

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

Estudo do potencial de associações de ZnO com os produtos naturais ácido cafeico e ferúlico como filtros solares híbridos: [recurso eletrônico]

In this work were studied associations of ZnO with the natural products caffeic and feluric acids. Two preparation methods were used, that is, the sol-gel and a reflux procedure. In the sol-gel method, ZnO is produced by the basics hydrolysis of precursors in the presence of the organic filters (caffeic and feluric acids), which results in 30 nm (or less) ZnO particles with the organic filters (in dissociated form) bonded to the surface of ZnO. In the reflux method, a dispersion of ZnO in a water/ethanol mixture was kept under reflux (50oC/4h) in the presence of the organic acids. The ZnO particles used in the reflux method have a higher diameter than sol-gel ZnO particles, but the prepared associated product ZnO/Organic acids were similar. Despite of the difference in relation to crystallinity between the products, the preparation methods resulted in analogous associations with respect to the interaction of the organic filters with the ZnO surface. The caffeic/ZnO associations presented low photostability, which lead to the degradation of the organic filter. The other associations (feluric acid/ZnO) presented satisfactory results. The FT-IR spectroscopy confirmed the formation of the association, and the nature of the bond formed compared with the Zn-O bond in Zn2+/Felutic acid complexes. The isolated organic and inorganic filters, along with the associations were analyzed by diffuse reflectance spectroscopy and Uv-vis spectroscopy. The absorption edges and the critical wavelengths were analyzed and the effects of Zn-O bonds in feluric acid/ZnO associations described as a function of the relative position of the π/π* system of the organic filter. Finally the performance of the hybrid filters were investigated in terms of the absorption of UVA and UVB radiations, with the UVA/UVB ratio, an efficiency parameter largely used in the description of solar filters, sunscreen and suncare products

Classification of intact açai (Euterpe oleracea Mart.) and jucara (Euterpe edulis Mart) fruits based on dry matter content by means of near infrared spectroscopy

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

Sistemas de screening para detecção de furfural e hidroximetilfurfural e amostras de cachaça por espectroscopia de reflectância difusa

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

High Viscosity of Imidazolium Ionic Liquids with the Hydrogen Sulfate Anion: A Raman Spectroscopy Study

Ionic liquids based on 1-alkyl-3-methylimidazolium cations and the hydrogen sulfate (or bisulfate) anion, HSO4-, are much more viscous than ionic liquids with alkyl sulfates, RSO4-. The structural origin of the high viscosity of HSO4- ionic liquids is unraveled from detailed comparison of the anion Raman bands in 1-ethyl-3-methylimidazolium hydrogen sulfate and 1-butyl-3-methylimidazolium hydrogen sulfate with available data for simple HSO(4)(-) salts in crystalline phase, molten phase, and aqueous solution. Two Raman bands at 1046 and 1010 cm(-1) have been assigned as symmetric stretching modes nu(s)(S = O) of HSO4-, the latter being characteristic of chains of hydrogen-bonded anions. The intensity of this component increases in the supercooled liquid phase. For comparison purposes, Raman spectra of 1-ethyl-3-methylimidazolium ethyl sulfate and 1-butyl-3-methylimidazolium methyl sulfate have been also obtained. There is no indication of difference in the strength of hydrogen bond interactions of imidazolium cations with HSO4- or RSO4- anions. Raman spectra at high pressures, up to 2.6 GPa, are also discussed. Raman spectroscopy provides evidence that hydrogen-bonded anions resulting in anion-anion interaction is the reason for the high viscosity of imidazolium ionic liquids with HSO4-. If the ionic liquid is exposed to moisture, these structures are disrupted upon absorption of water from the atmosphere.

