Sostituzione dell'epicloridrina con derivati del glicerolo nella preparazione di prepolimeri per resine epossidiche bio-based.

La recente e innovativa filosofia della green chemistry che si sta diffondendo nell’industria chimica e l’incombente esaurimento di risorse fossili, stanno indirizzando la ricerca del settore chimico verso la realizzazione di processi sempre più sostenibili. Tra i processi che necessitano maggiormente di questi cambiamenti, vi è quello della produzione di resine epossidiche che per il 90% è costituito attualmente da resine a base di bisfenolo-A, neuro tossico e pericoloso per la riproduzione umana, ed epicloridrina cancerogena; entrambi ottenuti da risorse fossili. Per tali motivi, in questo elaborato si è cercato di sviluppare un processo di sintesi il più possibile “green”, per l’ottenimento di una molecola derivante da risorse rinnovabili, da sostituire all’epicloridrina nella sintesi di prepolimeri per resine epossidiche bio-based. Lo sviluppo del lavoro è avvenuto tramite lo studio dei reagenti, solventi e parametri operativi, ottenendo il glicidil tosilato a partire da glicerolo e tosil cloruro attraverso una reazione in sistema bifasico, semplice dal punto di vista pratico e senza l’utilizzo di composti tossici. Il glicidil tosilato è meno problematico in quanto meno volatile rispetto all’epicloridrina, ed inoltre le prove di reazione con il bisfenolo-A hanno portato all’ottenimento del prepolimero con rese maggiori rispetto a quelle ottenute nelle stesse condizioni con epicloridrina.

Sintesi e caratterizzazione di oligo e politiofeni per applicazioni in elettronica e biodiagnostica

Negli ultimi anni sono stati sintetizzati numerosi oligomeri e polimeri del tiofene che, grazie alle loro proprietà di semiconduttori, hanno trovano largo impiego in molti campi di interesse tecnologico come, ad esempio, transistor ad effetto di campo, diodi elettroluminescenti, dispositivi ottici non lineari e celle fotovoltaiche. Più recentemente, oligomeri tiofenici ossidati allo zolfo hanno trovato applicazione sia in campo elettronico, come materiali accettori in blenda con il poli(3-esiltiofene) (P3HT) usato come materiale donatore, in celle solari di tipo Bulk Hetero Junction (BHJ), ma anche in campo biologico come marcatori fluorescenti di proteine e oligonucleotidi. Tuttavia la sintesi di queste specie richiede condizioni di reazione spinte e al contempo rischiose dovute all’utilizzo in largo eccesso di agenti ossidanti molto forti. Uno degli obiettivi di questa tesi è stato lo sviluppo di metodi più versatili per la mono e di-ossidazione selettiva allo zolfo del tiofene di building-blocks dibromurati di diversa natura. Successivamente i building-blocks S-monossido e S,S-diossido derivati sono stati impiegati per la sintesi di oligomeri e polimeri tramite reazioni di cross-coupling Palladio catalizzate. I composti finali sono stati caratterizzati sia dal punto di vista spettroscopico UV-Vis che elettrochimico, mettendo in evidenza le relazioni che esistono fra gli andamenti dei dati sperimentali ottenuti con il diverso stato di ossidazione dei composti tiofenici diversamente sostituiti. Infine i composti finali sono stati testati sia in campo fotovoltaico che biologico.

