Photochromism of the complex between 40-(2-hydroxyethoxy)-7-hydroxyflavylium and b-cyclodextrin, studied by 1H NMR, UVeVis, continuous irradiation and circular dichroism

1st International Caparica Conference on Chromogenic and Emissive Materials

Combined Use of NMR, LC-ESIMS and Antifungal Tests for Rapid Detection of Bioactive Lipopeptides Produced by Bacillus

The science and technology interact with the art in several ways. Biotechnological coupled with analytical approaches can play an important role in protecting and preserving cultural heritage for future generations. Many microorganisms influenced by environmental conditions are the main responsible for biological contamination in built heritage. Biocides based on chemical compounds have been used to mitigate this problem. Thus, it is vitally important to develop proper remediation actions based on environmentally innocuous alternative. Bacillus specie is emerging as an optimistic alternative for built heritage treatment due to their capacity to produce secondary metabolites with antagonistic activities against many fungal pathogens. Therefore, the intent of this work was to access a rapid evaluation of antifungal potential of bioactive metabolites produced by Bacillus strains and simultaneously their characterization using spectroscopic (NMR) and chromatographic techniques (LCESI- MS). The high antifungal activity obtained for Bacillus sp. active compounds produced in this study confirms the great potential to suppress biodeteriogenic fungi growth on historical artworks. Additionally, the proposed methodology allowed to access bioactive metabolites produced without need of the laborious total previous isolation and could be used as a viable alternative to be employed for screening and production of new green biocides.

Insights into (S)-rivastigmine inhibition of butyrylcholinesterase (BuChE): Molecular docking and saturation transfer difference NMR (STD-NMR)

Rivastigmine is a very important drug prescribed for the treatment of Alzheimer's disease (AD) symptoms. It is a dual inhibitor, in that it inhibits both acetylcholinesterase (AChE) and butyrylcholinesterase (BuChE). For our screening program on the discovery of new rivastigmine analogue hits for human butyrylcholinesterase (hBuChE) inhibition, we investigated the interaction of this inhibitor with BuChE using the complimentary approach of the biophysical method, saturation transfer difference (STD)-NMR and molecular docking. This allowed us to obtain essential information on the key binding interactions between the inhibitor and the enzyme to be used for screening of hit compounds. The main conclusions obtained from this integrated study was that the most dominant interactions were (a) H-bonding between the carbamate carbonyl of the inhibitor and the NH group of the imidazole unit of H434, (b) stacking of the aromatic unit of the inhibitor and the W82 aromatic unit in the choline binding pocket via pi-pi interactions and (c) possible CH/pi interactions between the benzylic methyl group and the N-methyl groups of the inhibitor and W82 of the enzyme.

Use of chemometrics to characterize tropical wines from different vintages and grape cultivars according to the 1H NMR spectroscopy data.

2011

Sequential exhaustive extraction of a Mollisol soil, and characterizations of humic components, including humin, by solid and solution state NMR.

A comprehensive sequential extraction procedure was applied to isolate soil organic components using aqueous solvents at different pH values, base plus urea (base-urea), and finally dimethylsulfoxide (DMSO) plus concentrated H2SO4 (DMSO-acid) for the humin-enriched clay separates. The extracts from base-urea and DMSO-acid would be regarded as 'humin' in the classical definitions. The fractions isolated from aqueous base, base-urea and DMSO-acid were characterized by solid and solution state NMR spectroscopy. The base-urea solvent system isolated ca. 10% (by mass) additional humic substances. The combined base-urea and DMSO-acid solvents isolated ca. 93% of total organic carbon from the humin-enriched fine clay fraction (<2 ?m). Characterization of the humic fractions by solid-state NMR spectroscopy showed that oxidized char materials were concentrated in humic acids isolated at pH 7, and in the base-urea extract. Lignin-derived materials were in considerable abundance in the humic acids isolated at pH 12.6. Only very small amounts of char-derived structures were contained in the fulvic acids and fulvic acids-like material isolated from the base-urea solvent. After extraction with base-urea, the 0.5 m NaOH extract from the humin-enriched clay was predominantly composed of aliphatic hydrocarbon groups, and with lesser amounts of aromatic carbon (probably including some char material), and carbohydrates and peptides. From the combination of solid and solution-state NMR spectroscopy, it is clear that the major components of humin materials, from the DMSO-acid solvent, after the exhaustive extraction sequence, were composed of microbial and plant derived components, mainly long-chain aliphatic species (including fatty acids/ester, waxes, lipids and cuticular material), carbohydrate, peptides/proteins, lignin derivatives, lipoprotein and peptidoglycan (major structural components in bacteria cell walls). Black carbon or char materials were enriched in humic acids isolated at pH 7 and humic acids-like material isolated in the base-urea medium, indicating that urea can liberate char-derived material hydrogen bonded or trapped within the humin matrix.

