Comparing the artificial neural network with parcial least squares for prediction of soil organic carbon and pH at different moisture content levels using visible and near-infrared spectroscopy

Visible and near infrared (vis-NIR) spectroscopy is widely used to detect soil properties. The objective of this study is to evaluate the combined effect of moisture content (MC) and the modeling algorithm on prediction of soil organic carbon (SOC) and pH. Partial least squares (PLS) and the Artificial neural network (ANN) for modeling of SOC and pH at different MC levels were compared in terms of efficiency in prediction of regression. A total of 270 soil samples were used. Before spectral measurement, dry soil samples were weighed to determine the amount of water to be added by weight to achieve the specified gravimetric MC levels of 5, 10, 15, 20, and 25 %. A fiber-optic vis-NIR spectrophotometer (350-2500 nm) was used to measure spectra of soil samples in the diffuse reflectance mode. Spectra preprocessing and PLS regression were carried using Unscrambler® software. Statistica® software was used for ANN modeling. The best prediction result for SOC was obtained using the ANN (RMSEP = 0.82 % and RPD = 4.23) for soil samples with 25 % MC. The best prediction results for pH were obtained with PLS for dry soil samples (RMSEP = 0.65 % and RPD = 1.68) and soil samples with 10 % MC (RMSEP = 0.61 % and RPD = 1.71). Whereas the ANN showed better performance for SOC prediction at all MC levels, PLS showed better predictive accuracy of pH at all MC levels except for 25 % MC. Therefore, based on the data set used in the current study, the ANN is recommended for the analyses of SOC at all MC levels, whereas PLS is recommended for the analysis of pH at MC levels below 20 %.

Exploring the effect of aminoglycoside guanidinylation on ligands for Tau exon 10 splicing regulatory element RNA

We describe the effect of guanidinylation of the aminoglycoside moiety on acridine-neamine-containing ligands for the stem-loop structure located at the exon 10-5′-intron junction of Tau pre-mRNA, an important regulatory element of tau gene alternative splicing. On the basis of dynamic combinatorial chemistry experiments, ligands that combine guanidinoneamine and two different acridines were synthesized and their RNA-binding properties were compared with those of their amino precursors. Fluorescence titration experiments and UV-monitored melting curves revealed that guanidinylation has a positive effect both on the binding affinity and specificity of the ligands for the stemloop RNA, as well as on the stabilization of all RNA sequences evaluated, particularly some mutated sequences associated with the development of FTDP-17 tauopathy. However, this correlation between binding affinity and stabilization due to guanidinylation was only found in ligands containing a longer spacer between the acridine and guanidinoneamine moieties, since a shorter spacer produced the opposite effect (e.g. lower binding affinity and lower stabilization). Furthermore, spectroscopic studies suggest that ligand binding does not significantly change the overall RNA structure upon binding (circular dichroism) and that the acridine moiety might intercalate near the bulged region of the stem->loop structure (UV-Vis and NMR spectroscopy).

Monitoring of crystallization processes by using infrared spectroscopy and multivariate methods