Individual plasmonic nanogaps : controlled assembly and detailed investigation

Diese Arbeit befasst sich mit den optischen Resonanzen metallischer Nanopartikel im Abstand weniger Nanometer von einer metallischen Grenzfläche. Die elektromagnetische Wechselwirkung dieser „Kugel-vor-Fläche“ Geometrie ruft interessante optische Phänomene hervor. Sie erzeugt eine spezielle elektromagnetische Eigenmode, auch Spaltmode genannt, die im Wesentlichen auf den Nanospalt zwi-schen Kugel und Oberfläche lokalisiert ist. In der quasistatischen Näherung hängt die Resonanzposition nur vom Material, der Umgebung, dem Film-Kugel Abstand und dem Kugelradius selbst ab. Theoretische Berechnungen sagen für diese Region unter Resonanzbedingungen eine große Verstärkung des elektro-magnetischen Feldes voraus. rnUm die optischen Eigenschaften dieser Systeme zu untersuchen, wurde ein effizienter plasmonenver-mittelnder Dunkelfeldmodus für die konfokale Rastermikroskopie durch dünne Metallfilme entwickelt, der die Verstärkung durch Oberflächenplasmonen sowohl im Anregungs- als auch Emissionsprozess ausnutzt. Dadurch sind hochwertige Dunkelfeldaufnahmen durch die Metallfilme der Kugel-vor-Fläche Systeme garantiert, und die Spektroskopie einzelner Resonatoren wird erleichtert. Die optischen Untersuchungen werden durch eine Kombination von Rasterkraft- und Rasterelektronenmikroskopie vervollständigt, so dass die Form und Größe der untersuchten Resonatoren in allen drei Dimensionen bestimmt und mit den optischen Resonanzen korreliert werden können. Die Leistungsfähigkeit des neu entwickelten Modus wird für ein Referenzsystem aus Polystyrol-Kugeln auf einem Goldfilm demonstriert. Hierbei zeigen Partikel gleicher Größe auch die erwartete identische Resonanz.rnFür ein aus Gold bestehendes Kugel-vor-Fläche System, bei dem der Spalt durch eine selbstorganisierte Monolage von 2-Aminoethanthiol erzeugt wird, werden die Resonanzen von Goldpartikeln, die durch Reduktion mit Chlorgoldsäure erzeugt wurden, mit denen von idealen Goldkugeln verglichen. Diese ent-stehen aus den herkömmlichen Goldpartikeln durch zusätzliche Bestrahlung mit einem Pikosekunden Nd:Yag Laser. Bei den unbestrahlten Partikeln mit ihrer Unzahl an verschiedenen Formen zeigen nur ein Drittel der untersuchten Resonatoren ein Verhalten, das von der Theorie vorhergesagt wird, ohne das dies mit ihrer Form oder Größe korrelieren würde. Im Fall der bestrahlten Goldkugeln tritt eine spürbare Verbesserung ein, bei dem alle Resonatoren mit den theoretischen Rechnungen übereinstimmen. Eine Änderung der Oberflächenrauheit des Films zeigt hingegen keinen Einfluß auf die Resonanzen. Obwohl durch die Kombination von Goldkugeln und sehr glatten Metallfilmen eine sehr definierte Probengeometrie geschaffen wurde, sind die experimentell bestimmten Linienbreiten der Resonanzen immer noch wesentlich größer als die berechneten. Die Streuung der Daten, selbst für diese Proben, deutet auf weitere Faktoren hin, die die Spaltmoden beeinflußen, wie z.B. die genaue Form des Spalts. rnDie mit den Nanospalten verbundenen hohen Feldverstärkungen werden untersucht, indem ein mit Farbstoff beladenes Polyphenylen-Dendrimer in den Spalt eines aus Silber bestehenden Kugel-vor-Fläche Systems gebracht wird. Das Dendrimer in der Schale besteht lediglich aus Phenyl-Phenyl Bindungen und garantiert durch die damit einhergende Starrheit des Moleküls eine überragende Formstabiliät, ohne gleichzeitig optisch aktiv zu sein. Die 16 Dithiolan Endgruppen sorgen gleichzeitig für die notwendige Affinität zum Silber. Dadurch kann der im Inneren befindliche Farbstoff mit einer Präzision von wenigen Nanometern im Spalt zwischen den Metallstrukturen platziert werden. Der gewählte Perylen Farbstoff zeichnet sich wiederum durch hohe Photostabilität und Fluoreszenz-Quantenausbeute aus. Für alle untersuchten Partikel wird ein starkes Fluoreszenzsignal gefunden, das mindestens 1000-mal stärker ist, als das des mit Farbstoff überzogenen Metallfilms. Das Profil des Fluoreszenz-Anregungsspektrums variiert zwischen den Partikeln und zeigt im Vergleich zum freien Farbstoff eine zusätzliche Emission bei höheren Frequenzen, was in der Literatur als „hot luminescence“ bezeichnet wird. Bei der Untersuchung des Streuverhaltens der Resonatoren können wieder zwei unterschiedliche Arten von Resonatoren un-terschieden werden. Es gibt zunächst die Fälle, die bis auf die beschriebene Linienverbreiterung mit einer idealen Kugel-vor-Fläche Geometrie übereinstimmen und dann andere, die davon stark abweichen. Die Veränderungen der Fluoreszenz-Anregungsspektren für den gebundenen Farbstoffs weisen auf physikalische Mechanismen hin, die bei diesen kleinen Metall/Farbstoff Abständen eine Rolle spielen und die über eine einfache wellenlängenabhängige Verstärkung hinausgehen.

