FT-Raman investigation of biodegradable polymers: Poly(3-hydroxybutyrate) and poly(3-hydroxybutyrate-co-3-hydroxyvalerate)

This work presents a FT-Raman study (lambda(0) = 1064 nm) of naturally occurring polyester poly[(R)-3-hydroxybutyrate] (PHB) and its copolymer poly[(R)-3-hydroxybutyrate-co-(R)-3-hydroxyvalerate] (PHBV) with 5,8 and 12 mol % of HV (hydroxyvalerate). The FT-Raman spectra of films indicate that full width at half height of the band centered at 1725 cm(-1) and relative intensity of bands at 1443 and 1458 cm(-1) can be use to estimate the crystalline degree in film samples. The similarity between Raman spectra of molten PHB and PHBV and theirs CDCl(3) solutions suggested that molten polymers present similar conformation than polymers in solution. Raman data of these samples showed that bands at 1220, 1402, 1725, 2998 and 3009 cm(-1) are due to crystalline helical structure and the bands at 1453, 1740, 2881, 2938 and 2990 cm(-1) are originated from disordered domains. It is shown that composition of PHBV samples can be estimated by analyzing the ratio of the intensity of the bands at 2938 cm(-1) (nu C-H) and 1740 cm(-1) (nu C=O) in the spectra of solutions and of bands at 1354 (wCH(2)) and 1740 cm(-1) (nu C=O) in spectra of molten polymers. (C) 2010 Elsevier B.V. All rights reserved.

Sensing of 2,4-dichlorophenoxyacetic acid by surface-enhanced Raman scattering

Surface-enhanced Raman scattering (SERS) spectra of the herbicide 2,4-dichlorophenoxyacetic acid (2,4-D) was obtained by employing a bi-layer gold substrate, assembled by the reduction of Au(III) over gold-seeded nanoparticles immobilized on functionalized glass substrates. The SERS signal was linear with the logarithm of the solution concentrations between 1.0 x 10(-7) mol L(-1) and 1.0 x 10(-3) mol L(-1), indicating that the bi-layer gold substrate affords a significant dynamic range for SERS, providing an excellent analytical response within this concentration range, and revealing the high sensitivity of the gold surface towards such analyte. In addition, using the same gold substrate, a similar calibration curve was obtained for crystal-violet (CV), and it was possible to identify the concentration limit corresponding to the transition from the average SERS to the nonlinear SERS response. (C) 2010 Elsevier B.V. All rights reserved.

Surface-enhanced Raman scattering study of alizarin red S

This paper presents the application of surface-enhanced resonance Raman spectroscopy (SERRS) for the structural study of alizarin red S (ARS) and the nature of its interaction with silver nanoparticles. SERRS data for ARS over nanostructured silver electrodes suggest a surface-induced reaction of the adsorbed dye and the formation of an ion stabilized by the dye and alkali ions adsorbed at the metal surface. We found that precoating the SERS active substrate with 1-propanethiol inhibits the surface-induced modification of ARS. In addition to preventing structural modifications of ARS, the coating also concentrates the hydrophobic dye close enough to the SERS active interface enabling the observation of excellent Raman spectra of ARS in aqueous environment at ppm levels. The influence of resonance Raman effect and of the pH on the SERS spectra of ARS was also investigated. (C) 2010 Elsevier B.V. All rights reserved.

Raman spectra of polymer electrolytes based on poly(ethylene glycol) dimethyl ether, lithium perchlorate, and the ionic liquid 1-butyl-3-methylimidazolium hexafluorophosphate

Raman spectra of polymer electrolytes based on poly(ethylene glycol) dimethyl ether (PEGdME) with LiClO(4), PEGdME/LiClO(4), and the ionic liquid 1-butyl-3-methylimidazolium hexafluorophosphate, PEGdME/[bmim]PF(6), are compared. Raman spectroscopy suggests stronger interactions in PEGdME/LiClO(4) than PEGdmE/[bmim]PF(6), thus corroborating previous results obtained by molecular dynamics simulations. Quantum Chemistry methods have been used to calculate vibrational frequencies and the equilibrium structure of segments of the polymer chain around the cation. A consistent picture has been obtained from Raman spectroscopy, density functional theory (DFT) calculations, and molecular dynamics simulations for these polymer electrolytes. (C) 2010 Elsevier B.V. All rights reserved.