Effect of dental tissue conditioners and matrix metalloproteinase inhibitors on type I collagen microstructure analyzed by Fourier transform infrared spectroscopy

This study aimed to evaluate the chemical interaction of collagen with some substances usually applied in dental treatments to increase the durability of adhesive restorations to dentin. Initially, the similarity between human dentin collagen and type I collagen obtained from commercial bovine membranes of Achilles deep tendon was compared by the Attenuated Total Reflectance technique of Fourier Transform Infrared (ATR-FTIR) spectroscopy. Finally, the effects of application of 35% phosphoric acid, 0.1M ethylenediaminetetraacetic acid (EDTA), 2% chlorhexidine, and 6.5% proanthocyanidin solution on microstructure of collagen and in the integrity of its triple helix were also evaluated by ATR-FTIR. It was observed that the commercial type I collagen can be used as an efficient substitute for demineralized human dentin in studies that use spectroscopy analysis. The 35% phosphoric acid significantly altered the organic content of amides, proline and hydroxyproline of type I collagen. The surface treatment with 0.1M EDTA, 2% chlorhexidine, or 6.5% proanthocyanidin did not promote deleterious structural changes to the collagen triple helix. The application of 6.5% proanthocyanidin on collagen promoted hydrogen bond formation. (c) 2012 Wiley Periodicals, Inc. J Biomed Mater Res Part B: Appl Biomater, 2012.

Vibrational spectroscopy on thermally and optically switchable spin crossover compounds

Oktaedrisch koordinierte Übergangsmetalle mit der Elektronenkonfiguration [Ar]3d4 - 3d7 können in zwei unterschiedlichen elektronischen Zuständen existieren: im High-Spin (HS) oder im Low-Spin (LS) Zustand. Zum Beispiel kann Fe(II) in 1A1g (LS) oder 5T2g (HS) Konfiguration auftreten.Besonderes Interesse besteht in der Aufklärung des Mechanismus der kooperativen Wechselwirkung, die den Spinübergang im Festkörper bestimmt. Hierzu müssen zunächst die internen Freiheitsgrade der molekularen Einheiten bekannt sein. Besonders der Beitrag der molekularen Schwingungen zur Entropiedifferenz, die die Triebkraft des Spinübergangs darstellt, ist von entscheidender Bedeutung. Bisher existieren nur wenige detaillierte Untersuchungen zu den Schwingungseigenschaften der Spincrossovermoleküle.In Rahmen der vorliegenden Arbeit wurden die Schwingungseigenschaften einiger Komplexverbindungen, die Spincrossover zeigen, im Detail untersucht. Dazu wurden temperaturabhängige Raman-, Fern- und Mittel-Infrarot-Spektroskopie, Isotopensubstitution und Normalkoordinatenanalysen (NKA) in Verbindung mit Dichtefunktional-Rechnungen (DFT) verwendet.Die gewonnenen Werte der zugeordneten Schwingungsfrequenzen und die bestimmten Kraftkonstantenänderungen können nun zur Verfeinerung von theoretischen Modellen zur Beschreibung des Spinübergangs verwendet werden.

A biomimetic model membrane system on oxidic surfaces designed for the investigation of cytochrome c oxidase and other membrane proteins by fluorescence and waveguide spectroscopy

