Adsorption of anionic amphiphilic polyelectrolytes onto amino-terminated solid surfaces

The adsorption behavior of several amphiphilic polyelectrolytes of poly(maleic anhydride-alt-styrene) functionalized with naphthyl and phenyl groups, onto amino-terminated silicon wafer has been studied by means of null- ellipsometry, atomic force microscopy (AFM) and contact angle measurements. The maximum of adsorption, Gamma(plateau), varies with the ionic strength, the polyelectrolyte structure and the chain length. Values of Gamma(plateau) obtained at low and high ionic strengths indicate that the adsorption follows the ""screening-reduced adsorption"" regime. Large aggregates were detected in solution by means of dynamic light scattering and fluorescence measurements. However. AFM indicated the formation of smooth layers and the absence of aggregates. A model based on a two-step adsorption behavior was proposed. In the first one, isolated chains in equilibrium with the aggregates in solution adsorbed onto amino-terminated surface. The adsorption is driven by electrostatic interaction between protonated surface and carboxylate groups. This first layer exposes naphtyl or phenyl groups to the solution. The second layer adsorption is now driven by hydrophobic interaction between surface and chains and exposes carboxylate groups to the medium, which repel the forthcoming chain by electrostatic repulsion. Upon drying some hydrophobic naphtyl or phenyl groups might be oriented to the air, as revealed by contact angle measurements. Such amphiphilic polyelectrolyte layers worked well for the building-up of multilayers with chitosan. (C) 2010 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Effects of hydroxyl group distribution on the reactivity, stability and optical properties of fullerenols

We investigate the impact of hydroxyl groups on the properties of C(60)(OH)(n) systems, with n = 1, 2, 3, 4, 8, 10, 16, 18, 24, 32 and 36 by means of first-principles density functional theory calculations. A detailed analysis from the local density of states has shown that adsorbed OH groups can induce dangling bonds in specific carbon atoms around the adsorption site. This increases the tendency to form polyhydroxylated fullerenes (fullerenols). The structural stability is analyzed in terms of the calculated formation enthalpy of each species. Also, a careful examination of the electron density of states for different fullerenols shows the possibility of synthesizing single molecules with tunable optical properties.

Release and diffusion of hydroxyl ion from calcium hydroxide-based medicaments

The release and diffusion of hydroxyl ions (OH-) of calcium hydroxide (Ca(OH)2)-based intracanal medications may be affected by the association with other substances. The aim of this study was to evaluate the diffusion of OH- ions through root dentin by the medications: G1, Ca(OH)2/saline; G2, Calen; G3, Calen/camphorated p-monochlorophenol (CMCP); and G4, Calen/0.4% chlorhexidine (CHX). Root canals from bovine teeth were prepared in a standardized manner. A cavity until dentin was prepared in the middle third of the root surface of each specimen. The external surface of the root was made impermeable using a layer of adhesive, except the prepared cavity. The root canals were filled with different medications, and teeth were individually stored in flasks containing 10 ml distilled water at 37 degrees C. The water pH was measured at 1, 3, 7, 14, 21, 30, and 60 days. Data obtained were subjected to anova and Tukeys tests. Increase in pH was observed at 3 days for Calen/CHX and from 7 to 14 days for the other mixtures. Calen paste promoted pH increase up to 21 days. Calen/CMCP had the highest pH up to 21 days, and all groups had similar results at 30 days. At 60 days, the greatest pH values were observed for Calen/CMCP and Calen alone. All different formulations of Ca(OH)2-based medications tested release hydroxyl ion that can diffuse through the dentin.

A Joint Experimental and Theoretical Study on the Nanomorphology of CaWO4 Crystals

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

On the existence of ordered phases of encapsulated diamondoids into carbon nanotubes

We have investigated some diamondoids encapsulation into single walled carbon nanotubes (with diameters ranging from1.0 up to 2.2 nm) using fully atomistic molecular dynamics simulations. Diamondoids are the smallest hydrogen-terminated nanosized diamond-like molecules. Diamondois have been investigated for a large class of applications, ranging from oil industry to pharmaceuticals. Molecular ordered phases were observed for the encapsulation of adamantane, diamantane, and dihydroxy diamantanes. Chiral ordered phases, such as; double, triple, 4- and 5-stranded helices were also observed for those diamondoids. Our results also indicate that the modification of diamondoids through chemical functionalization with hydroxyl groups can lead to an enhancement of the molecular packing inside the carbon nanotubes in comparison to non-functionalized molecules. For larger diamondoids (such as, adamantane tetramers), we have not observed long-range ordering, but only a tendency of incomplete helical structural formation. © 2012 Materials Research Society.