FT-Raman, FTIR and density functional theory studies of a hydrogen-bonded formamide: pyridine complex

Raman and IR experiments have been carried out on formamide (FA) and pyridine (Py) mixtures at different compositions. The appearance of a new Raman band at 996 cm(-1) (nu(1) region of Py), whose intensity depends on the FA concentration, is assigned to an FA: Py adduct and this result is in excellent agreement with those of other authors who employed noisy light-based coherent Raman scattering spectroscopy (I((2)) CARS). Another band at 1587 cm(-1) (nu(8) region of Py) has been observed for the first time by using Raman and IR spectroscopies. Its intensity shows the same dependence on the FA concentration and this fact allows us to also attribute it to an FA: Py adduct. The good relationship between the Raman and IR data demonstrates the potential of the vibrational spectroscopy for this kind of study. Owing to higher absolute Raman scattering cross section, the nu(1) region of Py has been chosen for the quantitative analysis and a stoichiometry of 1 : 1 FA: Py is reported. The experimental data are very well supported by the density functional theory (OFT) calculation, which was employed for the first time to the present system. Furthermore, the actual investigation shows an excellent agreement with those reported from computational calculations for similar systems. A comparison with our previous studies confirms that: the solvent dielectric constant determines the stoichiometry of a given Lewis acid-base adduct in the infinite dilution limit. Copyright (C) 2009 John Wiley & Sons, Ltd.

Electrochemical Control of the Time-Dependent Intensity Fluctuations in Surface-Enhanced Raman Scattering (SERS)

Time-dependent fluctuations in surface-enhanced Raman scattering (SERS) intensities were recorded from a roughened silver electrode immersed in diluted solutions of rhodamine 6G (R6G) and congo red (CR). These fluctuations were attributed to a small number of SERS-active molecules probing regions of extremely high electromagnetic field (hot spots) at the nanostructured surface. The time-dependent distribution of SERS intensities followed a tailed statistics at certain applied potentials, which has been linked to single-molecule dynamics. The shape of the distribution was reversibly tuned by the applied voltage. Mixtures of both dyes, R6G and CR, at low concentrations were also investigated. Since R6G is a cationic dye and CR is an anionic dye, the statistics of the SERS intensity distribution of either dye in a mixture were independently controlled by adjusting the applied potential. The potential-controlled distribution of SERS intensities was interpreted by considering the modulation of the surface coverage of the adsorbed dye by the interfacial electric field. This interpretation was supported by a two-dimensional Monte Carlo simulation that took into account the time evolution of the surface configuration of the adsorbed species and their probability to populate a hypothetical hot spot. The potential-controlled SERS dynamics reported here is a first step toward the spectroelectrochemical investigation of redox processes at the single-molecule level by SERS.

Using Polycarbonate Membranes as Templates for the Preparation of Au Nanostructures for Surface-Enhanced Raman Scattering

Polycarbonate membranes (PCM) of various pores sizes (400, 200, 100 and 50 nm) were used as templates for gold deposition. The electrodeposition from gold ions resulted in the formation of gold nanotubes when large pores size PCMs (400 and 200 nm) were used. On the other hand, gold nanowires were predominant for the PCMs with smaller pores size (100 and 50 nm). Surface-enhanced Raman scattering (SERS) from the probe molecule 4-mercaptopyridine (4-MPy) was obtained from all these nanostructures. The SERS efficiency of the substrates produced using the PC M templates were compared to two commonly used SERS platforms: a roughened gold electrode and gold nanostructures electrodeposited through organized polystyrene spheres (PSS). The SERS signal of the probe molecule increased as the pore diameter of the PCM template decreased. Moreover, the SERS efficiency from the nanostructures produced using 50 nm PCM templates was four and two times better than the signal from the roughened gold electrode and the PSS template, respectively. The SERS substrates prepared using PCM templates were more homogenous over a larger area (ca. 1 cm(2)), presented better spatial and sample to sample reproducibility than the other substrates. These results show that SERS substrates prepared using PCM templates are promising for the fabrication of planar SERS platforms for analytical/bioanalytical applications.