Väitöstutkimuksessa on tarkasteltuinfrapunaspektroskopian ja monimuuttujaisten aineistonkäsittelymenetelmien soveltamista kiteytysprosessin monitoroinnissa ja kidemäisen tuotteen analysoinnissa. Parhaillaan kiteytysprosessitutkimuksessa maailmanlaajuisesti tutkitaan intensiivisesti erilaisten mittausmenetelmien soveltamista kiteytysprosessin ilmiöidenjatkuvaan mittaamiseen niin nestefaasista kuin syntyvistä kiteistäkin. Lisäksi tuotteen karakterisointi on välttämätöntä tuotteen laadun varmistamiseksi. Erityisesti lääkeaineiden valmistuksessa kiinnostusta tämäntyyppiseen tutkimukseen edistää Yhdysvaltain elintarvike- ja lääkeaineviraston (FDA) prosessianalyyttisiintekniikoihin (PAT) liittyvä ohjeistus, jossa määritellään laajasti vaatimukset lääkeaineiden valmistuksessa ja tuotteen karakterisoinnissa tarvittaville mittauksille turvallisten valmistusprosessien takaamiseksi. Jäähdytyskiteytyson erityisesti lääketeollisuudessa paljon käytetty erotusmenetelmä kiinteän raakatuotteen puhdistuksessa. Menetelmässä puhdistettava kiinteä raaka-aine liuotetaan sopivaan liuottimeen suhteellisen korkeassa lämpötilassa. Puhdistettavan aineen liukoisuus käytettävään liuottimeen laskee lämpötilan laskiessa, joten systeemiä jäähdytettäessä liuenneen aineen konsentraatio prosessissa ylittää liukoisuuskonsentraation. Tällaiseen ylikylläiseen systeemiin pyrkii muodostumaan uusia kiteitä tai olemassa olevat kiteet kasvavat. Ylikylläisyys on yksi tärkeimmistä kidetuotteen laatuun vaikuttavista tekijöistä. Jäähdytyskiteytyksessä syntyvän tuotteen ominaisuuksiin voidaan vaikuttaa mm. liuottimen valinnalla, jäähdytyprofiililla ja sekoituksella. Lisäksi kiteytysprosessin käynnistymisvaihe eli ensimmäisten kiteiden muodostumishetki vaikuttaa tuotteen ominaisuuksiin. Kidemäisen tuotteen laatu määritellään kiteiden keskimääräisen koon, koko- ja muotojakaumansekä puhtauden perusteella. Lääketeollisuudessa on usein vaatimuksena, että tuote edustaa tiettyä polymorfimuotoa, mikä tarkoittaa molekyylien kykyä järjestäytyä kidehilassa usealla eri tavalla. Edellä mainitut ominaisuudet vaikuttavat tuotteen jatkokäsiteltävyyteen, kuten mm. suodattuvuuteen, jauhautuvuuteen ja tabletoitavuuteen. Lisäksi polymorfiamuodolla on vaikutusta moniin tuotteen käytettävyysominaisuuksiin, kuten esim. lääkeaineen liukenemisnopeuteen elimistössä. Väitöstyössä on tutkittu sulfatiatsolin jäähdytyskiteytystä käyttäen useita eri liuotinseoksia ja jäähdytysprofiileja sekä tarkasteltu näiden tekijöiden vaikutustatuotteen laatuominaisuuksiin. Infrapunaspektroskopia on laajalti kemian alan tutkimuksissa sovellettava menetelmä. Siinä mitataan tutkittavan näytteenmolekyylien värähtelyjen aiheuttamia spektrimuutoksia IR alueella. Tutkimuksessa prosessinaikaiset mittaukset toteutettiin in-situ reaktoriin sijoitettavalla uppoanturilla käyttäen vaimennettuun kokonaisheijastukseen (ATR) perustuvaa Fourier muunnettua infrapuna (FTIR) spektroskopiaa. Jauhemaiset näytteet mitattiin off-line diffuusioheijastukseen (DRIFT) perustuvalla FTIR spektroskopialla. Monimuuttujamenetelmillä (kemometria) voidaan useita satoja, jopa tuhansia muuttujia käsittävä spektridata jalostaa kvalitatiiviseksi (laadulliseksi) tai kvantitatiiviseksi (määrälliseksi) prosessia kuvaavaksi informaatioksi. Väitöstyössä tarkasteltiin laajasti erilaisten monimuuttujamenetelmien soveltamista mahdollisimman monipuolisen prosessia kuvaavan informaation saamiseksi mitatusta spektriaineistosta. Väitöstyön tuloksena on ehdotettu kalibrointirutiini liuenneen aineen konsentraation ja edelleen ylikylläisyystason mittaamiseksi kiteytysprosessin aikana. Kalibrointirutiinin kehittämiseen kuuluivat aineiston hyvyyden tarkastelumenetelmät, aineiston esikäsittelymenetelmät, varsinainen kalibrointimallinnus sekä mallin validointi. Näin saadaan reaaliaikaista informaatiota kiteytysprosessin ajavasta voimasta, mikä edelleen parantaa kyseisen prosessin tuntemusta ja hallittavuutta. Ylikylläisyystason vaikutuksia syntyvän kidetuotteen laatuun seurattiin usein kiteytyskokein. Työssä on esitetty myös monimuuttujaiseen tilastolliseen prosessinseurantaan perustuva menetelmä, jolla voidaan ennustaa spontaania primääristä ytimenmuodostumishetkeä mitatusta spektriaineistosta sekä mahdollisesti päätellä ydintymisessä syntyvä polymorfimuoto. Ehdotettua menetelmää hyödyntäen voidaan paitsi ennakoida kideytimien muodostumista myös havaita mahdolliset häiriötilanteet kiteytysprosessin alkuhetkillä. Syntyvää polymorfimuotoa ennustamalla voidaan havaita ei-toivotun polymorfin ydintyminen,ja mahdollisesti muuttaa kiteytyksen ohjausta halutun polymorfimuodon saavuttamiseksi. Monimuuttujamenetelmiä sovellettiin myös kiteytyspanosten välisen vaihtelun määrittämiseen mitatusta spektriaineistosta. Tämäntyyppisestä analyysistä saatua informaatiota voidaan hyödyntää kiteytysprosessien suunnittelussa ja optimoinnissa. Väitöstyössä testattiin IR spektroskopian ja erilaisten monimuuttujamenetelmien soveltuvuutta kidetuotteen polymorfikoostumuksen nopeaan määritykseen. Jauhemaisten näytteiden luokittelu eri polymorfeja sisältäviin näytteisiin voitiin tehdä käyttäen tarkoitukseen soveltuvia monimuuttujaisia luokittelumenetelmiä. Tämä tarjoaa nopean menetelmän jauhemaisen näytteen polymorfikoostumuksen karkeaan arviointiin, eli siihen mitä yksittäistä polymorfia kyseinen näyte pääasiassa sisältää. Varsinainen kvantitatiivinen analyysi, eli sen selvittäminen paljonko esim. painoprosentteina näyte sisältää eri polymorfeja, vaatii kaikki polymorfit kattavan fysikaalisen kalibrointisarjan, mikä voi olla puhtaiden polymorfien huonon saatavuuden takia hankalaa.

