Enhancing Surface Coverage and Growth in Layer-by-Layer Assembly of Protein Nanoparticles

Thin films of bovine serum albumin (BSA) nanoparticles are fabricated via layer-by-layer assembly. The surface of BSA nanoparticles have two oppositely acting functional groups on the surface: amine (NH2) and carboxylate (COO-). The protonation and deprotonation of these functional groups at different pH vary the charge density on the particle surface, and entirely different growth can be observed by varying the nature of the complementary polymer and the pH of the particles. The complementary polymers used in this study are poly(dimethyldiallylammonium chloride) (PDDAC) and poly(acrylic acid) (PAA). The assembly of BSA nanoparticles based on electrostatic interaction with PDDAC suffers from the poor loading of the nanoparticles. The assembly with PAA aided by a hydrogen bonding interaction shows tremendous improvement in the growth of the assembly over PDDAC. Moreover, the pH of the BSA nanoparticles was observed to affect the loading of nanoparticles in the LbL assembly with PAA significantly.

Biodegradation of acrylamide and purification of acrylamidase from newly isolated bacterium Moraxella osloensis MSU11

The increasing industrial utilization of polyacrylamide to assist water clarification, sludge conditioning, papermaking, and secondary oil recovery leads to environmental pollution. In this work, an acrylamide degrading bacterium was isolated from paper mill effluent at Charan mahadevi, Tamilnadu, India. The minimal medium containing acrylamide (40 mM) served as a sole source of carbon and nitrogen for acrylamide degrading bacteria. The bacterial strain has grown well in 40 mM acrylamide at pH (6-7) at 30 degrees C. Within 24-48 h acrylamide was converted into acrylic acid and other metabolites. Based on biochemical characteristics and 16S rRNA gene sequence, the bacterial strain was identified as Gram negative, diplobacilli Moraxella osloensis MSU11. The acrylamide hydrolyzing bacterial enzyme acrylamidase was purified by HPLC. The enzyme molecular weight was determined to be approximately 38 kDa by SDS-PAGE using reference enzyme Pectinase. These results show that M. osloensis MSU11 has a potential to degrade the acrylamide present in the environment. (C) 2013 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Reversible and irreversible pH induced conformational changes in self-assembled weak polyelectrolyte multilayers probed using etched fiber Bragg grating sensors

Polyelectrolytes are charged polymer species which electrostatically adsorb onto surfaces in a layer by layer fashion leading to the sequential assembly of multilayer structures. It is known that the morphology of weak polyelectrolyte structures is strongly influenced by environmental variables such as pH. We created a weak polyelectrolyte multilayer structure (similar to 100 nm thick) of cationic polymer poly-allylamine hydrochloride (PAH) and an anionic polymer poly-acrylic acid (PAA) on an etched clad fiber Bragg grating (EFBG) to study the pH induced conformational transitions in the polymer multilayers brought about by the variation in charge density of weak polyelectrolyte groups as a function of pH. The conformational changes of the polyelectrolyte multilayer structure lead to changes in optical density of the adsorbed film which reflects in the shift of the Bragg wavelength from the EFBG. Using the EFBG system we were able to probe reversible and irreversible pH induced transitions in the PAH/PAA weak polyelectrolyte system. (C) 2014 Elsevier B.V. All rights reserved.

Layer-by-Layer Assembly of Nafion on Surlyn with Ultrahigh Water Vapor Barrier

A layer-by-layer approach was used for the fabrication of multilayer films for ultra high gas barrier applications. The ultra high gas barrier material was designed by incorporating Nafion layer in between bilayers of poly(ethylene imine) and poly(acrylic acid) on a Surlyn substrate. When the barrier film with self-assembled Nafion is exposed to the moist environment, Nafion absorbs and desorbs water molecules simultaneously, thereby reducing the ingress of moisture in to the film. In order to study the effect of Nafion, the fabricated barrier materials with and without the presence of Nafion were tested for water vapor barrier properties. The barrier films were further used for encapsulating organic photovoltaic devices and were evaluated for their potential use in barrier applications. The devices encapsulated with the films containing Nafion exhibited better performance when subjected to accelerated aging conditions. Therefore, this study demonstrates the effectiveness of self-assembled Nafion in reducing the water vapor permeability by nearly five orders of magnitude and in increasing the lifetimes of organic devices by similar to 22 times under accelerated weathering conditions.