Diffusion of hydroxyl ions from calcium hydroxide and Aloe vera pastes

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

The oxidation of p-phenylenediamine, an ingredient used for permanent hair dyeing purposes, leads to the formation of hydroxyl radicals: oxidative stress and DNA damage in human immortalized keratinocytes

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

High-Pressure Micellar Solutions of Polystyrene-block-polybutadiene and Polystyrene-block-polyisoprene in Propane Exhibit Cloud-Pressure Reduction and Distinct Micellization End Points

Micellar solutions of polystyrene-block-polybutadiene and polystyrene-block-polyisoprene in propane are found to exhibit significantly lower cloud pressures than the corresponding hypothetical nonmicellar solutions. Such a cloud-pressure reduction indicates the extent to which micelle formation enhances the apparent diblock solubility in near-critical and hence compressible propane. Concentration-dependent pressure-temperature points beyond which no micelles can be formed, referred to as the micellization end points, are found to depend on the block type, size, and ratio. The cloud-pressure reduction and the micellization end point measured for styrene-diene diblocks in propane should be characteristic of all amphiphilic diblock copolymer solutions that form micelles in compressible solvents.

Effect of amino-terminated substrates onto surface properties of cellulose esters and their interaction with lectins

Films of cellulose acetate butyrate (CAB) and carboxymethylcellulose acetate butyrate (CMCAB) were deposited from ethyl acetate solutions onto bare silicon wafers (Si/SiO2) or amino-terminated surfaces (APS) by means of equilibrium adsorption. All surfaces were characterized by means of ellipsometry, atomic force microscopy (AFM) and contact angle measurements. The presence of amino groups on the support surface favored the adsorption of CAB and CMCAB, inducing the orientation almost polar groups to the surface and the exposition of alkyl group to the air. Such molecular orientation caused increase of the dispersive component of surface energy (gamma(d)(s)) and decrease of the polar component of surface energy (gamma(p)(s)) of cellulose esters in comparison to those values determined for films deposited onto bare Si/SiO2 wafers. Adsorption behavior of jacalin or concanavalin A onto CAB and CMCAB films was also investigated. The adsorbed amounts of lectins were more pronounced on cellulose esters with high (gamma(p)(s)) and total surface energy (gamma(t)(s)) values. (C) 2011 Elsevier B.V. All rights reserved.

Hydroxyl scavenging activity accounts for differential antioxidant protection of Plantago major against oxidative toxicity in isolated rat liver mitochondria

Objectives The aim of this work was to study the effects of P. major against the oxidative damage of isolated rat liver mitochondria. Methods The extracts were obtained using methanol (MeOH), ethyl acetate (EAc), dichloromethane (DCM), and hexane (Hex) as solvents. Key findings Hex, DCM, and EAc totally, and MeOH partially, inhibited ROS generation and lipid peroxidation of membranes induced by Fe2+ or t-BOOH. However, only MeOH was able to prevent the t-BOOH-induced glutathione and NAD(P)H oxidation. All extracts chelated Fe2+ and reduced DPP Hradicals. EPR analysis revealed that P. major exhibited potent scavenger activity for hydroxyl radicals. Conclusions The potent antioxidant activity exhibited by P. major was able to prevent oxidative mitochondrial damage, contributing to the understanding of its hepatoprotective action against ROS-mediated toxicity.