Pitkäketjuisten keteenien valmistusreaktiot ja kinetiikka.

Tämän diplomityön tarkoituksena oli tutkia pitkäketjuisten rasvahappokloridien ja alkyyliketeenidimeerien (AKD) valmistusreaktioiden kinetiikkaa. Työn tavoitteena oli saada mittaustuloksia, joiden perusteella voitaisiin kehittää reaktioille kineettinen kineettinen malli ja suorittaa valmistusprosessien alustava optimointi. Teoreettisessa osassa on selvitetty rasvahappokloridien ja alkyyliketeenidimeerien (AKD) eri valmistustapoja. Lisäksi on perehdytty tarkemmin rasvahappokloridien dehydrohalogenointireaktioiden reaktiomekanismeihin ja valmistusprosessin problematiikkaan. Kokeellisessa osassa tutkittiin rasvahappokloridien valmistusta klooraamalla öljyhappoa 30 mol-% fosforitrikloridiylimäärällä lämpötiloissa 45, 50 ja 55OC. Alkyyliketeenidimeerien valmistusta tutkittiin dehydrohalogenoimalla palmitiini- ja öljyhappokloridia 0-30 mol-% trietyyliamiiniylimäärällä inertissä liuottimessa, lämpötiloissa 45 ja 50OC. Reaktiot toteutettiin puolipanosreaktiona, joissa reaktioastiassa olevaan reagenssin ja liuottimen seokseen lisättiin lähtöaine tasaisena massavirtana. Reaktioiden etenemistä seurattiin FT-IR- ja GC-analyysien avulla. Kalorimetrisilla kokeilla tutkittiin öljyhappokloridin dimeroitumisreaktion reaktiolämmön muodostumista ja UV-VIS-analyyseillä seurattiin öljyhappokloridin vanhenemista. Öljyhappokloridin valmistusreaktiolle saatiin hyvä kineettinen malli. Kineettisen mallin puutteena voidaan pitää sitä, ettei kokeissa saatu tietoa mahdollisten sivutuotteiden muodostumisesta. Sovitusohjelmalla saatiin sovitettua estimaatit reaktionopeusvakioille lämpötiloissa 45, 50 ja 55OC. Happokloridien dimeroitumisreaktioiden kineettisen mallin sopivuudelle saatiin suhteellisen hyvä kuva Kuten öljyhappokloridin tapauksessa, myöskään AKD:n valmistusreaktioissa syntynyt sivutuotteita, joten niiden osuutta oletettuun kineettiseen malliin ei tunneta. Sovitusohjelmalla saatiin sovitettua estimaatit reaktionopeusvakioille lämpötiloissa 45 ja 50OC.