Covalent interlocking of glucose oxidase and peroxidase in the voids of paper: enzyme-polymer ``spider webs''

A modular, general method for trapping enzymes within the voids of paper, without chemical activation of cellulose, is reported. Glucose oxidase and peroxidase were crosslinked with poly(acrylic acid) via carbodiimide chemistry, producing 3-dimensional networks interlocked in cellulose fibers. Interlocking prevented enzyme activity loss and enhanced the washability and stability.

Engineering a multi-biofunctional composite using poly(ethylenimine) decorated graphene oxide for bone tissue regeneration

Toward preparing strong multi-biofunctional materials, poly(ethylenimine) (PEI) conjugated graphene oxide (GO_PEI) was synthesized using poly(acrylic acid) (PAA) as a spacer and incorporated in poly( e-caprolactone) (PCL) at different fractions. GO_PEI significantly promoted the proliferation and formation of focal adhesions in human mesenchymal stem cells (hMSCs) on PCL. GO_PEI was highly potent in inducing stem cell osteogenesis leading to near doubling of alkaline phosphatase expression and mineralization over neat PCL with 5% filler content and was approximate to 50% better than GO. Remarkably, 5% GO_ PEI was as potent as soluble osteoinductive factors. Increased adsorption of osteogenic factors due to the amine and oxygen containing functional groups on GO_ PEI augment stem cell differentiation. GO_ PEI was also highly efficient in imparting bactericidal activity with 85% reduction in counts of E. coli colonies compared to neat PCL at 5% filler content and was more than twice as efficient as GO. This may be attributed to the synergistic effect of the sharp edges of the particles along with the presence of the different chemical moieties. Thus, GO_ PEI based polymer composites can be utilized to prepare bioactive resorbable biomaterials as an alternative to using labile biomolecules for fabricating orthopedic devices for fracture fixation and tissue engineering.

Kinetic and Size Control of Polystyrene and Polyacrylic Octadecyl Ester Lattices Via Polymerization in O/W Microemulsions

The kinetic studies of the acrylic octadecyl ester and styrene polymerization in microemulsion systems, (1) cetyl pyridine bromide (CPDB)/t-butanol/styrene/water; (2) CPDB/t-butanol/toluene + acrylic octadecyl ester (1:1, w/v)/ water; (3) cetyl pyridine bromide/styrene/formamide, were made by using dynamic laser light scattering techniques (DLS). The mechanisms of nucleation of latex particles were discussed. The most possible nucleation location of the styrene and acrylic octadecyl ester microlatex particles in aqueous microemulsion system is in aqueous phase via homogeneous nucleation. Meanwhile, parts of microlatex particles are possibly produced via swollen micelles (microemulsions) and monomer droplets nucleation. On the other hand, the most possible nucleation location of the styrene microlatex particles in nonaqueous microemulsion system is inside monomer droplets. The relationship between the amount of monomer and the size of microlatex was also investigated. It has been found that the size of microlatex particles could be controlled by changing the amount of monomer. (C) 2002 Elsevier Science B.V. All rights reserved.

苯乙烯/丙烯酸正丁酯/丙烯酸共聚微球的制备及其性能表征

通过乳液聚合法和无皂乳液聚合法制备了苯乙烯/丙烯酸正丁酯/丙烯酸共聚微球.讨论了乳化剂用量、引发剂用量、功能单体、软硬单体用量比等对微球粒径和形态的影响.利用扫描电子显微镜(SEM)、傅立叶变换红外光谱仪(FTIR)对微球的粒径、形貌和表面基团进行分析.红外光谱表明,实验室所制备的苯乙烯/丙烯酸正丁酯/丙烯酸共聚微球表面存在丰富的羧基.利用竖片生长法得到自组装的多层胶体微球薄膜.通过对薄膜的反射光谱测量,发现随着湿度的增加,峰位会产生3nm左右的红移.

