Planar waveguides formed in a new chemically stable Er3+/Yb3+ co-doped phosphate glass

A new Er(3+)/Yb(3+) co-doped phosphate glass has been prepared, which exhibits good chemical durability and spectralproperties. Planar graded index waveguides have been fabricated in the glass by (Ag+)-Na(+) ion exchange in a mixed melt of silver nitrate and potassium nitrate. Ion exchange is carried out by varying the process parameters such as temperature, diffusion time, and molten salt compositions. The diffusion parameters, diffusion coefficients, and activation energy are determined by the guidelines of fabricated waveguides, which are determined by the input prism coupling technique.

Gain and noise figure of a double-pass waveguide amplifier based on Er/Yb-doped phosphate glass

A waveguide amplifier is fabricated by Ag+-Na+ two-step ion exchange on Er/Yb-doped phosphate glass. The spectroscopic performance of glass and the properties of channel waveguide are characterized. A double-pass configuration is adopted to measure the gain and noise figure (NF) of the waveguide amplifier, and the comparison of gain and NF for the single and double-pass configuration of the waveguide amplifier is presented. The results show that the double-pass configuration can make the gain increase from 8.8dB (net gain 2.2dB/cm) of the single-pass one to 14.6 dB (net gain 3.65 dB/cm) for small input power at 1534 nm, and the NF are all lower than 5.5dB for both the configurations.

后处理对离子交换磷酸盐玻璃平面光波导的影响

研究了退火和二次离子交换对Er^3＋／Yb^3＋共掺的磷酸盐玻璃平面光波导传输特性的影响。在退火过程中，由于热效应和波导层Ag^＋离子的浓度差使得Ag^＋离子重新分布；随着退火时间的延长和温度的升高，光波导模式数目逐渐增加，波导层深度加深，且波导表面折射率与玻璃基质折射率差减小，退火扩散深度与退火时间的平方根成正比。电子探针结果显示在二次离子交换后形成了掩埋式的光波导，Ag^＋离子浓度接近二次方分布，而掩埋式的光波导有助于降低光波导的传输损耗。

用于波导放大器的Er^3＋／Yb^3＋共掺磷酸盐玻璃的性能研究

通过优化熔融条件和玻璃组份，成功开发出一种新的Er^3+／Yb^3+共掺磷酸盐玻璃，其在沸水和熔盐中均表现出很好的化学稳定性。通过分析室温下Er^3+／Yb^3+共掺磷酸盐玻璃的吸收光谱，计算得到了Er^3+离子在波长1533nm处的峰值发射截面和杜得-奥菲而特强度参数；其中Er^3+离子在波长1533nm处的峰值发射截面为0．72×10^20cm^2，大于Schott的IOG1玻璃中Er^3+离子的峰值发射截面0．67×10^-20cm^2。通过改变离子交换的条件，获得了1．55μm单模光波导的制作条件

O uso de fosfatos associado à fitorremediação em solos de Santo Amaro (BA) contaminados por metais tóxicos

