Protein encapsulation and release from PEO-b-polyphosphoester templated calcium carbonate particles

International audience

Remoción de la hemoglobina por adsorción sobre nanopartículas magnéticas de Fe3O4/TiO2

La remoción de la hemoglobina (Hb) por adsorción de la proteína sobre nanopartículas (Nps) magnéticas de Fe3O4/TiO2 (núcleo/coraza) aplicando un campo magnético externo, fue investigada mediante espectroscopia ultravioleta en el rango del ultravioleta y visible (UV-VIS). Durante la etapa de contacto de las Nps con la Hb se varió la concentración de las Nps y la temperatura, complementariamente durante la etapa de remoción del complejo Fe3O4/TiO2-Hb se varió la intensidad del campo magnético externo. Con una concentración inicial de Nps de 8 mg ml-1, el valor de la absorbancia del sobrenadante disminuye en un 11% con respecto a la solución inicial de Hb (0,8 g l-1) y al aumentar en un 50% la concentración de Nps, el valor disminuye hasta un 17%. Al incrementar la temperatura de 25 a 35ºC disminuye la adsorción de la Hb pero no se observa indicios de desnaturalización de la misma. Durante la etapa de remoción del complejo Fe3O4/TiO2-Hb, al incrementar la fuerza magnética se logra una caída en la intensidad de la absorbancia, casi un 30%. Finalmente, se determinó la demanda bioquímica de oxígeno (DBO5) de la solución inicial de Hb y del sobrenandante, el valor para la solución inicial de Hb fue de 100 mg ml-1 y los resultados obtenidos para todas las soluciones tratadas fueron inferiores (62 mg ml-1) verificando el impacto que tuvo el uso de las Nps magnéticas de Fe3O4/TiO2 en la remoción de la Hb.

Síntese, caracterização e aplicação de nanoadsorventes magnéticos visando à remoção de Cr(VI) de águas residuais

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade UnB Planaltina, Mestrado em Ciências de Materias, 2016.

Modeling and analysis of thermoelectric energy conversion efficiency in nanostructures.

116 p.

DIFFUSE-INTERFACE FIELD APPROACH TO MODELING SELF-ASSEMBLY OF HETEROGENEOUS COLLOIDAL SYSTEMS AND RELATED DIPOLE-DIPOLE INTERACTION PHENOMENA

Colloid self-assembly under external control is a new route to fabrication of advanced materials with novel microstructures and appealing functionalities. The kinetic processes of colloidal self-assembly have attracted great interests also because they are similar to many atomic level kinetic processes of materials. In the past decades, rapid technological progresses have been achieved on producing shape-anisotropic, patchy, core-shell structured particles and particles with electric/magnetic charges/dipoles, which greatly enriched the self-assembled structures. Multi-phase carrier liquids offer new route to controlling colloidal self-assembly. Therefore, heterogeneity is the essential characteristics of colloid system, while so far there still lacks a model that is able to efficiently incorporate these possible heterogeneities. This thesis is mainly devoted to development of a model and computational study on the complex colloid system through a diffuse-interface field approach (DIFA), recently developed by Wang et al. This meso-scale model is able to describe arbitrary particle shape and arbitrary charge/dipole distribution on the surface or body of particles. Within the framework of DIFA, a Gibbs-Duhem-type formula is introduced to treat Laplace pressure in multi-liquid-phase colloidal system and it obeys Young-Laplace equation. The model is thus capable to quantitatively study important capillarity related phenomena. Extensive computer simulations are performed to study the fundamental behavior of heterogeneous colloidal system. The role of Laplace pressure is revealed in determining the mechanical equilibrium of shape-anisotropic particles at fluid interfaces. In particular, it is found that the Laplace pressure plays a critical role in maintaining the stability of capillary bridges between close particles, which sheds light on a novel route to in situ firming compact but fragile colloidal microstructures via capillary bridges. Simulation results also show that competition between like-charge repulsion, dipole-dipole interaction and Brownian motion dictates the degree of aggregation of heterogeneously charged particles. Assembly and alignment of particles with magnetic dipoles under external field is studied. Finally, extended studies on the role of dipole-dipole interaction are performed for ferromagnetic and ferroelectric domain phenomena. The results reveal that the internal field generated by dipoles competes with external field to determine the dipole-domain evolution in ferroic materials.