Die transmembrane Potenzialdifferenz Δφm ist direkt mit der katalytischen Aktivität der Cytochrom c Oxidase (CcO) verknüpft. Die CcO ist das terminale Enzym (Komplex IV) in der Atmungskette der Mitochondrien. Das Enzym katalysiert die Reduktion von O2 zu 2 H2O. Dabei werden Elektronen vom natürlichen Substrat Cytochrom c zur CcO übertragen. Der Eleltronentransfer innerhalb der CcO ist an die Protonentranslokation über die Membran gekoppelt. Folglich bildet sich über der inneren Membrane der Mitochondrien eine Differenz in der Protonenkonzentration. Zusätzlich wird eine Potenzialdifferenz Δφm generiert.rnrnDas Transmembranpotenzial Δφm kann mit Hilfe der Fluoreszenzspektroskopie unter Einsatz eines potenzialemfindlichen Farbstoffs gemessen werden. Um quantitative Aussagen aus solchen Untersuchungen ableiten zu können, müssen zuvor Kalibrierungsmessungen am Membransystem durchgeführt werden.rnrnIn dieser Arbeit werden Kalibrierungsmessungen von Δφm in einer Modellmembrane mit inkorporiertem CcO vorgestellt. Dazu wurde ein biomimetisches Membransystem, die Proteinverankerte Doppelschicht (protein-tethered Bilayer Lipid Membrane, ptBLM), auf einem transparenten, leitfähigem Substrat (Indiumzinnoxid, ITO) entwickelt. ITO ermöglicht den simultanen Einsatz von elektrochemischen und Fluoreszenz- oder optischen wellenleiterspektroskopischen Methoden. Das Δφm in der ptBLM wurde durch extern angelegte, definierte elektrische Spannungen induziert. rnrnEine dünne Hydrogelschicht wurde als "soft cushion" für die ptBLM auf ITO eingesetzt. Das Polymernetzwerk enthält die NTA Funktionsgruppen zur orientierten Immobilisierung der CcO auf der Oberfläche der Hydrogels mit Hilfe der Ni-NTA Technik. Die ptBLM wurde nach der Immobilisierung der CcO mittels in-situ Dialyse gebildet. Elektrochemische Impedanzmessungen zeigten einen hohen elektrischen Widerstand (≈ 1 MΩ) der ptBLM. Optische Wellenleiterspektren (SPR / OWS) zeigten eine erhöhte Anisotropie des Systems nach der Bildung der Doppellipidschicht. Cyklovoltammetriemessungen von reduziertem Cytochrom c bestätigten die Aktivität der CcO in der Hydrogel-gestützten ptBLM. Das Membranpotenzial in der Hydrogel-gestützten ptBLM, induziert durch definierte elektrische Spannungen, wurde mit Hilfe der ratiometrischen Fluoreszenzspektroskopie gemessen. Referenzmessungen mit einer einfach verankerten Dopplellipidschicht (tBLM) lieferten einen Umrechnungsfaktor zwischen dem ratiometrischen Parameter Rn und dem Membranpotenzial (0,05 / 100 mV). Die Nachweisgrenze für das Membranpotenzial in einer Hydrogel-gestützten ptBLM lag bei ≈ 80 mV. Diese Daten dienen als gute Grundlage für künftige Untersuchungen des selbstgenerierten Δφm der CcO in einer ptBLM.

Generating vegetation-spectra as a basis for global monitoring of annual vegetation cycles using DOAS satellite observations

Vegetation-cycles are of general interest for many applications. Be it for harvest-predictions, global monitoring of climate-change or as input to atmospheric models.rnrnCommon Vegetation Indices use the fact that for vegetation the difference between Red and Near Infrared reflection is higher than in any other material on Earth’s surface. This gives a very high degree of confidence for vegetation-detection.rnrnThe spectrally resolving data from the GOME and SCIAMACHY satellite-instrumentsrnprovide the chance to analyse finer spectral features throughout the Red and Near Infrared spectrum using Differential Optical Absorption Spectroscopy (DOAS). Although originally developed to retrieve information on atmospheric trace gases, we use it to gain information on vegetation. Another advantage is that this method automatically corrects for changes in the atmosphere. This renders the vegetation-information easily comparable over long time-spans.rnThe first results using previously available reference spectra were encouraging, but also indicated substantial limitations of the available reflectance spectra of vegetation. This was the motivation to create new and more suitable vegetation reference spectra within this thesis.rnThe set of reference spectra obtained is unique in its extent and also with respect to its spectral resolution and the quality of the spectral calibration. For the first time, this allowed a comprehensive investigation of the high-frequency spectral structures of vegetation reflectance and of their dependence on the viewing geometry.rnrnThe results indicate that high-frequency reflectance from vegetation is very complex and highly variable. While this is an interesting finding in itself, it also complicates the application of the obtained reference spectra to the spectral analysis of satellite observations.rnrnThe new set of vegetation reference spectra created in this thesis opens new perspectives for research. Besides refined satellite analyses, these spectra might also be used for applications on other platforms such as aircraft. First promising studies have been presented in this thesis, but the full potential for the remote sensing of vegetation from satellite (or aircraft) could bernfurther exploited in future studies.