Temperature-and pH-Sensitive Nanohydrogels of Poly(N-Isopropylacrylamide) for Food Packaging Applications: Modelling the Swelling-Collapse Behaviour

Temperature-sensitive poly(N-isopropylacrylamide) (PNIPA) nanohydrogels were synthesized by nanoemulsion polymerization in water-in-oil systems. Several cross-linking degrees and the incorporation of acrylic acid as comonomer at different concentrations were tested to produce nanohydrogels with a wide range of properties. The physicochemical properties of PNIPA nanohydrogels, and their relationship with the swelling-collapse behaviour, were studied to evaluate the suitability of PNIPA nanoparticles as smart delivery systems (for active packaging). The swelling-collapse transition was analyzed by the change in the optical properties of PNIPA nanohydrogels using ultraviolet-visible spectroscopy. The thermodynamic parameters associated with the nanohydrogels collapse were calculated using a mathematical approach based on the van't Hoff analysis, assuming a two-state equilibrium (swollen to collapsed). A mathematical model is proposed to predict both the thermally induced collapse, and the collapse induced by the simultaneous action of two factors (temperature and pH, or temperature and organic solvent concentration). Finally, van't Hoff analysis was compared with differential scanning calorimetry. The results obtained allow us to solve the problem of determining the molecular weight of the structural repeating unit in cross-linked NIPA polymers, which, as we show, can be estimated from the ratio of the molar heat capacity (obtained from the van't Hoff analysis) to the specific heat capacity (obtained from calorimetric measurements).

The design and synthesis of a true, heterogeneous, asymmetric catalyst

This work describes the design and synthesis of a true, heterogeneous, asymmetric catalyst. The catalyst consists of a thin film that resides on a high-surface- area hydrophilic solid and is composed of a chiral, hydrophilic organometallic complex dissolved in ethylene glycol. Reactions of prochiral organic reactants take place predominantly at the ethylene glycol-bulk organic interface.

The synthesis of this new heterogeneous catalyst is accomplished in a series of designed steps. A novel, water-soluble, tetrasulfonated 2,2'-bis (diphenylphosphino)-1,1'-binaphthyl (BINAP-4S0_3Na) is synthesized by direct sulfonation of 2,2'-bis(diphenylphosphino)-1,1'-binaphthyl (BINAP). The rhodium (I) complex of BINAP-4SO_3Na is prepared and is shown to be the first homogeneous catalyst to perform asymmetric reductions of prochiral 2-acetamidoacrylic acids in neat water with enantioselectivities as high as those obtained in non-aqueous solvents. The ruthenium (II) complex, [Ru(BINAP-4SO_3Na)(benzene)Cl]Cl is also synthesized and exhibits a broader substrate specificity as well as higher enantioselectivities for the homogeneous asymmetric reduction of prochiral 2-acylamino acid precursors in water. Aquation of the ruthenium-chloro bond in water is found to be detrimental to the enantioselectivity with some substrates. Replacement of water by ethylene glycol results in the same high e.e's as those found in neat methanol. The ruthenium complex is impregnated onto a controlled pore-size glass CPG-240 by the incipient wetness technique. Anhydrous ethylene glycol is used as the immobilizing agent in this heterogeneous catalyst, and a non-polar 1:1 mixture of chloroform and cyclohexane is employed as the organic phase.

Asymmetric reduction of 2-(6'-methoxy-2'-naphthyl)acrylic acid to the non-steroidal anti-inflammatory agent, naproxen, is accomplished with this heterogeneous catalyst at a third of the rate observed in homogeneous solution with an e.e. of 96% at a reaction temperature of 3°C and 1,400 psig of hydrogen. No leaching of the ruthenium complex into the bulk organic phase is found at a detection limit of 32 ppb. Recycling of the catalyst is possible without any loss in enantioselectivity. Long-term stability of this new heterogeneous catalyst is proven by a self-assembly test. That is, under the reaction conditions, the individual components of the present catalytic system self-assemble into the supported-catalyst configuration.