Metabolic fingerprint of açaí (Euterpe oleracea) berry pulp using 1H NMR spectroscopy and chemometric analysis.

Portanto, o objetivo deste trabalho foi avaliar a influência de diferentes cultivares e sazonalidade do açaí utilizando a técnica de 1H NMR para criação de perfis de impressão digital associada a métodos quimiométricos, obtidos a partir de frutos geneticamente modificados (cultivada no controle agronômico) e o comércio na cidade de Belém

1H NMR Relaxation Characterization Of Hydrates

To distinguish the components of NMR signals from hydrated materials and to monitor their evolution after the addition of water to the powders, during the first two days of hydration. To implement the 3 Tau Model in a MATLAB script, called 3TM, provided with a Graphical User Interface (GUI), to easily use the 3 Tau Model with NMRD profiles. The 3 Tau Model, developed a few years ago is used for interpreting the dispersion (NMRD profiles, dependence on the Larmor frequency) of the longitudinal relaxation times, for liquids confined in porous media. This model describes the molecular dynamics of confined molecules by introducing three characteristic correlation times and additional outputs.

Stratificazione di metalli ed ormoni in blubber e melone di Stenella coeruleoalba e correlazione con lo stato di salute degli animali

L’immissione di sostanze chimiche nell'ambiente marino è fonte di grandi preoccupazioni in tutto il mondo e in particolare nel Mar Mediterraneo, un bacino semichiuso in cui si concentrano forti pressioni demografiche, urbane e industriali. I cetacei sono suscettibili allo stress chimico e tendono ad accumulare nei propri tessuti corporei grandi quantità di contaminanti tossici come i metalli pesanti. Il presente lavoro si è concentrato sulla possibile relazione tra gli elementi traccia (Hg, As, Cu, Cd, Se, Pb) e gli ormoni (T3, T4, cortisolo) individuati nel blubber e nel melone di Stenella coeruleoalba. I 34 individui analizzati sono stati trovati spiaggiati lungo le coste di Liguria, Campania e Calabria tra il 2014 e il 2019. Per i metalli pesanti si è fatta una digestione acida a microonde dei tessuti e infine una spettroscopia di emissione al plasma (ICP-OES). Per l’analisi degli ormoni è stato eseguito il test ELISA. Lo studio ha rivelato la validità delle matrici impiegate, blubber e melone, nella ricerca degli elementi prestabiliti. Non si evidenziano tuttavia significative differenze nei livelli di metalli e di ormoni in funzione della profondità di campionamento nel blubber. Sono però stati osservati delle interessanti relazioni tra i contaminanti e lo stato di salute degli animali che hanno confermato il potenziale immunotossico dei metalli pesanti. Quindi, si può ritenere che la presente ricerca abbia dimostrato come il monitoraggio non invasivo di blubber da specie altamente protette può fornire valide informazioni relativamente al loro stato di salute e di esposizione a contaminanti. Una conoscenza più approfondita degli effetti dei metalli pesanti sull’omeostasi ormonale per riuscire a stabilire una relazione dose – effetto, e di come questa relazione poi si rifletta sullo stato di salute dell’animale, risulta di fondamentale importanza nell’ottica di attuazione di piani di conservazione della specie minacciata.