Surface-Enhanced Resonance Raman Scattering of Polyaniline on Silver and Gold Colloids

The interaction of emeraldine base (PANI-EB) with silver and gold colloids was probed by using Surface-Enhanced Resonance Raman Scattering (SERRS) at 3 different exciting radiations. Due to the great sensitivity of SERRS technique the detection limit of PANI-EB concentration was ca. 2 x 10(-7) mol L(-1) in Ag and Au colloidal suspensions. The UV-vis-NIR spectra of metal colloids in function of PANI-EB concentrations showed that gold colloids present a higher degree of aggregation than silver colloids. SERRS of PANI-EB on metal colloids allowed the study of the polymeric species formed primarily on the metallic surface. The polymer formed after the adsorption of PANI-EB on metallic nanoparticles is strongly dependent on the nature of the metal colloids. The oxidation of PANI-EB to pernigraniline occurred for silver colloids, while a doping process of PANI-EB on Au nanoparticles was evidenced through the observation of the characteristic SERRS spectrum of emeraldine salt at 1064nm.

The role of cross-linking structures to the formation of one-dimensional nano-organized polyaniline and their Raman fingerprint

In the present work. the resonance Raman. UV-vis-NIR and scanning electron microscopic (SEM) data of nanorods (about similar to 300 rim in diameter) and nanofibers (about similar to 93 nm in diameter) of PANI are presented and compared. The PANI samples were synthesized in aqueous media with dodecybenzenesulfonic acid (DBSA) and beta-naphtalenesulfonic acid (beta-NSA) as dopants, respectively. The presence of hands at 578, 1400 and 1632cm(-1) in the Raman spectra of PANI-NSA and PANI-DBSA shows that the formation of cross-linking structures is a general feature of the PANI chains prepared in micellar media. It is proposed that these structures are responsible for the one-dimensional PANI morphology formation. In addition, the Raman band at 609cm(-1) of PANI fibers is correlated with the extended PANI chain coil formation. (C) 2008 Elsevier B.V. All rights reserved.

Estudo eletroquímico das interações do tartarato de sódio sobre superfícies zincadas para posterior eletrodeposição de polipirrol

Neste trabalho, foi estudada a síntese eletroquimica do pirrol sobre eletrodos de zinco e aço galvanizado em tartarato de sódio. De modo a avaliar a interação aço galvanizadoltartarato e zincoltartarato, foram empregadas as técnicas de voltametria cíclica, espectroscopia de impedância eletroquímica, Raman e análise morfológica. Através dos resultados verificou-se que há a formação de um filme de tartarato sobre as superficies galvanizadas que inibe a dissolução anódica do metal. Verificou-se que houve fonnação de polipirrol sobre substratos galvanizados em meio tartarato de sódio. No estudo da eletropolimerização do pirrol, a influência de parâmetros tais como concentrações do eletrólito, do tenso ativo e dos pigmentos e tempo e densidade de corrente na eletrodeposição foi investigada. Com o objetivo de melhorar as propriedades anticorrosivas dos filmes de polipirrol, foi estudada a incorporação de tensoativos e dos pigmentos de dióxido de titânio e fosfato de zinco comercial ZMP. Para avaliar os substratos metálicos e os filmes de polipirrol, foram empregadas as técnicas de voltametria ciclica e espectroscopia de impedância eletroquimica. A morfologia dos filmes poliméricos foi analisada por microscopia eletrônica de varredura. Os filmes de Ppy foram também caracterizados por espectros copia Raman. Os filmes de poliméricos em presença de moléculas tensoativos tornaram-se mais compactos e homogêneos. Com relação à incorporação de pigmentos nestes filmes, a adição destes tende a aumentar a resistência à corrosão.