Self assembled monolayers for engineering of structured inorganic materials in the micrometer and submicrometer range

Deutsch:In der vorliegenden Arbeit konnten neue Methoden zur Synthese anorganischer Materialien mit neuartiger Architektur im Mikrometer und Nanometer Maßstab beschrieben werden. Die zentrale Rolle der Formgebung basiert dabei auf der templatinduzierten Abscheidung der anorganischen Materialien auf selbstorganisierten Monoschichten. Als Substrate eignen sich goldbedampfte Glasträger und Goldkolloide, die eine Mittelstellung in der Welt der Atome bzw. Moleküle und der makroskopischen Welt der ausgedehnten Festkörper einnehmen. Auf diesen Substraten lassen sich Thiole zu einer monomolekularen Schicht adsorbieren und damit die Oberflächeneigenschaften des Substrates ändern. Ein besonderer Schwerpunkt bei dieser Arbeit stellt die Synthese speziell auf die Bedürfnisse der jeweiligen Anwendung ausgerichteten Thiole dar.Im ersten Teil der Arbeit wurden goldbedampfte Glasoberflächen als Template verwendet. Die Abscheidung von Calciumcarbonat wurde in Abhängigkeit der Schichtdicke der adsorbierten Monolage untersucht. Aragonit, eine der drei Hauptphasen des Calciumcarbonat Systems, wurde auf polyaromatischen Amid - Oberflächen mit Schichtdicken von 5 - 400 nm Dicke unter milden Bedingung abgeschieden. Die einstellbaren Parameter waren dabei die Kettenlänge des Polymers, der w-Substituent, die Bindung an die Goldoberfläche über Verwendung verschiedener Aminothiole und die Kristallisationstemperatur. Die Schichtdickeneinstellung der Polymerfilme erfolgte hierbei über einen automatisierten Synthesezyklus.Titanoxid Filme konnten auf Oberflächen strukturiert werden. Dabei kam ein speziell synthetisiertes Thiol zum Einsatz, das die Funktionalität einer Styroleinheit an der Oberflächen Grenze als auch eine Möglichkeit zur späteren Entfernung von der Oberfläche in sich vereinte. Die PDMS Stempeltechnik erzeugte dabei Mikrostrukturen auf der Goldoberfläche im Bereich von 5 bis 10 µm, die ihrerseits über die Polymerisation und Abscheidung des Polymers in den Titanoxid Film überführt werden konnten. Drei dimensionale Strukturen wurden über Goldkolloid Template erhalten. Tetraethylenglykol konnte mit einer Thiolgruppe im Austausch zu einer Hydroxylgruppe monofunktionalisiert werden. Das erhaltene Molekül wurde auf kolloidalem Gold selbstorganisiert; es entstand dabei ein wasserlösliches Goldkolloid. Die Darstellung erfolgte dabei in einer Einphasenreaktion. Die so erhaltenen Goldkolloide wurden als Krstallisationstemplate für die drei dimensionale Abscheidung von Calciumcarbonat verwendet. Es zeigte sich, dass Glykol die Kristallisation bzw. den Habitus des krsitalls bei niedrigem pH Wert modifiziert. Bei erhöhtem pH Wert (pH = 12) jedoch agieren die Glykol belegten Goldkolloide als Template und führen zu sphärisch Aggregaten. Werden Goldkolloide langkettigen Dithiolen ausgesetzt, so führt dies zu einer Aggregation und Ausfällung der Kolloide aufgrund der Vernetzung mehrer Goldkolloide mit den Thiolgruppen der Alkyldithiole. Zur Vermeidung konnte in dieser Arbeit ein halbseitig geschütztes Dithiol synthetisiert werden, mit dessen Hilfe die Aggregation unterbunden werden konnte. Das nachfolgende Entschützten der Thiolfunktion führte zu Goldkolloiden, deren Oberfläche Thiol funktionalisiert werden konnte. Die thiolaktiven Goldkolloide fungierten als template für die Abscheidung von Bleisulfid aus organisch/wässriger Lösung. Die Funktionsweise der Schutzgruppe und die Entschützung konnte mittels Plasmonenresonanz Spektroskopie verdeutlicht werden. Titanoxid / Gold / Polystyrol Komposite in Röhrenform konnten synthetisiert werden. Dazu wurde ein menschliches Haar als biologisches Templat für die Formgebung gewählt.. Durch Bedampfung des Haares mit Gold, Assemblierung eines Stryrolmonomers, welches zusätzlich eine Thiolfunktionalität trug, Polymerisation auf der Oberfläche, Abscheidung des Titanoxid Films und anschließendem Auflösen des biologischen Templates konnte eine Röhrenstruktur im Mikrometer Bereich dargestellt werden. Goldkolloide fungierten in dieser Arbeit nicht nur als Kristallisationstemplate und Formgeber, auch sie selbst wurden dahingehend modifiziert, dass sie drahtförmige Agglormerate im Nanometerbereich ausbilden. Dazu wurden Template aus Siliziumdioxid benutzt. Zum einen konnten Nanoröhren aus amorphen SiO2 in einer Sol Gel Methode dargestellt werden, zum anderen bediente sich diese Arbeit biologischer Siliziumoxid Hohlnadeln aus marinen Schwämmen isoliert. Goldkolloide wurden in die Hohlstrukturen eingebettet und die Struktur durch Ausbildung von Kolloid - Thiol Netzwerken mittels Dithiol Zugabe gefestigt. Die Gold-Nanodrähte im Bereich von 100 bis 500 nm wurden durch Auflösen des SiO2 - Templates freigelegt.