Photocontrolled DNA Binding of a Receptor-Targeted Organometallic Ruthenium(II) Complex

A photoactivated ruthenium(II) arene complex has been conjugated to two receptor-binding peptides, a dicarba analogue of octreotide and the Arg-Gly-Asp (RGD) tripeptide. These peptides can act as"tumor-targeting devices" since their receptors are overexpressed on the membranes of tumor cells. Both ruthenium-peptide conjugates are stable in aqueous solution in the dark, but upon irradiation with visible light, the pyridyl-derivatized peptides were selectively photodissociated from the ruthenium complex, as inferred by UV-vis and NMR spectroscopy. Importantly, the reactive aqua species generated from the conjugates, [(η6-p-cym)Ru(bpm)(H2O)]2+, reacted with the model DNA nucleobase 9-ethylguanine as well as with guanines of two DNA sequences, 5′dCATGGCT and 5′dAGCCATG. Interestingly, when irradiation was performed in the presence of the oligonucleotides, a new ruthenium adduct involving both guanines was formed as a consequence of the photodriven loss of p-cymene from the two monofunctional adducts. The release of the arene ligand and the formation of a ruthenated product with a multidentate binding mode might have important implications for the biological activity of such photoactivated ruthenium(II) arene complexes. Finally, photoreactions with the peptide-oligonucleotide hybrid, Phac-His-Gly-Met-linker-p5′dCATGGCT, also led to arene release and to guanine adducts, including a GG chelate. The lack of interaction with the peptide fragment confirms the preference of such organometallic ruthenium(II) complexes for guanine over other potential biological ligands, such as histidine or methionine amino acids.

Vidros recobertos com camadas delgadas transparentes de SnO2

SnO2 thin layers, prepared from aqueous colloidal suspensions by the sol-gel process, have been dip-coated on commercial borosilicate glasses. The effect of the conditions of deposition on the optical and structural characteristics of the thin layers was analysed by UV-Vis spectroscopy, x-ray reflectometry and electron scanning microscopy. Layers prepared with withdrawal speed in between 0.1 and 10cm/min show thickness smaller than 90nm, roughness of the order of 2nm and transmittance higher than 80%, resulting in good optical quality samples. The roughness increases from 2 to 11nm as the withdrawal speed increases from 10 to 80cm/min, what seems to be associated to the enlargement of the layers thickness (> 90nm). The measurements of mass loss, done after etching with fluoridric acid show that the coated samples are more corrosion resistant than the uncoated borosilicate glass.

Caracterização de ácidos húmicos de vermicomposto de esterco bovino compostado durante 3 e 6 meses

The main objective of this research was the characterization of the humic fractions isolated from vermicomposting, originating from cattle manure and treated with Eisenea foetida or Lumbricus rubellus, during 3 and 6 months. Elemental analysis and Infrared and UV-vis spectroscopy were used for their characterizations. The results obtained shown that both humic acids are very similar, but six-month humic acid shown lower percentage of organic material than three month humic acid. The spectroscopy analysis shown that the humic acid studied can be compared with other humic acids reported in the literature. By comparing both vermicomposts, the one produced in three months presents a great potential as fertilizer and it is more economical than the vermicompost produced during a six month period.

Investigação espectroscópica dos carbonilos heterobimetálicos cis-[Fe(CO)4(HgX)2], X = Cl, Br,I

The series of compounds cis-[Fe(CO)4(HgX)2], X=Cl,Br,I shows an octahedral geometry around the iron atom with the two HgX groups cis to each other. In this paper the assignment for the carbonyl stretching modes and the calculation of their force constants were performed on the basis of the Cotton-Krainhanzel model. Taking into account all the data from the IR, 199Hg NMR and UV-vis spectra it is possible to verify the influence of X on the electronic densities at the metallic centers.

Filmes delgados luminescentes obtidos a partir de hidroxicarbonatos de ítrio ativados por európio ou térbio

These films were obtained by dip coating. Parameters like dislocation velocity; number of deposits, suspension concentration, and number of deposits followed or not by heat treatment between each deposit and calcination temperature were evaluated for establishing the best homogeneity. The obtained films were characterized in terms of their morphology, optical quality and photoluminescence by scanning electron microscopy (SEM), UV-vis absorption spectrophotometry and luminescence spectroscopy, respectively. The morphologic and luminescent characteristics showed dip coating as good laboratory technique for development of thin films for optical applications.