Degrado e protezione del calcestruzzo armato

Il presente lavoro si propone di analizzare il calcestruzzo armato come materiale da costruzione, in particolare focalizzando l’attenzione sulle tecniche di prevenzione di alcuni tipi di degrado con l’utilizzo di trattamenti superficiali. Il calcestruzzo è uno dei materiali da costruzione più utilizzati in quanto presenta molteplici vantaggi come la libertà di forma, il basso costo dei materiali ed il buon comportamento strutturale. Nonostante quanto detto, si possono evidenziare delle criticità inerenti all’utilizzo di questo materiale, il tema centrale di questo lavoro è quello di analizzare nuove tecniche di protezione atte a salvaguardare la struttura da tre diverse tipologie di degrado, valutandone l’effettiva efficacia nell’ottenere quello per cui sono state previste. Nei primi capitoli si esaminerà il calcestruzzo come materiale da costruzione e saranno spiegati i processi che il conglomerato cementizio deve compiere per diventare un materiale indurito e resistente. Nel terzo capitolo si affronteranno, senza entrare nella descrizione puntuale di ciascuna di esse, le diverse cause di degrado del calcestruzzo armato. Infine nel quarto ed ultimo capitolo, verranno esposti tre casi studio: il primo tratta di un tipo di degrado spesso non preso in considerazione ma causante ingenti danni all’aspetto paesaggistico e al patrimonio storico: si analizzano i rivestimenti da poter applicare al calcestruzzo per rendere più semplificato il processo di rimozione dai graffiti. Il secondo si ripromette di analizzare l’efficacia nel proteggere le armature di acciaio dalla corrosione per mezzo un nuovo tipo di pigmenti core-shell poco costosi ma soprattutto ecosostenibili. Infine si porrà lo sguardo su un problema non indifferente ovvero quello della protezione del calcestruzzo armato dalle alte temperature anche in questo caso utilizzando un trattamento superficiale volto a migliorare le performance del calcestruzzo durante l’incendio.

Engineered zeolitic materials: synthesis and application

Les zéolithes étant des matériaux cristallins microporeux ont démontré leurs potentiels et leur polyvalence dans un nombre très important d’applications. Les propriétés uniques des zéolithes ont poussé les chercheurs à leur trouver constamment de nouvelles utilités pour tirer le meilleur parti de ces matériaux extraordinaires. Modifier les caractéristiques des zéolithes classiques ou les combiner en synergie avec d’autres matériaux se trouvent être deux approches viables pour trouver encore de nouvelles applications. Dans ce travail de doctorat, ces deux approches ont été utilisées séparément, premièrement avec la modification morphologique de la ZSM-12 et deuxièmement lors de la formation des matériaux de type coeur/coquille (silice mésoporeuses@silicalite-1). La ZSM-12 est une zéolithe à haute teneur en silice qui a récemment attiré beaucoup l’attention par ses performances supérieures dans les domaines de l’adsorption et de la catalyse. Afin de synthétiser la ZSM-12 avec une pureté élevée et une morphologie contrôlée, la cristallisation de la zéolithe ZSM-12 a été étudiée en détail en fonction des différents réactifs chimiques disponibles (agent directeur de structure, types de silicium et source d’aluminium) et des paramètres réactionnels (l’alcalinité, ratio entre Na, Al et eau). Les résultats présentés dans cette étude ont montré que, contrairement à l’utilisation du structurant organique TEAOH, en utilisant un autre structurant, le MTEAOH, ainsi que le Al(o-i-Pr)3, cela a permis la formation de monocristaux ZSM-12 monodisperses dans un temps plus court. L’alcalinité et la teneur en Na jouent également des rôles déterminants lors de ces synthèses. Les structures de types coeur/coquille avec une zéolithe polycristalline silicalite-1 en tant que coquille, entourant un coeur formé par une microsphère de silice mésoporeuse (tailles de particules de 1,5, 3 et 20-45 μm) ont été synthétisés soit sous forme pure ou chargée avec des espèces hôtes métalliques. Des techniques de nucléations de la zéolithe sur le noyau ont été utilisées pour faire croitre la coquille de façon fiable et arriver à former ces matériaux. C’est la qualité des produits finaux en termes de connectivité des réseaux poreux et d’intégrité de la coquille, qui permet d’obtenir une stéréosélectivité. Ceci a été étudié en faisant varier les paramètres de synthèse, par exemple, lors de prétraitements qui comprennent ; la modification de surface, la nucléation, la calcination et le nombre d’étapes secondaires de cristallisation hydrothermale. En fonction de la taille du noyau mésoporeux et des espèces hôtes incorporées, l’efficacité de la nucléation se révèle être influencée par la technique de modification de surface choisie. En effet, les microsphères de silice mésoporeuses contenant des espèces métalliques nécessitent un traitement supplémentaire de fonctionnalisation chimique sur leur surface externe avec des précurseurs tels que le (3-aminopropyl) triéthoxysilane (APTES), plutôt que d’utiliser une modification de surface avec des polymères ioniques. Nous avons également montré que, selon la taille du noyau, de deux à quatre traitements hydrothermaux rapides sont nécessaires pour envelopper totalement le noyau sans aucune agrégation et sans dissoudre le noyau. De tels matériaux avec une enveloppe de tamis moléculaire cristallin peuvent être utilisés dans une grande variété d’applications, en particulier pour de l’adsorption et de la catalyse stéréo-sélective. Ce type de matériaux a été étudié lors d’une série d’expériences sur l’adsorption sélective du glycérol provenant de biodiesel brut avec des compositions différentes et à des températures différentes. Les résultats obtenus ont été comparés à ceux utilisant des adsorbants classiques comme par exemple du gel de sphères de silice mésoporeux, des zéolithes classiques, silicalite-1, Si-BEA et ZSM-5(H+), sous forment de cristaux, ainsi que le mélange physique de ces matériaux références, à savoir un mélange silicalite-1 et le gel de silice sphères. Bien que le gel de sphères de silice mésoporeux ait montré une capacité d’adsorption de glycérol un peu plus élevée, l’étude a révélé que les adsorbants mésoporeux ont tendance à piéger une quantité importante de molécules plus volumineuses, telles que les « fatty acid methyl ester » (FAME), dans leur vaste réseau de pores. Cependant, dans l’adsorbant à porosité hiérarchisée, la fine couche de zéolite silicalite-1 microporeuse joue un rôle de membrane empêchant la diffusion des molécules de FAME dans les mésopores composant le noyau/coeur de l’adsorbant composite, tandis que le volume des mésopores du noyau permet l’adsorption du glycérol sous forme de multicouches. Finalement, cette caractéristique du matériau coeur/coquille a sensiblement amélioré les performances en termes de rendement de purification et de capacité d’adsorption, par rapport à d’autres adsorbants classiques, y compris le gel de silice mésoporeuse et les zéolithes.