Sintesi e caratterizzazione di nuovi biopoliesteri aromatici a base di resorcinolo

Il lavoro di tesi si inserisce in un contesto di ricerca molto attuale, che studia la preparazione di nuovi materiali polimerici ad elevate prestazioni e derivabili da fonti rinnovabili. Partendo dal resorcinolo, una molecola che può essere ottenuta da biomassa, e dall’etilene carbonato sono state ottimizzate la sintesi e la purificazione di un diolo, l’1,3-bis(2-idrossietossi)benzene (HER), senza l’impiego di solventi e con l’utilizzo di modeste quantità di catalizzatore. L’HER è conosciuto in letteratura ma è poco studiato e non viene attualmente impiegato come monomero. In questo lavoro L’HER è stato polimerizzato in massa con una serie di diacidi (alcuni derivati da biomassa, altri provenienti da fonti fossili) sia di natura alifatica (lineari e ciclici) che di natura aromatica. Sono state analizzate la struttura chimica e le proprietà termiche dei nuovi poliesteri, in modo da definire correlazioni fra struttura e prestazioni finali. E’ stata infine messa a punto una procedura one-pot per la preparazione dei suddetti poliesteri; essa prevede la sintesi diretta dei polimeri senza lo stadio intermedio di purificazione dell’HER.

Apprendimento e self-awareness in robotica

Esposizione delle basi teoriche e delle tecniche di apprendimento in robotica, analisi del concetto di self-awareness ed esempi applicativi, concetti derivati quali continous self modelling e self-reflection, e casi di studio esemplificativi.

Sintesi di nuovi copolimeri a struttura controllata per inibire la formazione d'idrati

Durante i processi di estrazione può avvenire la formazione spontanea d’idrati di gas naturali, i quali, agglomerandosi, possono ostruire le tubazioni. Inibire la formazione degli idrati è quindi di fondamentale importanza al fine di prevenire danni ambientali ed economici. In questo contesto abbiamo ritenuto interessante sintetizzare diversi copolimeri a struttura controllata con lo scopo di utilizzarli come inibitori d’idrati. In particolare, dopo aver ottimizzato la sintesi dell’omopolimero costituente il primo blocco mediante ATRP, questo è stato utilizzato come macroiniziatore per la successiva copolimerizzazione di tre altri monomeri a diversa polarità. L’efficienza d’inibizione di tutti i derivati copolimerici ottenuti è stata testata e confrontata con quella di additivi commerciali attualmente in uso mediante DSC.

Progettazione e sintesi di coppie ioniche ("soft salts") basate su complessi Ir(III) tetrazolici.

In questo lavoro di tesi sperimentale si è sintetizzata e caratterizzata la prima classe di complessi tetrazolici di Ir(III) anionici con formula generale [Ir(C^N)2(L)2]-, in cui oltre ai leganti ciclometallanti ”C^N” quali 2-fenilpiridinato (ppy) o 2-(2,4-difluorofenil)piridinato (F2ppy), sono stati introdotti due anioni tetrazolato (L) come il 5-fenil tetrazolato (Tph) oppure 5-(4-cianofenil) tetrazolato (TphCN). I complessi di Ir(III) anionici ottenuti si sono mostrati intensamente fosforescenti, con emissioni centrate nella regione del blu o del verde (460 < λmax<520 nm). I derivati anionici sono stati poi combinati con complessi Ir(III) tetrazolici cationici in grado di fornire emissione nella regione del rosso (λmax > 650 nm), formando così i primi esempi di coppie ioniche (“soft salts”) a matrice puramente tetrazolica. In tutti i casi si è osservato come il colore emesso da parte dei soft salts sia il risultato di una vera propria sintesi additiva delle emissioni derivanti da componenti ioniche con proprietà fotoemittive differenti. La sostanziale assenza di fenomeni di energy o electron transfer tra la componente anionica e cationica e il giusto bilancio tra le emissioni blu o verdi e rosse si sono tradotte, in taluni casi, nell’ottenimento di luce bianca, con la possibilità di variare ulteriormente i colori emessi in seguito all’allontanamento dell’ossigeno molecolare disciolto nelle soluzioni dei soft salts stessi.