A contaminação do solo no município de Santo Amaro (BA) por metais tóxicos provocada pelas atividades da empresa Plumbum Mineração tem gerado impactos sobre a saúde ambiental e humana. O objetivo da presente pesquisa foi avaliar a viabilidade da remediação deste solo contaminado por chumbo e cádmio, utilizando diferentes fontes de fosfatos e fitorremediação com o capim vetiver [Vetiveria zizanioides (L.)]. O estudo foi realizado em colunas de PVC onde amostras de solo foram colocadas com a aplicação de fosfato dihidrogênio de potássio (KH2PO4) (T1); fertilizante fosfato natural reativo (FNR) (T2) e; uma mistura do KH2PO4 e de fertilizante FNR (T3). Amostras de solo contaminado sem tratamento (T0) foram utilizadas como controle. Após 60, 120 e 180 dias, alíquotas do solo foram retiradas das colunas para análises. Ao final de cada período, mudas de capim vetiver [(Vetiveria zizanioides (L.)] foram plantadas em vasos com as amostras de solo: T0, T1, T2 e T3 em triplicata. Para a determinação das concentrações de chumbo e cádmio no solo e tecidos vegetais foi utilizado o ICP-OES. A partir das análises física e química constatou-se que o solo possui textura argilosa e capacidade de troca catiônica (CTC) elevadas. As extrações com solução de ácido dietilenotriaminopentaacético (DTPA) e Toxicity Characteristic Leaching Procedure (TCLP) mostraram que o tratamento T1 seguido do T3 foram os mais eficientes na imobilização de Pb e Cd. Entretanto, todos os tratamentos resultaram em concentrações de metais ainda disponíveis no solo que excediam os limites estabelecidos pela USEPA, sendo o solo, portanto, considerado tóxico mesmo após o tratamento. Com base nas concentrações de metais extraídos através da extração sequencial pelo método BCR após a remediação e a fitorremediação do solo, foi verificado que todos os três tratamentos com fosfatos foram eficientes em imobilizar o Pb e Cd nas formas menos solúveis, porém, o Cd permaneceu mais solúvel e com maior mobilidade do que o Pb. Os ensaios de letalidade utilizando minhoca Eisenia andrei mostraram que a mortalidade observada no solo após 60 dias de tratamento foi significativamente reduzida após 120 e 180 dias de tratamento. A perda de biomassa pelas minhocas também foi reduzida de acordo com o tempo de tratamento. O teste de germinação com alfaces (Lactuca sativa L.) indicou que as amostras de solo tratadas continuam bastante tóxicas, apesar da disponibilidade reduzida do Pb e do Cd como visto nos resultados da extração por TCLP e por BCR. A avaliação de risco ecológico potencial indicou que os tratamentos do solo com fosfatos associado à fitorremediação reduziram a mobilidade do Pb, principalmente nos tratamentos T1 e T3. Para o Cd o risco ecológico potencial aumenta consideravelmente quando comparado com o Pb demonstrando que esse elemento, apesar dos tratamentos com fosfatos mais a fitorremediação continua móvel. O tratamento com KH2PO4 (T1) foi o mais eficiente na redução da mobilidade, disponibilidade e da toxicidade dos metais, seguido pelo T3 e T2 para o Pb e o T3 seguido pelo T1 e T2 para o Cd.

Caracterização e desenvolvimento de argilas para aplicação em nanocompósitos poliméricos

O Brasil é produtor de argilas e conta com grandes reservas deste recurso natural. Porém, grande parte da sua produção é comercializada seca e moída. O desenvolvimento de argilas para seu uso como reforço em nanocompósitos poliméricos constitui uma opção para os produtores desta matéria prima que teriam assim um produto com maior valor agregado. Este trabalho visa avaliar o potencial uso como nanocarga de duas argilas nacionais provenientes da Bacia de Taubaté, São Paulo, denominadas ALIGRA e SANTA FÉ. As frações de tamanho de partícula médio menor de 0,02 mm, obtidas por peneiramento á úmido da argila homogeneizada e seca, foram utilizadas no desenvolvimento do trabalho experimental. Os estudos de caracterização, envolvendo análise granulométrica, química, mineralógica, morfológica, térmica e textural, revelaram características muito semelhantes em ambas às argilas. Fração argila, maior de 70% em massa. Composição química conforme a definição química de uma argila e os teores de seus componentes mostram valores intermédios entre as apresentadas pelas bentonitas e argila caulinítica usadas com fins de comparação. Ressaltamse boas propriedades adsorventes. Área superficial específica BET ao redor de 120 m2/g, valor maior do que o apresentado por muitas bentonitas naturais (74,5 m2/g). Predominantemente mesoporosas, com poros, maiormente em forma de fenda, característicos da estrutura em camadas das argilas. Baixa capacidade de troca catiônica, 12 meq/100g. Difratogramas de raios-X revelaram a predominância do estratificado ilita/esmectita, caulinita e quartzo na argila ALIGRA, e de ilita, caulinita e quartzo na argila SANTA FÉ. Prosseguiu-se com a argila ALIGRA a preparação da argila organofílica. A argila organofílica foi obtida por troca catiônica com o sal quaternário de amônio: cloro cetril trimetil amônio, depois de homogeneizada em sódio com cloreto de sódio. Análises FTIR e TGA indicaram que houve inserção dos cátions orgânicos. Testes preliminares foram feitas, preparando misturas das argilas com matriz de polipropileno e usando como agente compatibilizante polipropileno enxertado com anidrido maleico. Resultados de ensaios de tração reportam algumas melhoras nas propriedades testadas com as composições preparadas com as argilas purificadas. Com as composições com argilas organofílicas somente foi melhorado o alongamento na rotura. Estudos ais aprofundados são recomendados.