A single-sided NMR approach to study structural differences of bovine articular tissue

This thesis work has been developed in collaboration between the Department of Physics and Astronomy of the University of Bologna and the IRCCS Rizzoli Orthopedic Institute during an internship period. The study aims to investigate the sensitivity of single-sided NMR in detecting structural differences of the articular cartilage tissue and their correlation with mechanical behavior. Suitable cartilage indicators for osteoarthritis (OA) severity (e.g., water and proteoglycans content, collagen structure) were explored through four NMR parameters: T2, T1, D, and Slp. Structural variations of the cartilage among its three layers (i.e., superficial, middle, and deep) were investigated performing several NMR pulses sequences on bovine knee joint samples using the NMR-MOUSE device. Previously, cartilage degradation studies were carried out, performing tests in three different experimental setups. The monitoring of the parameters and the best experimental setup were determined. An NMR automatized procedure based on the acquisition of these quantitative parameters was implemented, tested, and used for the investigation of the layers of twenty bovine cartilage samples. Statistical and pattern recognition analyses on these parameters have been performed. The results obtained from the analyses are very promising: the discrimination of the three cartilage layers shows very good results in terms of significance, paving the way for extensive use of NMR single-sided devices for biomedical applications. These results will be also integrated with analyses of tissue mechanical properties for a complete evaluation of cartilage changes throughout OA disease. The use of low-priced and mobile devices towards clinical applications could concern the screening of diseases related to cartilage tissue. This could have a positive impact both economically (including for underdeveloped countries) and socially, providing screening possibilities to a large part of the population.

Characterization of first sorption cycle of white Portland cement by 1H NMR

The work carried out is focused on the exploration of processes occurring in cement materials during sorption cycles by using Nuclear Magnetic Resonance (NMR) relaxometry. Long (months) and short (days-weeks) sorption cycles of cement materials were explored. The long cycle consists of around 6 months of drying and re-wetting cement samples of different sizes and water-to-cement (w/c) ratios in a homemade relative humidity (RH) chamber. Short cycles were performed by drying samples of different sizes and w/c ratios in the oven at 60 ˚C and re-wetting underwater. Different NMR techniques, such as one- and two-dimensional relaxometry and solid-signal analyses, were used to study the samples. Firstly, by the interpretation of quasi-continuous distributions of T2 relaxation time, we demonstrated that some reversible and irreversible changes concerning smaller porosity happened during the first sorption cycle. Secondly, using 2D NMR and a new 2D NMR inversion algorithm we showed preliminary results on the cement T1-T2 maps. Data obtained during sorption processes indicated possible water exchange between different pore populations inside the cement samples. Thirdly, the solid structure of cement samples was qualitatively investigated with T1 measurements and, as far as we know, for the first time interpreted with the Pake-Doublet theory. Changes in the solid structure were observed. Precisely variations of the amount of Ettringite during drying/wetting were proposed to take place. Finally, a work on NMR single-sided equipment design for in situ cement investigation was shown. The multi-cubic-blocks magnet structure design was performed using different specific CAD software, and the magnetic fields generated by RF coils of different geometries were investigated using a customized Matlab script. The single-sided NMR instrument equipped with the designed single-sided magnet and coil was built by the ERICA partner company MR Solutions (Abingdon, UK), and the preliminary results resultsated the correctness of the developed design.