Synthesis of novel star-like hyperbranched polymers with poly(amido amine) core and poly(L-lysine) shell

Hyperbranched poly(amido amine)s containing vinyl and hydroxyl groups were successfully synthesized via Michael addition polymerization of triacrylamide (TT) and 3-amino-1,2-propanediol (APD) with equal molar ratio in feed. H-1, C-13 and HSQC NMR techniques were used to clarify the structure of hyperbranched polymers and polymerization mechanism.

Sulfated fibrous ZrO2/Al2O3 core and shell nanocomposites : a novel strong acid catalyst with hierarchically macro-mesoporous nanostructure

A series of solid strong acid catalysts were synthesised from fibrous ZrO2/Al2O3 core and shell nanocomposites. In this series, the zirconium molar percentage was varied from 2 % to 50 %. The ZrO2/Al2O3 nanocomposites and their solid strong acid counterparts were characterised by a variety of techniques including 27Al magic angle spinning nuclear magnetic resonance (MAS-NMR), scanned electronic microscopy (SEM), transmission electron microscope (TEM), X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), Nitrogen adsorption and infrared emission spectroscopy (IES). NMR results show that the interaction between zirconia species and alumina strongly correlates with pentacoordinated aluminium sites. This can also be detected by the change in binding energy of the 3d electrons of the zirconium. The acidity of the obtained solid acids was tested by using them as catalysts for the benzolyation of toluene. It was found that a sample with a 50 % zirconium molar percentage possessed the highest surface acidity equalling that of pristine sulfated zirconia despite the reduced mass of zirconia.

Comparison of Elasticity, Shell Core, and Sandwich Shell Theories

The problem of an infinite circular sandwich shell subjected to an a\isymmetric radial line load is investigated using three-dimensional elasticity theory, shell core method, and sandwich shell theory due to Fulton and Schmidt. A comparison of the stresses and displacements with an exact elasticity solution is carried out for various shell parameters in order to clearly bring out the limitations of sandwich shell theories of Fulton and Schmidt as well as the shell core solution.

Analysis of an orthotropic cylindrical shell having a transversely isotropic core subjected to axisymmetric load

A long two-layered circular cylinder having a thin orthotropic outer shell and a thick transversely isotropic core subjected to an axisymmetric radialv line load has been analysed. For analysis of the outer shell the classical thin shell theory was adopted and for analysis of the inner core the elasticity theory was used. The continuity of stresses and deformations at the interface has been satisfied by assumming perfect adhesion between the layers. Numerical results have been presented for two different ratios of outer shell thickness to inner radius and for three different ratios of modulus of elasticity in the radial direction of outer shell to inner core. The results have been compared with the elasticity solution of the same problem to bring out the reliability of this hybrid method. References

Influence lines for bending under a ring load of a free shell, a shell embedded in a soft medium and a shell containing a soft core

Theoretical expressions for stresses and displacements have been derived for bending under a ring load of a free shell, a shell embedded in a soft medium, and a shell containing a soft core. Numerical work has been done for typical cases with an Elliot 803 Digital Computer and influence lines are drawn therefrom.

Ring loading of a long, thin, circular cylindrical shell enclosing a soft, solid core: A recalculation by the love function method of elasticity.

The problem is solved using the Love function and Flügge shell theory. Numerical work has been done with a computer for various values of shell geometry parameters and elastic constants.

Fabrication of Iron Oxide Core/Gold Shell Submicrometer Spheres with Nanoscale Surface Roughness for Efficient Surface-Enhanced Raman Scattering

A method to synthesize Fe3O4 core/Au shell submicrometer structures with very rough surfaces on the nanoscale is reported. The Fe3O4 particles were first modified with uniform polymers through the layer-by-layer technique and then adsorbed a lot of gold nanoseeds for further Au shell formation. The shell was composed of a large number of irregular nanoscale An particles arranged randomly, and there were well-defined boundaries between these Au nanoparticles. The Fe3O4 core/Au shell particles showed strong plasmon resonance absorption in the near-infrared range, and can be separated quickly from solution by an external magnet.