Recuperação do íon amônio gerado durante a evaporação de lixiviados de aterros utilizando resinas poliméricas de troca iônica

O lixiviado gerado em aterro sanitário possui substâncias de difícil degradação e amônia, que dificulta o tratamento biológico. O tratamento do lixiviado gerado em aterros sanitários requer uma série de processos de elevado custo e, outras técnicas de tratamento têm sido investigadas no intuito de reduzir custos e aumentar a eficiência do tratamento. A evaporação do lixiviado é uma técnica que aproveita o gás de aterro como fonte de calor, e é utilizada na redução do volume a tratar; porém as emissões atmosféricas geradas durante essa evaporação indicam a presença de amônia, o que pode causar impactos negativos em torno do aterro. Desta forma, é importante a realização de estudos que aprimorem esta técnica, para que a evaporação torne-se ambientalmente e economicamente viável. A amônia presente em amostras com pH em torno de 8,0 e temperatura em torno de 25C, está na forma de íon amônio, o que favorece ao processo de troca iônica. A troca iônica é um processo que tem sido estudado por muitos pesquisadores e consiste na troca de um ou mais constituintes de uma fase fluida para a superfície de uma fase sólida (resinas poliméricas). Este trabalho apresenta a eficiência de quatro tipos diferentes de resinas poliméricas: Amberlyst 15 Wet, Lewatit VPOC 1800, Dowex Mac-3 e Purolite MN250 na remoção e posterior, recuperação do íon amônio presente nos vapores condensados da evaporação de lixiviados. A princípio foi investigado a quantidade e o momento em que o amônio é lançado durante o processo de evaporação. Em seguida, caracterizaram-se as resinas quanto à eficiência de remoção, o tempo de contato e a quantidade ideal da resina. Estão apresentadas neste estudo as isotermas de adsorção de Langmuir, Freundlich e Temkin em diferentes temperaturas (298-318 K) e as condições ideais do processo. Os resultados apontaram duas resinas com eficiência de remoção, em torno de 40%, para concentrações acima de 1000 mg dm-3 de amônio, utilizando 0,5 g de resina e um tempo de contato de 20 minutos. Diferentes modelos cinéticos foram aplicados: Pseudo-Primeira Ordem, Pseudo-Segunda Ordem, difusão intrapartícula, Elovich e o modelo cinético de difusão externa e os resultados discutidos. Foi possível tratar Através da condensação dos vapores emitidos durante a evaporação do lixiviado, foi possível tratar foi possível obter uma recuperação em torno de 70% do íon amônio contido no vapor condensado proveniente da evaporação do lixiviado.

Síntese, caracterização e aplicações na desidrogenação oxidativa de propano de materiais tipo hidrotalcita Ni-Mg-Al com diferentes ânions de compensação

Na reação de desidrogenação oxidativa de propano (ODHP), propano reage com oxigênio da superfície de metais de transição para produzir propeno e água, em temperaturas de 300-700C. Porém, o propeno pode facilmente oxidar, formando CO e CO2. Assim, busca-se catalisadores que promovam a seletividade do propeno. Compostos tipo hidrotalcitas estão sendo apontados como catalisadores de grande potencial para a reação. Portanto, o principal objetivo desse trabalho foi sintetizar precursores tipo hidrotalcitas (contendo íons Ni2+, Mg2+ e Al3+ e tereftalato, heptamolibdato e decavanadato como ânions de compensação) para serem testados na reação de desidrogenação oxidativa de propano. Esses precursores foram sintetizados com uma razão Al/(Al+Ni+Mg)=0,5, variando a razão de Ni/Mg. Além disso, realizou-se a troca iônica do tereftalato (TA) por heptamolibdato (Mo7O24) e decavanadato (V10O28). Esses compostos foram calcinados, obtendo-se assim, óxidos mistos de NiMgAl, NiMgAlMo e NiMgAlV que foram testados como catalisadores na reação de ODHP. Para a determinação das propriedades dos catalisadores foram usadas as técnicas de caracterização: DRX, TGA, volumetria de N2, TPR, Raman e FTIR e ICP. Os resultados indicaram que os materiais tipo hidrotalcita foram obtidos com sucesso. No caso dos precursores preparados por troca iônica a cristalinidade foi menor que os da série NiMgAl-TA. Estes mesmos precursores quando calcinados apresentaram áreas muito altas. Nas três séries, os precursores calcinados são constituídos por óxidos mistos como NiO, NiMoO4, Ni2V2O7 cristalinos e espécies de alumínio e magnésio não detectados na DRX. No teste catalítico de ODHP, observou-se que com o aumento da conversão diminuía a seletividade de propeno, para os óxidos mistos que não continham molibdênio. Os catalisadores da série molibdênio foram os que obtiveram melhor desempenho com altas seletividades, mesmo em altas conversões e a série de cujo precursor foi o tereftalato foi a que exibiu maiores conversões, mas com seletividades menores que da série de Mo