Tropospheric photochemistry of ozone, its precursors and the hydroxyl radical

Zusammenfassung Ein 3-dimensionales globales Modell der unterenAtmosphäre wurde für die Untersuchung derOzonchemie, sowie der Chemie des Hydroxylradikals (OH) undwichtiger Vorläufersubstanzen, wie reaktiverStickstoffverbindungen und Kohlenwasserstoffe, verwendet.Hierfür wurde die Behandlung vonNicht-Methan-Kohlenwasserstoffen (NMKW) hinzugefügt,was auch die Entwicklung einer vereinfachten Beschreibungihrer Chemie, sowie die Erfassung von Depositionsprozessenund Emissionen erforderte. Zur Lösung der steifengewöhnlichen Differentialgleichungen der Chemie wurdeeine schnelles Rosenbrock-Verfahren eingesetzt, das soimplementiert wurde, dass die Modell-Chemie fürzukünftige Studien leicht abgeändert werden kann. Zur Evaluierung des Modells wurde ein umfangreicherVergleich der Modellergebnisse mit Bodenmessungen, sowieFlugzeug-, Sonden- und Satelliten-Daten durchgeführt.Das Modell kann viele Aspekte der Beobachtungen derverschieden Substanzen realistisch wiedergeben. Es wurdenjedoch auch einige Diskrepanzen festgestellt, die Hinweiseauf fehlerhafte Emissionsfelder oder auf die Modell-Dynamikund auch auf fehlende Modell-Chemie liefern. Zur weiteren Untersuchung des Einflusses verschiedenerStoffgruppen wurden drei Läufe mit unterschiedlichkomplexer Chemie analysiert. Durch das Berücksichtigender NMKW wird die Verteilung mehrerer wichtiger Substanzensignifikant beeinflusst, darunter z.B. ein Anstieg desglobalen Ozons. Es wurde gezeigt, dass die biogene SubstanzIsopren etwa die Hälfte des Gesamteffekts der NMKWausmachte (mehr in den Tropen, weniger anderswo). In einer Sensitivitätsstudie wurden die Unsicherheitenbei der Modellierung von Isopren weitergehend untersucht.Dabei konnte gezeigt werden, dass die Unsicherheit beiphysikalischen Aspekten (Deposition und heterogene Prozesse)ebenso groß sein kann, wie die aus dem chemischenGasphasen-Mechanismus stammende, welche zu globalbedeutsamen Abweichungen führte. Lokal können sichnoch größere Abweichungen ergeben. Zusammenfassend kann gesagt werden, dass die numerischenStudien dieser Arbeit neue Einblicke in wichtige Aspekte derPhotochemieder Troposphäre ergaben und in Vorschläge fürweiter Studien mündeten, die die wichtigsten gefundenenUnsicherheiten weiter verringern könnten.