Modellazione sperimentale e numerica del comportamento delle interfacce tra sabbia e acciaio

Nell’analisi del comportamento delle fondazioni profonde, è cruciale comprendere la relazione che governa il legame sforzo-deformazione quando si innesca uno scorrimento relativo tra il terreno e altri materiali di costruzione. Quando tra terreno e struttura insorge uno scorrimento relativo, vi è la formazione di una zona denominata “banda di taglio”, essa è una porzione di terreno costituita da un sottile strato posto a diretto contatto con la superficie di un materiale avente caratteristiche meccaniche differenti. L'interazione struttura-terreno avviene a causa della mobilitazione di una forza agente in direzione tangenziale alla superficie di contatto tra i due mezzi. Lo studio dei problemi d'interfaccia è rilevante per tutte quelle strutture la cui resistenza allo scorrimento risulta essere una componente predominante nei riguardi della risposta della fondazione nel suo complesso. Il presente lavoro di tesi ha come oggetto l’analisi sperimentale e la modellazione del comportamento meccanico della sabbia Rohsand 3152 a contatto con superfici d’acciaio di diversa ruvidezza. Tale tema di studio si inserisce in un più ampio programma di ricerca sullo studio del comportamento di pali battuti a punta aperta in terreni granulari sottoposti a sforzi assiali. L'obiettivo principale della tesi è quello di analizzare e interpretare i dati delle prove di laboratorio condotte su Rohsand 3152 e implementare un modello costitutivo elasto-plastico, capace di cogliere tutti gli aspetti che influenzano il comportamento d'interfaccia in condizioni di carico monotono.

Studio dell'anisotropia magnetica di bistrati ibridi ferromagnete-organico

L’anisotropia magnetica di film sottili ferromagnetici è un parametro fondamentale nel campo della spintronica. Recenti lavori hanno dimostrato che la formazione di un’interfaccia tra film sottili ferromagnetici e materiali organici è in grado di modificare, l’anisotropia magnetica del costituente inorganico. Questa specifica interfaccia è stata definita spinterface ed è di grande interesse in un’ottica di ingegnerizzazione delle proprietà magnetiche di dispositivi spintronici. Pertanto, in questo lavoro di tesi ho analizzato l’anisotropia magnetica di un film policristallino di Cobalto ricoperto da una molecola organica largamente utilizzata in dispositivi spintronici e optoelettronici, la Gallio-chinolina (Gaq3), con l’obiettivo di verificare il ruolo della molecola nella definizione delle proprietà magnetiche dello strato di Cobalto. Per valutare l’impatto della formazione di spinterface, ho confrontato i risultati sperimentali con quelli ottenuti per un bistrato di riferimento Cobalto/Alluminio (Co/Al). Per comprendere i risultati sperimentali introdurrò nel primo capitolo i concetti fondamentali del magnetismo di film sottili, in particolare i vari contributi di anisotropia magnetica, il concetto di dominio magnetico e il modello di Stoner Wohlfarth. Il secondo capitolo verrà dedicato alla descrizione del concetto di spinterface e come questa interfaccia possa modificare le proprietà magnetiche dei film sottili. Nel terzo capitolo verranno descritte le tecniche di deposizione in Ultra Alto Vuoto con cui sono stati realizzati i bistrati Co/Gaq3 e Co/Al mentre nel quarto capitolo descriver`o il funzionamento del magnetometro MOKE, lo strumento con cui ho studiato l’anisotropia magnetica dei campioni prodotti. I dati sperimentali e la loro discussione saranno presentati nel quinto capitolo dove ho verificato la presenza di effetti di spinterface attraverso l’osservazione di un aumento della coercitività del campione Co/Gaq3.

Valutazione dello stato dell'acqua nei formaggi a diverso grado di salatura e stagionatura mediante TD-NMR