The strategies outlined here for the design and synthesis of this new heterogeneous catalyst are general, and can hopefully be applied to the development of other heterogeneous, asymmetric catalysts.

Avaliação dos métodos para análise da microinfiltração marginal em restaurações de resina composta classe V in vitro

O objetivo deste estudo foi comparar os resultados da microinfiltração marginal obtidos por diferentes meios de aquisição de imagens e métodos de mensuração da penetração de prata em restaurações de resina composta classe V, in vitro. Dezoito pré-molares humanos hígidos, recém extraídos, foram divididos em três grupos, de acordo com o tipo de instrumento para preparação cavitária utilizado. Grupo 1: ponta diamantada número 3100, em alta rotação. Grupo 2: broca carbide número 330, em alta rotação. Grupo 3: ponta CVDentus código 82137, em aparelho de ultrassom. Foram realizados preparos cavitários padronizados (3x4x2mm) classe V nas faces vestibular e lingual de todos os dentes, com margens oclusais em esmalte e cervicais em dentina/cemento. As cavidades foram restauradas com o sistema adesivo Solobond M (VOCO) e resina composta Grandio (VOCO), a qual foi inserida e fotoativada em três incrementos. Os corpos de prova ficaram imersos em água destilada por 24h a 37oC; receberam acabamento e polimento com discos SofLex (3M) e foram novamente armazenados em água destilada, por sete dias. Posteriormente, as superfícies dentárias foram coberta com duas camadas de esmalte para unhas vermelho, exceto as áreas adjacentes às restaurações. Os espécimes ficaram imersos em solução aquosa de nitrato de prata a 50% por 24h e em solução fotorreveladora por 2h e foram seccionados no sentido vestíbulo-lingual, passando pelo centro das restaurações, com disco diamantado em baixa rotação. As amostras foram polidas em politriz horizontal e analisadas por diferentes métodos. À extensão da microinfiltração foi atribuído escores de 0 a 3 através de análises por meio de estereomicroscópio tradicional e com leds e microscópio ótico. As imagens obtidas na lupa com leds e no microscópio ótico tiveram as áreas infiltradas medidas através do software AxioVision. O teste χ2 de McNemar-Bowker revelou concordância estatística entre estereomicroscópio tradicional e o com leds (p=0,809) durante análises semiquantitativas. Porém, houve diferenças significantes entre microscópio ótico e estereomicroscópios (p<0,001). Houve boa correlação entre análises semiquantitativas e quantitativas de acordo com o teste de Spearmann (p<0,001). O teste de Kruskall-Wallis não revelou diferenças estatisticamente significantes (p=0,174) entre os grupos experimentais na análise quantitativa por microscópio ótico, em esmalte. Ao contrário do que se observa com a mesma em lupa (p<0,001). Conclui-se que o método de atribuição de escores comumente aplicado com a lupa nos estudos da microinfiltração marginal é uma opção confiável para análise da microinfiltração.

Efetividade da aplicação semestral de verniz fluoretado no controle da cárie dentária em pré-escolares: resultados após 12 meses de acompanhamento