REGULATION OF CYTOSKELETAL ASSEMBLY: A STUDY OF THE INTERACTION OF FILAMIN AND F-ACTIN

Filamin is a high molecular weight (2 x 250,000) actin crosslinking protein found in a wide variety of cells and tissues. The most striking feature of filamin is its ability to crosslink F-actin filaments and cause ATP-independent gelation and contraction of F-actin solutions. The gelation of actin filaments by filamin involves binding to actin and crosslinking of the filaments by filamin self-association. In order to understand the role of filamin-actin interactions in the regulation of cytoskeletal assembly, two approaches were used. First, the structural relationship between self-association and actin-binding was examined using proteolytic fragments of filamin. Treatment of filamin with papain generated two major fragments, 90Kd and 180Kd. Upon incubation of the papain digest with F-actin and centrifugation at 100,000 x g, only the 180Kd fragment co-sedimented with F-actin. The binding of the 180Kd fragment, P180, was similar to native filamin in its sensitivity to ionic strength. Analytical gel filtration studies indicated that, unlike native filamin, P180 was monomeric and did not self-associate. Thermolysin treatment of P180 produced a 170Kd fragment, PT170, which no longer bound and co-sedimented with F-actin. These results suggested that filamin contained a discrete actin-binding domain. In order to locate the actin-binding domain, affinity purified antibodies to the papain and thermolysin sensitive regions of filamin were used in conjunction with filamin fragments generated by digestion with S. aureus V8 protease and elastase. The results indicated that the papain and thermolysin cleavage sites were close together, and, most likely, within 10Kd of one another. Taken together, these data suggest that filamin contains a discrete, internal actin-binding domain. The second approach was to use the non-crosslinking fragment P180 to develop a quantitative assay of filamin-actin binding. The binding of ('14)C-carboxyalkylated P180 was examined using the co-sedimentation assay. ('14)C-P180 binding to actin was equivalent to that of unlabelled P180 and exhibited comparable sensitivity of binding to changes in ionic strength. Within 5 min. of incubation the process had reached equilibrium. The specificity of binding was shown by the lack of binding of ('14)C-PT170. The binding of ('14)C-P180 was found to be a reversible and saturable process, with a K(,d) of 2 x 10('-7) M. . . . (Author's abstract exceeds stipulated maximum length. Discontinued here with permission of author.) UMI ^

Self-regulation of discharge in non-compensating subsurface drip irrigation emitters

Se muestra los resultados de un studio con modelos de goteros enterrados donde se observa un efecto de autoreegulación del efecto de sobrepresión del agua en el suelo.

Self-antigen does not accelerate immature B cell apoptosis, but stimulates receptor editing as a consequence of developmental arrest

In pre-B lymphocytes, productive rearrangement of Ig light chain genes allows assembly of the B cell receptor (BCR), which selectively promotes further developmental maturation through poorly defined transmembrane signaling events. Using a novel in vitro system to study immune tolerance during development, we find that BCR reactivity to auto-antigen blocks this positive selection, preventing down-regulation of light chain gene recombination and promoting secondary light chain gene rearrangements that often alter BCR specificity, a process called receptor editing. Under these experimental conditions, self-antigen induces secondary light chain gene rearrangements in at least two-thirds of autoreactive immature B cells, but fails to accelerate cell death at this stage. These data suggest that in these cells the mechanism of immune tolerance is receptor selection rather than clonal selection.