Produção e caracterização de membranas catiônicas para eletrodiálise com polímeros convencionais e polianilina dopada com diferentes ácidos orgânicos

Neste estudo foram realizadas diferentes misturas entre polímeros convencionais (poliestireno de alto impacto e poliuretano) e polianilina, com o objetivo de produzir membranas para eletrodiálise. As membranas foram caracterizadas através da quantidade de água absorvida, capacidade de troca iônica, espectroscopia FTIR e Raman, análise termogravimétrica e análise dinâmico mecânica. A estabilidade química em meio ácido, alcalino e fortemente oxidante também foi avaliada para escolher qual o meio mais apropriado para executar as eletrodiálises. Através de microscopia eletrônica de varredura foi observado a morfologia das membranas, onde pode-se ver a incorporação da polianilina na matriz polimérica. Foram feitos ensaios de eletrodiálise usando as membranas produzidas e foram realizados ensaios para a determinação dos números de transporte para o zinco em meio ácido e alcalino através de algumas membranas para avaliar a seletividade das membranas a cátions e ânions. Após ser comprovado a seletividade à cátions, foram determinados o número de transporte e a extração percentual para todas as membranas. Os resultados foram comparados com os resultados obtidos para a membrana comercial Nafion 450, sendo encontrado uma permeabilidade a zinco através das membranas produzidas similar à permeabilidade da membrana comercial Nafion 450.

Síntese química e caracterização do poli 1,5-diaminonaftaleno

O presente trabalho apresenta o estudo da síntese química do poli 1,5-diaminonaftaleno (PDAN-1,5) em meio aquoso e em meio orgânico. O polímero foi caracterizado com o auxílio da espectroscopia de infravermelho (FTIR) e Raman, da voltametria cíclica, da microscopia eletrônica de varredura, da termogravimetria e de medidas de condutividade. O polímero apresentou estrutura semelhante ao mesmo polímero sintetizado eletroquimicamente por outros autores que é semelhante a estrutura da PAni. O PDAN-1,5 depositado na forma de filmes sobre eletrodos de Pt mostra-se eletroativo e estável quando ciclado em um meio aquoso/ácido. Os filmes obtidos em substrato metálico a partir da evaporação do solvente apresentam pouca aderência e trincas por toda a superfície. As propriedades apresentadas pelo PDAN-1,5 obtido neste trabalho vislumbram a sua utilização na confecção de dispositivos eletrocrômicos e de chaveamento.

Adição de plastificante à polianilina sintetizada quimicamente e avaliação dos filmes plastificados como proteção contra a corrosão do aço AISI 1010