Direct electron transfer to cytochrome c oxidase investigated by electrochemistry and time-resolved surface-enhanced infrared absorption spectroscopy

Cytochrom c Oxidase (CcO), der Komplex IV der Atmungskette, ist eine der Häm-Kupfer enthaltenden Oxidasen und hat eine wichtige Funktion im Zellmetabolismus. Das Enzym enthält vier prosthetische Gruppen und befindet sich in der inneren Membran von Mitochondrien und in der Zellmembran einiger aerober Bakterien. Die CcO katalysiert den Elektronentransfer (ET) von Cytochrom c zu O2, wobei die eigentliche Reaktion am binuklearen Zentrum (CuB-Häm a3) erfolgt. Bei der Reduktion von O2 zu zwei H2O werden vier Protonen verbraucht. Zudem werden vier Protonen über die Membran transportiert, wodurch eine elektrochemische Potentialdifferenz dieser Ionen zwischen Matrix und Intermembranphase entsteht. Trotz ihrer Wichtigkeit sind Membranproteine wie die CcO noch wenig untersucht, weshalb auch der Mechanismus der Atmungskette noch nicht vollständig aufgeklärt ist. Das Ziel dieser Arbeit ist, einen Beitrag zum Verständnis der Funktion der CcO zu leisten. Hierzu wurde die CcO aus Rhodobacter sphaeroides über einen His-Anker, der am C-Terminus der Untereinheit II angebracht wurde, an eine funktionalisierte Metallelektrode in definierter Orientierung gebunden. Der erste Elektronenakzeptor, das CuA, liegt dabei am nächsten zur Metalloberfläche. Dann wurde eine Doppelschicht aus Lipiden insitu zwischen die gebundenen Proteine eingefügt, was zur sog. proteingebundenen Lipid-Doppelschicht Membran (ptBLM) führt. Dabei musste die optimale Oberflächenkonzentration der gebundenen Proteine herausgefunden werden. Elektrochemische Impedanzspektroskopie(EIS), Oberflächenplasmonenresonanzspektroskopie (SPR) und zyklische Voltammetrie (CV) wurden angewandt um die Aktivität der CcO als Funktion der Packungsdichte zu charakterisieren. Der Hauptteil der Arbeit betrifft die Untersuchung des direkten ET zur CcO unter anaeroben Bedingungen. Die Kombination aus zeitaufgelöster oberflächenverstärkter Infrarot-Absorptionsspektroskopie (tr-SEIRAS) und Elektrochemie hat sich dafür als besonders geeignet erwiesen. In einer ersten Studie wurde der ET mit Hilfe von fast scan CV untersucht, wobei CVs von nicht-aktivierter sowie aktivierter CcO mit verschiedenen Vorschubgeschwindigkeiten gemessen wurden. Die aktivierte Form wurde nach dem katalytischen Umsatz des Proteins in Anwesenheit von O2 erhalten. Ein vier-ET-modell wurde entwickelt um die CVs zu analysieren. Die Methode erlaubt zwischen dem Mechanismus des sequentiellen und des unabhängigen ET zu den vier Zentren CuA, Häm a, Häm a3 und CuB zu unterscheiden. Zudem lassen sich die Standardredoxpotentiale und die kinetischen Koeffizienten des ET bestimmen. In einer zweiten Studie wurde tr-SEIRAS im step scan Modus angewandt. Dafür wurden Rechteckpulse an die CcO angelegt und SEIRAS im ART-Modus verwendet um Spektren bei definierten Zeitscheiben aufzunehmen. Aus diesen Spektren wurden einzelne Banden isoliert, die Veränderungen von Vibrationsmoden der Aminosäuren und Peptidgruppen in Abhängigkeit des Redoxzustands der Zentren zeigen. Aufgrund von Zuordnungen aus der Literatur, die durch potentiometrische Titration der CcO ermittelt wurden, konnten die Banden versuchsweise den Redoxzentren zugeordnet werden. Die Bandenflächen gegen die Zeit aufgetragen geben dann die Redox-Kinetik der Zentren wieder und wurden wiederum mit dem vier-ET-Modell ausgewertet. Die Ergebnisse beider Studien erlauben die Schlussfolgerung, dass der ET zur CcO in einer ptBLM mit größter Wahrscheinlichkeit dem sequentiellen Mechanismus folgt, was dem natürlichen ET von Cytochrom c zur CcO entspricht.