Avaliação da influência do manejo agrícola no uso e cobertura das terras através de ferramentas de geoprocessamento e indicadores de qualidade dos solos na bacia hidrográfica do Córrego da Caçada - Paraty/RJ

A avaliação da qualidade dos solos e a redução da Mata Atlântica tem sido alvo de diversas pesquisas no Brasil e no mundo, principalmente quando estes estão atrelados ao recorte espacial de Unidades de Conservação. No entanto, tem sido difícil para os gestores dessas unidades a avaliação dos impactos ambientais gerados ao longo dos anos nas bacias hidrográficas, principalmente pela falta de investimentos. Esta dissertação teve por objetivo geral avaliar o atual estágio de degradação da bacia hidrográfica do Córrego da Caçada pertencente à Área de Proteção Ambiental Federal de Cairuçu, no município de Paraty RJ, analisando quantitativamente e qualitativamente a redução dos fragmentos de Mata Atlântica e estabelecendo relações com a degradação física e química dos solos dentro e fora dos fragmentos florestais. A metodologia utilizada para a redução ou avanço dos fragmentos de Mata Atlântica baseou-se no uso de fotografias aéreas do ano de 1956 e imagens de satélite de 2012, onde possibilitou a avaliação espaço-temporal do uso e cobertura das terras, através da produção de um mapa temático final. Além disso, foram elaborados mapas temáticos de reconhecimento da área de estudo, como o de hipsometria, de declividade, de orientação e forma das encostas, além da geração de perfis topográficos. Para a avaliação da qualidade física, química e biológica dos solos foram determinadas as curvas de distribuição granulométrica, a densidade relativa dos grãos sólidos e a densidade aparente, porosidade total, os limites de liquidez e plasticidade, a estabilidade dos agregados em água, análises morfológicas, a saturação de bases, a capacidade de troca catiônica (CTC), a saturação por alumínio, fósforo, pH e o carbono orgânico. Para tal, foi realizada a abertura de três perfis, sendo um em área de fragmento florestal e dois em áreas de pasto. O resultado das análises permitiu, segundo a Sociedade Brasileira de Ciência do solo, a classificação de dois tipos de solos na bacia, sendo: Cambissolo Háplico Tb Distrófico Típico em área fragmento florestal e em área de pasto, e um Latossolo Amarelo Tb Distrófico Típico em área de pasto. Os resultados de laboratório mostraram que os solos avaliados têm baixa fertilidade e valores variados nos resultados de física do solo. No entanto, além do histórico de uso do solo caracterizado pelas práticas rudimentares do manejo empregado pelos Caiçaras, o clima predominante na região possibilita um regime pluviométrico anual que passa dos 2.000mm de chuva/ano, caracterizando solos muito lixiviados e pobres quimicamente. Portanto, conclui-se que a relação das propriedades físicas e químicas avaliadas junto ao manejo inadequado ao longo dos anos tem apresentado um cenário de grandes dificuldades para a recuperação florestal na bacia hidrográfica do Córrego da Caçada, o que mostra a importância da avaliação dos impactos ambientais não só pelo recorte de bacias hidrográficas, como contextualizar seu posicionamento dentro de Unidades de Conservação, com legislações e objetivos específicos.

Dynamic modulation of detection window in conducting polymer based biosensors.