Filmes de polianilina (PAni) puros não apresentam propriedades mecânicas satisfatórias quando depositados sobre metais e mergulhados em soluções aquosas. Propriedades mecânicas melhoradas podem ser obtidas adicionando um plastificante ao polímero. Neste caso foi utilizado o dodecilfenol (DDPh) e as condições mais adequadas de adição do DDPh a PAni previamente solubilizada em N-metilpirrolidinona (NMP) foram determinadas a partir da avaliação das propriedades dos filmes depositados sobre eletrodos metálicos de aço carbono. As melhores condições foram: adição de 5% de DDPh á PAni seguido de aquecimento sob vácuo a 200o C durante uma hora. A PAni sintetizada quimicamente foi utilizada nas condições dedopada e dopada com 5% de ácido para-toluenosulfônico (TSA). Também foi preparada uma mistura de PAni com poli(orto-metóxianilina) (POMA) em diversas proporções e igualmente dedopadas e dopadas com 5% de TSA. Os filmes obtidos nestas condições foram analisados por técnicas variadas (espectroscopia infravermelho, Raman e de massa), testados por técnicas eletroquímicas (voltametria cíclica e medida do potencial de corrosão ao longo do tempo) e ensaios acelerados de corrosão (névoa salina e câmara úmida) O melhor desempenho como filme protetor contra a corrosão foi apresentado pela PAni plastificada com 5% de DDPh e dopada com 5% de TSA. No ensaio de potencial de corrosão contra o tempo, este filme foi capaz de manter o potencial do sistema PAni-DDPh-TSA / aço carbono durante sete dias num valor positivo. Filmes da mistura PAni-POMA plastificados e dopados com TSA também atuaram conforme um mecanismo do mesmo tipo, porém por um período de tempo inferior, demonstrando a influência da POMA nas propriedades da PAni. Os ensaios acelerados de corrosão mostraram que os filmes de PAni plastificados com 5% de DDPh e dopados com 5% de TSA são muito superiores na proteção contra a corrosão do aço quando comparados ao filme de PAni pura. No ensaio de névoa salina o aço revestido pelo filme de PAni plastificado com 5% de DDPh e dopado com 5% de TSA, não apresentou corrosão por um período de sete dias.

Avaliação in vivo do metabolismo do córtex pré-frontal dorsolateral em pacientes bipolares em episódio maníaco : um estudo com espectroscopia por ressonância magnética

Introdução: Diversas anormalidades neuroquímicas têm sido relatadas no Transtorno Bipolar (TB), mas os verdadeiros mecanismos envolvidos na fisiopatologia do TB permanecem a ser elucidados. A técnica de espectroscopia por ressonância magnética (1H-MRS) permite a mensuração de certos neurometabólitos no cérebro humano in vivo. Nós utilizamos a 1H-MRS para investigar o N-acetil-L-aspartato (NAA), compostos de colina (Cho), creatina/fosfocreatina (Cr) e o myoinositol (Ino) no córtex pré-frontal dorsolateral (CPFDL) em indivíduos bipolares durante episódio maníaco/misto. Métodos: Dez pacientes bipolares (9 maníacos, 1 misto), diagnosticados através de uma entrevista clínica semi-estruturada (SCID), e 10 voluntários normais pareados por sexo e idade foram estudados. Os neurometabólitos foram mensurados através de voxels de 8cm3 localizados no CPFDL direito e esquerdo para aquisição da 1H-MRS de 1.5T. Imagens de ressonância magnética anatômica ponderadas em T1 e T2 foram obtidas para excluir quaisquer anormalidades neuroanatômicas. Resultados: Não foram encontradas diferenças significativas para NAA, Cho, Cr, Ino, NAA/Cr, Cho/Cr, ou Ino/Cr entre pacientes e controles. Pacientes maníacos/mistos apresentaram níveis significativamente aumentados de myoinositol no CPFDL esquerdo em relação ao CPFDL direito (p = 0,044). Conclusões: Elevação do myoinositol no CPFDL esquerdo em pacientes bipolares durante mania aguda pode representar uma disfunção na via de sinalização do fosfatidilinositol. Estudos longitudinais com maior amostra avaliando o pré e pós-tratamento são necessários para melhor esclarecer este tema.

Desenvolvimento de redes de polímeros interpenetrantes (IPN) para a aplicação como eletrólito polimérico