Preparação e caracterização óptica de filmes de poli(estireno sulfonados) dopados com neodímio

In this work we describe the processing of poly(styrene sulphonate) films (PSS) doped with neodymium (Nd). Optical density measurements in the UV-Vis-NIR region show the typical bands observed for neodymium chloride (NdCl3) in solution. In the case of films, the intensity ratio between the peaks at 800 nm (4I9/2 -> 4F5/2 + ²H7/2) and 580 nm (4I9/2 -> 4G5/2 + ²G7/2) is equal to 0.83. Infrared spectra present an enhancement in the absorption region of aromatic rings. Site selective luminescence spectroscopy shows that the incorporation of Nd introduces a hipsochromic shift and a line shape definition in UV luminescence compared to PSS film, decreasing the interaction between aromatic groups. In addition, the film exhibits an intense radiative transition at 1061 nm (4F3/2->4I11/2), comparable to the one present in crystalline materials doped with Nd.

Extração de β-caroteno de cenouras: uma proposta para disciplinas experimentais de química

This paper reports on the development of a simple and fast procedure for β-carotene extraction from carrots and its quantification by UV/Vis spectroscopy. Carotenoids extracted from carrots may also be used as alternative reagents for TLC (thin layer chromatography) detection of natural compounds with antioxidant properties, replacing the commercial p.a. grade β-carotene. Although this reagent had around 10% b-carotene, it proved to be as efficient for TLC analysis as the commercial p.a. grade β-carotene. This practice is a useful alternative for teaching undergraduate organic chemistry laboratory classes.

Materiais à base de óxido de ferro para oxidação de compostos presentes no efluente da despolpa do café

Materials based on pure iron oxide and impregnated with niobia (Nb2O5) were prepared. Their catalytic activities were tested on the oxidation of compounds present in the wastewater from the processing of coffee berries. Particularly caffeine and catechol were tested. The oxidation reactions were carried out with the following systems (i) UV/H2O2, (ii) photo-Fenton and (iii) heterogeneous Fenton. All materials were characterized with X-ray diffraction, Mössbauer and infrared spectroscopy. Iron was mainly in the forms of goethite and maghemite. The oxidation kinetics were monitored by UV-vis and the oxidation products were monitored by mass spectrometry. The photo-Fenton reaction presented highest oxidation efficiency, removing 98% of all caffeine and catechol contents.

Formulações de atrazina em xerogéis: síntese e caracterização

In this study, controlled release formulations of Atrazine (ATZ) were synthesized by the sol-gel method and characterized by elemental, FTIR, SEM, BET and DSC analyses. The release kinetic of ATZ from the formulations in CaCl2 0.01 mol L-1 medium was monitored by UV/Vis spectroscopy. In all formulations, ATZ was physically dispersed on the Si-polymer, and the dispersion grade decreased with increasing amount of herbicide. The ATZ release kinetics was controlled mainly by dissolution, and the data could be fitted to the Korsmeyer - Pepper model. The ATZ as xerogel presents a lower affinity for soil than as granulated form.

Spectroscopic characterization of schiff base-copper complexes immobilized in smectite clays

Herein, the immobilization of some Schiff base-copper(II) complexes in smectite clays is described as a strategy for the heterogenization of homogeneous catalysts. The obtained materials were characterized by spectroscopic techniques, mostly UV/Vis, EPR, XANES and luminescence spectroscopy. SWy-2 and synthetic Laponite clays were used for the immobilization of two different complexes that have previously shown catalytic activity in the dismutation of superoxide radicals, and disproportionation of hydrogen peroxide. The obtained results indicated the occurrence of an intriguing intramolecular redox process involving copper and the imine ligand at the surface of the clays. These studies are supported by computational calculations.

Biodegradação de uma mistura de corantes têxteis usando o fungo Ganoderma sp: um estudo cinético

The kinetics of biodegradation by the fungus Ganoderma sp of textile dyes Yellow, Blue and Red Procion were studied in effluents using UV-Vis spectroscopy, Partial Least Squares Regression (PLS) and univariate analysis. The kinetic of the reactions were founded intermediate between first and second orders and the rate constants were calculated. The biodegradation after 72 h at 28 ºC were 33.6, 43.5 and 57.7% for the dyes Yellow, Blue and Red Procion, respectively. The quantitative analysis of the effluent by HPLC method can not be used without previous separation.