Assembly of a Novel Cartilage Matrix Protein Filamentous Network: Molecular Basis of Differential Requirement of von Willebrand Factor A Domains

Cartilage matrix protein (CMP) is the prototype of the newly discovered matrilin family, all of which contain von Willebrand factor A domains. Although the function of matrilins remain unclear, we have shown that, in primary chondrocyte cultures, CMP (matrilin-1) forms a filamentous network, which is made up of two types of filaments, a collagen-dependent one and a collagen-independent one. In this study, we demonstrate that the collagen-independent CMP filaments are enriched in pericellular compartments, extending directly from chondrocyte membranes. Their morphology can be distinguished from that of collagen filaments by immunogold electron microscopy, and mimicked by that of self-assembled purified CMP. The assembly of CMP filaments can occur from transfection of a wild-type CMP transgene alone in skin fibroblasts, which do not produce endogenous CMP. Conversely, assembly of endogenous CMP filaments by chondrocytes can be inhibited specifically by dominant negative CMP transgenes. The two A domains within CMP serve essential but different functions during network formation. Deletion of the A2 domain converts the trimeric CMP into a mixture of monomers, dimers, and trimers, whereas deletion of the A1 domain does not affect the trimeric configuration. This suggests that the A2 domain modulates multimerization of CMP. Absence of either A domain from CMP abolishes its ability to form collagen-independent filaments. In particular, Asp22 in A1 and Asp255 in A2 are essential; double point mutation of these residues disrupts CMP network formation. These residues are part of the metal ion–dependent adhesion sites, thus a metal ion–dependent adhesion site–mediated adhesion mechanism may be applicable to matrilin assembly. Taken together, our data suggest that CMP is a bridging molecule that connects matrix components in cartilage to form an integrated matrix network.

TectoRNA: modular assembly units for the construction of RNA nano-objects

Structural information on complex biological RNA molecules can be exploited to design tectoRNAs or artificial modular RNA units that can self-assemble through tertiary interactions thereby forming nanoscale RNA objects. The selective interactions of hairpin tetraloops with their receptors can be used to mediate tectoRNA assembly. Here we report on the modulation of the specificity and the strength of tectoRNA assembly (in the nanomolar to micromolar range) by variation of the length of the RNA subunits, the nature of their interacting motifs and the degree of flexibility of linker regions incorporated into the molecules. The association is also dependent on the concentration of magnesium. Monitoring of tectoRNA assembly by lead(II) cleavage protection indicates that some degree of structural flexibility is required for optimal binding. With tectoRNAs one can compare the binding affinities of different tertiary motifs and quantify the strength of individual interactions. Furthermore, in analogy to the synthons used in organic chemistry to synthesize more complex organic compounds, tectoRNAs form the basic assembly units for constructing complex RNA structures on the nanometer scale. Thus, tectoRNA provides a means for constructing molecular scaffoldings that organize functional modules in three-dimensional space for a wide range of applications.

Subcommittee on Workmen's Compensation Self-Insurance before the Committee on Labor & Commerce.

Hearings held: Springfield, October 5, 1977; Chicago, October 6, 1977; DeKalb, October 7, 1977.

Assembly of Human Papillomavirus Type-16 Virus-Like Particles: Multifactorial Study of Assembly and Competing Aggregation

Pentameric capsomeres of human papillomavirus capsid protein L1 expressed in Escherichia coli self-assemble into virus-like particles (VLPs) in vitro. A multifactorial experimental design was used to explore a wide range of solution conditions to optimize the assembly process. The degree of assembly was measured using an enzyme-linked immunosorbent assay, and a high-throughput turbidity assay was developed to monitor competing aggregation. The presence of zinc ions in the assembly buffer greatly increased the incidence of aggregation and had to be excluded from the experiment for meaningful analysis. Assembly of VLPs was optimal at a pH of about 6.5, calcium and sodium ions had no measurable effect, and dithiothreitol and glutathione inhibited assembly. Tryptophan fluorescence spectroscopy demonstrated that an increase in urea concentration reduced the rate of VLP formation but had no effect on the final concentration of assembled VLPs. This study demonstrates the use of the hanging-drop vapor-diffusion crystallization method to screen for conditions that promote aggregation and the use of tryptophan fluorescence spectroscopy for real-time monitoring of the assembly process.

Instantaneous photoinduced patterning of an azopolymer colloidal nanosphere assembly

Colloidal azopolymer nanospheres assembled on a glass substrate were exposed to a single collimated laser beam. The combination of photo-fluidic elongation of the spherical colloids and light induced self-organization of the azopolymer film allows the quasiinstantaneous growth of a large amplitude surface relief grating. Pre-structuration of the sample with the nanosphere assembly supports faster creation of the spontaneous pattern. Confinement into the nanospheres provides exceptionally large modulation amplitude of the spontaneous relief. The method is amenable to any kind of photoactive azo-materials.