Uma nova rede de polímeros interpenetrantes (IPN) baseada em poliuretana de óleo de mamona e poli(etileno glicol) e poli(metacrilato de metila) foi preparada para ser utilizada como eletrólito polimérico. Os seguintes parâmetros de polimerização foram avaliados: massa molecular do poli(etileno glicol) (PEG), concentração de PEG e concentração de metacrilato de metila. As membranas de IPN foram caracterizadas por calorimetria diferencial de varredura (DSC) e espectroscopia de infravermelho por transformada de Fourier (FT-IR). Os eletrólitos de redes de polímeros interpenetrantes (IPNE) foram preparados a partir da dopagem com sal de lítio através do inchamento numa solução de 10% em massa de LiClO4 na mistura de carbonato de etileno e carbonato de propileno na razão mássica de 50:50. As IPNEs foram caracterizadas por espectroscopia de impedância eletroquímica e Raman. As IPNEs foram testadas como eletrólito polimérico em supercapacitores. As células capacitivas foram preparadas utilizando eletrodos de polipirrol (PPy). Os valores de capacitância e eficiência foram calculados por impedância eletroquímica, voltametria cíclica e ciclos galvonostáticos de carga e descarga. Os valores de capacitância obtidos foram em torno de 90 F.g-1 e eficiência variou no intervalo de 88 a 99%. Os valores de densidade de potência foram superiores a 250 W.kg-1 enquanto que a densidade de energia variou de 10 a 33 W.h.kg-1, dependendo da composição da IPNE. As características eletroquímicas do eletrólito formado pela IPN-LiClO4 (IPNE) foram comparadas aos eletrólitos poliméricos convencionais, tais como poli(difluoreto de vinilideno)-(hexafluorpropileno) ((PVDF-HFP/LiClO4) e poliuretana comercial (Bayer desmopan 385) (PU385/LiClO4). As condutividades na temperatura ambiente foram da ordem de 10-3 S.cm-1. A capacitância da célula utilizando eletrodos de PPy com eletrólito de PVDFHFP foi de 115 F.g-1 (30 mF.cm-2) e 110 F.g-1 (25 mF.cm-2) para a célula com PU385 comparadas a 90 F.g-1 (20 mF.cm-2) para a IPNE. Os capacitores preparados com eletrólito de IPNE apresentaram valores de capacitância inferior aos demais, entretanto provaram ser mais estáveis e mais resistentes aos ciclos de carga/descarga. A interpenetração de duas redes poliméricas, PU e PMMA produziu um eletrólito com boa estabilidade mecânica e elétrica. Um protótipo de supercapacitor de estado sólido foi produzindo utilizando eletrodos impressos de carbono ativado (PCE) e o eletrólito polimérico de IPNE. A técnica de impressão de carbono possui várias vantagens em relação aos outros métodos de manufatura de eletrodos de carbono, pois a área do eletrodo, espessura e composição são variáveis que podem ser controladas experimentalmente. As células apresentaram uma larga janela eletroquímica (4V) e valores da capacitância da ordem de 113 mF.cm-2 (16 F.g-1). Métodos alternativos de preparação do PCE investigados incluem o uso de IPNE como polímero de ligação ao carbono ativado, estes eletrodos apresentaram valores de capacitância similares aos produzidos com PVDF. A influência do número de camadas de carbono usadas na produção do PCE também foi alvo de estudo. Em relação ao eletrólito polimérico, o plastificante e o sal de lítio foram adicionados durante a síntese, formando a IPNGel. As células apresentaram alta capacitância e boa estabilidade após 4000 ciclos de carga e descarga. As membranas de IPN foram testadas também como reservatório de medicamento em sistemas de transporte transdérmico por iontoforese. Os filmes, mecanicamente estáveis, formaram géis quando inchado em soluções saturadas de lidocaina.HCl, anestésico local, em propileno glicol (PG), poli(etileno glicol) (PEG400) e suas misturas. O grau de inchamento em PG foi de 15% e 35% em PEG400. Agentes químicos de penetração foram utilizados para diminuir a resistência da barreira causada pela pele, dentre eles o próprio PG, a 2-pirrolidinona (E1) e a 1-dodecil-2-pirrolidinona (E2). Os géis foram caracterizados por espectroscopia de impedância eletroquímica e transporte passivo e por iontoforese através de uma membrana artificial (celofane). O sistema IPN/ lidocaina.HCl apresentou uma correlação linear entre medicamento liberado e a corrente aplicada. Os melhores resultados de transporte de medicamento foram obtidos utilizando o PG como solvente.