O presente estudo teve como objetivos avaliar se a aplicação de verniz fluoretado com periodicidade semestral em crianças pré-escolares reduz o número de crianças com lesões de cárie em dentina na dentição decídua, diminui a incidência de lesões de cárie em esmalte e dentina, está inversamente associado à ocorrência de dor e abscesso dentário e produz quaisquer efeitos adversos. A população de estudo consistiu de 200 crianças na faixa etária de 12 a 48 meses, recrutadas em uma unidade de saúde pública da cidade do Rio de Janeiro, as quais foram alocadas aleatoriamente nos grupos teste (verniz fluoretado Duraphat) e controle (verniz placebo). Para o registro da incidência de cárie, as crianças foram examinadas na linha de base e a cada seis meses, durante um ano, por dois odontopediatras previamente treinados e calibrados (Kappa=0,85). A ocorrência de dor, abscesso e efeitos adversos foi verificada a partir de entrevistas com os responsáveis. Os participantes, os seus responsáveis, os operadores e os examinadores desconheciam a qual grupo cada criança pertencia. No final do período de acompanhamento, 71 crianças do grupo teste e 77 do grupo controle foram avaliadas. Constatou-se que, nos grupos teste e controle, o número de crianças com novas lesões de cárie em dentina foi igual a 13 e 20 (teste Qui-quadrado, p=0,34) e que a média do incremento de cárie considerando apenas lesões em dentina (c3eos) foi de 1,1(dp=3,4) e de 1,4(dp=2,8), respectivamente (teste de Mann-Whitney, p=0,29). Uma criança apresentou dor de dente e abscesso dentário e outras duas crianças apresentaram apenas dor de dente. Todas pertenciam ao grupo teste. Com relação aos efeitos adversos, encontrou-se que uma criança pertencente ao grupo controle relatou ardência na cavidade bucal após a aplicação do placebo e que o responsável por um participante do grupo teste sentiu-se incomodado com a coloração amarelada dos dentes da criança após a aplicação do verniz fluoretado. Concluiu-se que a aplicação de verniz fluoretado com periodicidade semestral em crianças pré-escolares é segura e parece contribuir para o controle da progressão de cárie. Contudo, é necessário um período de acompanhamento mais longo para se obter evidência conclusiva a respeito da efetividade dessa intervenção. Não houve associação entre a ocorrência de dor e abscesso dentário e o uso profissional do verniz fluoretado.

Técnica do tratamento restaurador atraumatico em estudantes de escola municipal do Rio de Janeiro: avaliação in vitro da influência da proteção superficial e do tempo de entrada em serviço na resistência a tração diametral do cimento de ionômero de vidro utilizado

Tratamento restaurador atraumático tornou-se uma opção real para o tratamento da cárie dentária em saúde pública no Brasil. O presente estudo teve como objetivo avaliar durabilidade, resistência e eficácia de 70 restaurações em 31 alunos (entre 6 a 12 anos de idade na Escola Municipal Rotary, RJ - Brasil). Depois de CPO-D e ceo-exame de acordo com critérios da OMS, todos os alunos com selecionados receberam TRA com VITRO MOLAR - DFL, juntamente com instruções de saúde bucal. Os critérios de exclusão foram a presença de cavidades muito profundas e exposição pulpar, casos em que os alunos foram encaminhados para o Postos de Saúde Municipal. In vitro avaliou-se a influência do tempo de entrada em serviço e do tipo de cobertura protetora utilizada na resistência coesiva do Cimento de Ionômero de Vidro utilizado, por meio de ensaios de tração diametral. Confeccionou-se para o teste de tração diametral 6 espécimes para cada variante, 72 no total, com dimensões de 4 mm de diâmetro por 8 mm de comprimento, divididos entre os grupos: grupo1 sem protetor (controle); grupo2 vaselina sólida; grupo3 verniz para unhas. Realizou-se ensaios mecânicos em uma máquina universal de ensaios EMIC DL 500 MF, após a confecção e estocagem individual dos espécimes em potes plásticos contendo 5 ml de água deionizada, que formaram os subgrupos descritos a seguir: a - 20 minutos; b - 2 horas; c - 24 horas; d - 7 dias. Os dados obtidos foram tratados por ANOVA e por Student Newman-Keuls (p<0,05). Ao se avaliar a influência dos diferentes protetores de superfície no CIV utilizado no presente trabalho observou-se que, os protetores de superfície tiveram influência no comportamento do material (p=0,000), com o verniz para unhas mostrando um desempenho superior ao da vaselina sólida. Quanto ao tempo, não foi possível verificar ruptura do material no prazo de 20 minutos, pois os corpos de prova sofriam deformação elástica catastrófica não sendo adequado para a finalidade desejada. Os tempos de 24 horas e sete dias foram semelhantes entre si e diferentes do tempo de duas horas. As restaurações foram clinicamente avaliadas depois de 6, 12, e 24 meses após sua alocação. No total 72 restaurações foram realizadas em 31 escolares. Depois de seis meses, 5 restaurações fraturaram e 3 perderam algum material. Após 12 meses, oito restaurações foram perdidas e apenas 1 fraturou. Na avaliação após 24 meses, mais 12 restaurações foram perdidas e 3 perderam material. Não foram registradas lesões cariosas secundarias após esse período, mesmo quando as restaurações foram parcialmente perdidas. Clinicamente conclui-se que quando a técnica do TRA é bem indicada e aplicada corretamente pode haver uma redução significativa no número de dentes perdidos por lesões de cárie nos indivíduos que participaram do nosso estudo.