L’obiettivo iniziale di questo lavoro era quello di studiare il fenomeno della proteolisi nel formaggio, al variare del tempo di stagionatura e di salatura, mediante lo studio dello stato dell’acqua, con una metodica non distruttiva e innovativa per questa tematica: il TD-NMR. I formaggi oggetto di studio sono stati prodotti con un impianto pilota presente in Dipartimento, con lo stesso latte, nella stessa giornata e nelle medesime condizioni di caseificazione. Il primo passo è stato quello di assegnare un nome alle 4 popolazioni di protoni corrispondenti alle 4 curve esponenziali in cui si traducevano i risultati di T2. Dato che gli studi bibliografici consultati non erano concordi su questo aspetto e nessuno aveva svolto esperimenti che potessero confermare le supposizioni formulate, abbiamo proceduto all’analisi di un formaggio simile ai nostri campioni, addizionato di una soluzione dopante a base di Fe(III)Cl2. Questo passaggio ci ha permesso di identificare i tipi di molecole rappresentati dalle 4 popolazioni. Successivamente siamo stati in grado di fare ipotesi concrete sull’evoluzione dei risultati di T2 e intensità relativa al variare del tempo di stagionatura e di salatura. Dalle nostre osservazioni è emerso che è possibile correlare l’andamento di T2 e I a quello di diversi parametri che caratterizzano il formaggio. Le ipotesi emerse da questo studio sono solamente intuizioni preliminari riguardo l’impiego di questo metodo di analisi per il formaggio, che però ha la potenzialità di essere molto utile nella ricerca e anche nell’industria. Si tratta infatti di un metodo caratterizzato da estrema facilità nella preparazione dei campioni, che può essere adattato ad analisi non distruttive e che impiega uno strumento molto economico rispetto ad altri tipi di analisi NMR. Possiamo inoltre concludere che, avendo messo a punto questi aspetti di base, l’interpretazione dei dati sarà senz’altro più semplice rispetto ad altre analisi NMR.

The Applicability Of Ordered Mesoporous Sba-15 And Its Hydrophobic Glutaraldehyde-bridge Derivative To Improve Ibuprofen-loading In Releasing System.

The mesoporous SBA-15 silica with uniform hexagonal pore, narrow pore size distribution and tuneable pore diameter was organofunctionalized with glutaraldehyde-bridged silylating agent. The precursor and its derivative silicas were ibuprofen-loaded for controlled delivery in simulated biological fluids. The synthesized silicas were characterized by elemental analysis, infrared spectroscopy, (13)C and (29)Si solid state NMR spectroscopy, nitrogen adsorption, X-ray diffractometry, thermogravimetry and scanning electron microscopy. Surface functionalization with amine containing bridged hydrophobic structure resulted in significantly decreased surface area from 802.4 to 63.0 m(2) g(-1) and pore diameter 8.0-6.0 nm, which ultimately increased the drug-loading capacity from 18.0% up to 28.3% and a very slow release rate of ibuprofen over the period of 72.5h. The in vitro drug release demonstrated that SBA-15 presented the fastest release from 25% to 27% and SBA-15GA gave near 10% of drug release in all fluids during 72.5 h. The Korsmeyer-Peppas model better fits the release data with the Fickian diffusion mechanism and zero order kinetics for synthesized mesoporous silicas. Both pore sizes and hydrophobicity influenced the rate of the release process, indicating that the chemically modified silica can be suggested to design formulation of slow and constant release over a defined period, to avoid repeated administration.

Emergent Antiferromagnetism Out Of The Hidden-order" State In Uru2si2: High Magnetic Field Nuclear Magnetic Resonance To 40 T."

Very high field (29)Si-NMR measurements using a fully (29)Si-enriched URu(2)Si(2) single crystal were carried out in order to microscopically investigate the hidden order (HO) state and adjacent magnetic phases in the high field limit. At the lowest measured temperature of 0.4 K, a clear anomaly reflecting a Fermi surface instability near 22 T inside the HO state is detected by the (29)Si shift, (29)K(c). Moreover, a strong enhancement of (29)K(c) develops near a critical field H(c) ≃ 35.6 T, and the ^{29}Si-NMR signal disappears suddenly at H(c), indicating the total suppression of the HO state. Nevertheless, a weak and shifted (29)Si-NMR signal reappears for fields higher than H(c) at 4.2 K, providing evidence for a magnetic structure within the magnetic phase caused by the Ising-type anisotropy of the uranium ordered moments.