Here we demonstrate a novel application that employs the ion exchange properties of conducting polymers (CP) to modulate the detection window of a CP based biosensor under electrical stimuli. The detection window can be modulated by electrochemically controlling the degree of swelling of the CP associated with ion transport in and out of the polymer. We show that the modulation in the detection window of a caffeine imprinted polypyrrole biosensor, and by extension other CP based biosensors, can be achieved with this mechanism. Such dynamic modulation in the detection window has great potential for the development of smart biosensors, where the sensitivity of the sensor can be dynamically optimized for a specific test solution.

ISOLATION AND PROPERTIES OF A BLOOD-COAGULATION FACTOR-X ACTIVATOR FROM THE VENOM OF KING COBRA (OPHIOPHAGUS HANNAH)

A specific blood coagulation factor X activator was purified from the venom of Ophiophagus hannah by gel filtration and two steps of FPLC Mono-Q column ion-exchange chromatography. It showed a single protein band both in sodium dodecyl sulfate-polyacrylamide gel electrophoresis (SDS-PAGE) and alkaline polyacrylamide gel electrophoresis. The mol. wt was estimated to be 62,000 in non-reducing conditions and 64,500 in reducing conditions by SDS-PAGE. The isoelectric point was found to be pH 5.6. The enzyme had weak amidolytic activities toward CBS 65-25, but it showed no activities on S-2266, S-2302, thrombin substrate S-2238, plasmin substrate S-2251 or factor Xa substrate S-2222. It had no arginine esterase activity toward substrate benzoylarginine ethylester (BAEE). The enzyme activated factor X in vitro and the effect was absolutely Ca2+ dependent, with a Hill coefficient of 6.83. It could not activate prothrombin nor had any effect on fibrinogen and thus appeared to act specifically on factor X. The procoagulant activity of the enzyme was almost completely inhibited by serine protease inhibitors like PMSF, TPCK and soybean trypsin inhibitor; partially inhibited by L-cysteine. Metal chelator EDTA did not inhibit its procoagulant activity. These results suggest that the factor X activator from O. hannah venom is a serine protease.

AN ACTIVATOR OF BLOOD-COAGULATION FACTOR-X FROM THE VENOM OF BUNGARUS-FASCIATUS

A specific activator of blood coagulation factor X was purified from the venom of Bungarus fasciatus by gel filtration and by ion-exchange chromatography on a Mono-Q column (FPLC). It consisted of a single polypeptide chain, with a mel. wt of 70,000 in reducing and non-reducing conditions. The enzyme had an amidolytic activity towards the chromogenic substrates S-2266 and S-2302 but it did not hydrolyse S-2238, S2251 or S-2222, which are specific substrates for thrombin, plasmin and factor Xa, respectively. The enzyme activated factor X in vitro and the effect was Ca2+ dependent with a Hill coefficient of 7.9. As with physiological activators, the venom activator cleaves the heavy chain of factor X, producing the activated factor Xa alpha. The purified factor X activator from B. fasciatus venom did not activate prothrombin, nor did it cleave or clot purified fibrinogen. The amidolytic activity and the factor X activation activity of the factor X activator from B. fasciatus venom were readily inhibited by serine protease inhibitors such as diisopropyl fluorophosphate (DFP), phenylmethanesulfonyl fluoride (PMSF), benzamidine and by soybean trypsin inhibitor but not by EDTA. These observations suggest that the factor X activator from B. fasciatus venom is a serine protease. It therefore differs from those of activators obtained from Vipera russelli and Bothrops atrox venoms, which are metalloproteinases.

Characterization of three fibrinogenolytic enzymes from Chinese green tree viper (Trimeresurus stejnegeri) venom