Nanostructuring by templated synthesis of nanowires and controlled crystallization of calcium phosphate on self-assembled monolayers

The idea was to obtain nanowires in a chemical laboratory under convenient and simple conditions by employing templates. Thus it was possible to produce nanochains by interlinking of gold colloids synthesized by the two-phase-method of M. Brust with by making use of vanadiumoxide nanotubes as template. The length of the resulting nanowires is varying between 1100 nm and 200 nm with a diameter of about 16 nm. Due to a flexible linker the obtained nanowires are not completely rigid. These unique structural features could make them interesting objects for structuring and assembling in the nanoscale range. Another way to produce gold nanowires was realized by a two-step surface metallization procedure, using type I collagen fibres as a template. Gold colloids were used to label the collagen fibres by direct electrostatic interaction, followed by growth steps to enhance the size of the adsorbed colloidal gold crystals, resulting in a complete metallization of the template surface. The length of the resulting gold nanowires reaches several micrometers, with a diameter ~ 100 to 120 nm. To gain a deeper insight into the process of biomineralization the cooperative effect of self-assembled monolayers as substrate and a soluble counterpart on the nucleation and crystal growth of calcium phosphate was studied by diffusion techniques with a pH switch as initiator. As soluble component Perlucin and Nacrein were used. Both are proteins originally extracted from marine organisms, the first one from the Abalone shell and the second one from oyster pearls. Both are supposed to facilitate the calcium carbonate formation in vivo. Studies with Perlucin revealed that this protein shows a clear cooperative effect at a very low concentration with a hydrophobic surface promoting the calcium phosphate precipitation resulting in a sponge like structure of hydroxyapatite. The Perlucin molecule is very flexible and is unfolded by adsorbing to the hydrophobic surface and uncovers its active side. Hydrophilic surfaces did not have a deeper impact. Studies with Nacrein as additive have shown that the protein stabilizes octacalcium phosphate at room temperature on carboxylic self-assembled monolayer and at 34 °C on all other employed surfaces by interaction with the mineral. On the hydroxyl-, alkyl-, and amin-terminated self-assembled monolayers at room temperature the octacalcium phosphate get transformed to hydroxyapatite. Main analytical techniques which are used in this work are transmission electron microscopy, high resolution scanning electron microscopy, surface plasmon resonance spectroscopy, atomic force microscopy, Raman micro-spectroscopy and quartz crystal microbalance.

Do Hydroxyl Radical−Water Clusters, OH(H2O)n, n = 1−5, Exist in the Atmosphere?

It has been speculated that the presence of OH(H2O)n clusters in the troposphere could have significant effects on the solar absorption balance and the reactivity of the hydroxyl radical. We have used the G3 and G3B3 model chemistries to model the structures and predict the frequencies of hydroxyl radical/water clusters containing one to five water molecules. The reaction between hydroxyl radical clusters and methane was examined as a function of water cluster size to gain an understanding of how cluster size affects the hydroxyl radical reactivity.

Thermodynamics of the Hydroxyl Radical Addition to Isoprene

Oxidation of isoprene by the hydroxyl radical leads to tropospheric ozone formation. Consequently, a more complete understanding of this reaction could lead to better models of regional air quality, a better understanding of aerosol formation, and a better understanding of reaction kinetics and dynamics. The most common first step in the oxidation of isoprene is the formation of an adduct, with the hydroxyl radical adding to one of four unsaturated carbon atoms in isoprene. In this paper, we discuss how the initial conformations of isoprene, s-trans and s-gauche, influences the pathways to adduct formation. We explore the formation of pre-reactive complexes at low and high temperatures, which are often invoked to explain the negative temperature dependence of this reaction’s kinetics. We show that at higher temperatures the free energy surface indicates that a pre-reactive complex is unlikely, while at low temperatures the complex exists on two reaction pathways. The theoretical results show that at low temperatures all eight pathways possess negative reaction barriers, and reaction energies that range from −36.7 to −23.0 kcal·mol−1. At temperatures in the lower atmosphere, all eight pathways possess positive reaction barriers that range from 3.8 to 6.0 kcal·mol−1 and reaction energies that range from −28.8 to −14.4 kcal·mol−1.