Retenção em canais amplos de núcleos confeccionados por diferentes técnicas com pinos fibro resinosos

O propósito desse trabalho foi verificar a retenção de pinos fibro resinosos cimentados em canais radiculares alargados simulando raízes extensamente comprometidas, fabricados por duas técnicas usadas para diminuir sua desadaptação; comparando-as ao pino fixado somente com cimento. Foram utilizados vinte e quatro raízes de dentes humanos unirradiculares, padronizadas com 15.0 mm de comprimento e 5.0 0.3 mm de diâmetro. As raízes foram incluídas em resina acrílica e divididas em grupos de acordo com a técnica usada: grupo I - pino DC White Post no2 cimentado com sistema adesivo quimicamente ativado e com cimento resinoso dual; grupo II mesmo pino reanatomizado com resina composta para copiar a anatomia do canal radicular, cimentado da mesma forma; e grupo III mesmo pino associado a três pinos acessórios, cimentados do mesmo modo. O canal radicular teve seu diâmetro padronizado pela broca no2 para o pino DC em uma profundidade de 12.0 mm e alargado com uma broca tronco cônica em uma profundidade de 10.0 mm. As oito raízes de cada grupo foram seccionadas transversalmente em três discos de 3.0 mm, a partir da cervical para a execução de um ensaio de extrusão, descartando-se os últimos 2.0 mm, que serviram somente para centralizar o pino. Os valores de retenção foram registrados e tratados estatisticamente por ANOVA e pelo teste SNK (p<0.05). Diferenças significativas foram observadas entre três porções radiculares investigadas em todos os grupos, com os valores de retenção diminuindo da cervical para apical. A retenção na porção apical do grupo com pinos customizado com resina foi estatisticamente maior que na mesma região dos demais grupos. Nenhuma diferença foi encontrada entre o grupo com pinos acessórios e o grupo somente com pino e cimento nessa parte da raiz. Nenhuma diferença foi observada comparando as porções cervical e média dos diferentes grupos. Os tipos de falha após o teste de extrusão foram observados em microscópio eletrônico de varredura com aumento de 200, 600 e 1000 vezes. Elas ocorreram exclusivamente entre o pino e o cimento ou a resina composta. A camada de adesão (camada híbrida) foi mais facilmente observada nas porções cervical e média de todos os grupos. Isso sugere que a retenção nas porções apicais da raiz é predominantemente friccional. Uma vez que pinos acessórios somente alcançam até a porção média do canal radicular, a retenção do pino não é aumentada com essa técnica.

光致聚合物中单体及粘结剂对全息性能的影响

研究了单体及粘结剂等成份对全息光致聚合物薄膜光存储性能的影响。在相同引发条件下．以丙烯酰胺作为单体时，光聚物的衍射效率明显高于以丙烯酸和N羟甲基丙烯酰胺作为单体时光聚物的衍射效率。向丙烯酰胺中加入少量N-羟甲基丙烯酰胺，可以改善膜表面的光学质量．降低散射光强度，并提高膜的保存时间。在聚乙烯醇膜中单体聚合程度明显优于在聚乙烯吡咯烷酮中的程度，在大分子量的聚乙烯醇中的衍射效率及感光灵敏度高于在小分子量中的衍射效率和感光灵敏度，而且大分子量的聚乙烯醇能够制备厚膜，这是实现全息海量存储的一个重要因素。