Rong Gao, Yun Zhang, Qing-Xiong Meng, Wen-Hui Lee, Dong-Sheng Li, Yu-liang Xiong and Wan-Yu Wang. Characterization of three fibrinogenolytic enzymes from Chinese green tree viper (Trimeresurus stejneger ) venom. Toxicon 36, 457-467, 1998.-From the venom of Chinese green tree viper (Trimeresurus stejnegeri), three distinct fibrinogenolytic enzymes: stejnefibrase-l, stejnefibrase-2 and stejnefibrase-3, were purified by gel filtration, ion-exchange chromatography and reverse-phase high-performance chromatograghy (HPLC). SDS-PAGE analysis of those three enzymes showed that they consisted of a single polypeptide chain with mel. wt of -50 000, 31 000 and 32 000, respectively. Like TSV-PA (a specific plasminogen activator) and stejnobin (a fibrinogen-clotting enzyme) purified from the same venom, stejnfibrase-1, -2 and -3 were able to hydrolyze several chromogenic substrate. On the other hand, different from TSV-PA. and stejnobin, stejnefibrase-l, -2 and -3 did not activate plasminogen and did not possess fibrinogen-clotting activity. The three purified enzymes directly degraded fibrinogen to small fragments and rendered it unclottable by thrombin. Stejnefibrase-2 degraded preferentially BE-chain while stejnefibrase-l and -3 cleaved concomitantly Ax and B beta-chains of fibrinogen. None of these proteases degraded the gamma-chain of fibrinogen. When correlated with the loss of clottability of fibrinogen, the most active enzyme was stejnefibrase-l. The activities of the three enzymes were inhibited by phenylmethylsulfonyl fluoride (PMSF) and p-nitrophenyl-p-guanidinobenzoate (NPGB), indicating that like TSV-PA and stejnobin, they are venom serine proteases. (C) 1998 Elsevier Science Ltd. All rights reserved.

Characterization of a fibrinogen-clotting enzyme from Trimeresurus stejnegeri venom, and comparative study with other venom proteases

Trimeresurus stejnegeri venom, which contains TSV-PA (a specific plasminogen activator sharing 60-70% sequence homology with venom fibrinogen-clotting enzymes), also possesses fibrinogen-clotting activity in vitro. A fibrinogen-clotting enzyme (stejnobin) has been purified to homogeneity by gel filtration and ion-exchange chromatography on a Mono-Q column. It is a single-chain glycoprotein with a mol. wt of 44,000. The NH2-terminal amino acid sequence of stejnobin shows great homology with venom fibrinogen-clotting enzymes and TSV-PA. Like TSV-PA, stejnobin was able to hydrolyse several chromogenic substrates. Comparative study of substrate specificities of stejnobin and other venom proteases purified in our laboratory was carried out on five chromogenic substrates. Stejnobin clotted human fibrinogen with a specific activity of 122 NIH thrombin-equivalent units/mg protein. However, stejnobin did not act on other blood coagulation factors, such as factor X, prothrombin and plasminogen. Diisopropyl fluorophosphate and phenylmethanesulfonyl fluoride inhibited its activity, whereas ethylenediamine tetracetic acid had no effect on it, indicating that it is a serine protease. Although stejnobin showed strong immunological cross-reaction with polyclonal antibodies raised against TSV-PA, it was interesting to observe that, unlike the case of TSV-PA, these antibodies did not inhibit the amidolytic and fibrinogen-clotting activities of stejnobin. (C) 1998 Elsevier Science Ltd. All rights reserved.

Effects of Pallas' viper (Agkistrodon halys pallas) venom on blood coagulation and characterization of a prothrombin activator

The action of Pallas' viper (Agkistrodon halys pallas) venom on blood coagulation was examined in vitro and a strong anticoagulant effect was observed. This action was abolished after treatment with a specific inhibitor of phospholipase A(2) activity (p-bromophenacyl bromide), revealing a procoagulant action in low concentrations of treated venom (around 1 mu g/ml). The effect of the venom an haemostasis was further characterized by measuring its ability to activate purified blood coagulation factors. It is concluded that A. halys pallas venom contains prothrombin activation activity. A prothrombin activator (aharin) was purified from the venom by Sephadex G-75 gel filtration and ion-exchange chromatography on a Mono-Q column. It consisted of a single polypeptide chain, with a mol. wt of 63,000. Purified aharin possessed no amidolytic activity on chromogenic substrates. It did not act on other blood coagulation factors, such as factor X and plasminogen, nor did it cleave or clot purified fibrinogen. The prothrombin activation activity of aharin was readily inhibited by ethylenediamine tetracetic acid (a metal chelator), but specific serine protease inhibitors such as diisopropyl fluorophosphate and phenylmethanesulfonyl fluoride had no effect on it. These observations suggest that, like those prothrombin activators from Echis carinatus and Bothrops atrox venoms, the prothrombin activator from A. halys pallas venom is a metalloproteinase. (C) 1998 Elsevier Science Ltd. All rights reserved.