Indium-111 labeled gold nanoparticles for in-vivo molecular targeting.

The present report describes the synthesis and biological evaluation of a molecular imaging platform based on gold nanoparticles directly labeled with indium-111. The direct labeling approach facilitated radiolabeling with high activities while maintaining excellent stability within the biological environment. The resulting imaging platform exhibited low interference of the radiolabel with targeting molecules, which is highly desirable for in-vivo probe tracking and molecular targeted tumor imaging. The indium-111 labeled gold nanoparticles were synthesized using a simple procedure that allowed stable labeling of the nanoparticle core with various indium-111 activities. Subsequent surface modification of the particle cores with RGD-based ligands at various densities allowed for molecular targeting of the αvß3 integrin in-vitro and for molecular targeted imaging in human melanoma and glioblastoma models in-vivo. The results demonstrate the vast potential of direct labeling with radioisotopes for tracking gold nanoparticles within biological systems.

Long Distance Electron Transfer at the Metal/Alkanethiol/Ionic Liquid Interface

The rate constants of simple electron transfer (ET) reactions in room temperature ionic liquids (ILs) available now are rather high, typically at the edge of experimental accuracy. To consider ET phenomena in these media in view of theory developed earlier for molecular solvents, it is crucial to provide quantitative comparison of experimental kinetic data for certain reactions. We report this comparison for ferrocene/ferrocenium reaction. The ET distance is fixed by Au surface modification by alkanethiol self-assembled monolayers, which were characterized by in situ scanning tunneling microscopy. The dependence of ln kapp on barrier thickness in the range of ca. 6–20 Å is linear, with a slope typical for the same plots in aqueous media. This result confirms diabatic mode of Fc oxidation at long distance. The data for shorter ET distances point to the adiabatic regime of ET at a bare gold surface, although more detailed computational studies are required to justify this conclusion.

Desenvolvimento de eletrodos de ouro modificados com camadas auto-arranjadas de tióis para formação in situ de nanopartículas de ouro

Eletrodos de ouro foram utilizados para preparação de eletrodos modificados com monocamadas auto arranjadas de tióis. A limpeza do substrato metálico é fundamental para que a arquitetura molecular superficial possa ser efetuada com boa estabilidade e reprodutibilidade, além de fornecer dados utilizados no cálculo de área ativa, necessários na normalização dos valores de recobrimento superficial obtidos nas determinações de dessorção do agente modificador interno, o ácido 3-mercaptopropiônico. Os eletrodos modificados consistiram no recobrimento de transdutores de ouro com ácido 3-mercaptopropiônico através da imersão do eletrodo de Au em solução 25 mmolL-1 deste composto e, em seguida, com moléculas de cisteína, através da imersão do eletrodo de Au/3-MPA em solução 0,1 molL-1 deste composto, originando um sensor do tipo Au/3-MPA/CSH. As moléculas de cisteína foram utilizadas como agente redutor para obtenção de nanopartículas de Au na superfície do eletrodo modificado, através da aplicação de 20 µL de solução de HAuCl4. Após a confirmação da ausência do par tiólico superficial responsável pela redução das nanopartículas, o eletrodo Au/3-MPA/CSH/AuNp foi utilizado na determinação de peróxido de hidrogênio em soluções de concentrações crescentes em tampão fosfato 0,1 molL-1 pH 7,2.

Avaliação do processamento por atrito linear em chapas da liga de titânio Ti-6Al-4V.

Esta tese tem por objetivo a aplicação do processamento por atrito linear na liga de titânio Ti-6Al-4V. Derivado da solda por atrito linear, é um processo recente desenvolvido na década de 90 para união de alumínio. Sua aplicação em outros tipos de materiais como aços e ligas de alto desempenho, em especial o titânio, tem interessado a industria. A metodologia utilizada nesta tese para avaliar o processamento por atrito linear, consistiu na execução de ensaios mecânicos de tração em condições mistas em chapas da liga de titânio Ti-6Al-4V. A máquina utilizada para o processamento das chapas foi um centro de usinagem CNC convencional, adaptado com dispositivos especiais. Além dos ensaios de tração em condições mistas, foram executadas medições de microdurezas nas regiões atingidas pelo processo, avaliação das microestruturas resultantes e medições de tensão residual para uma caracterização mais ampla do processo. As microestruturas na região processada são caracterizadas por uma estrutura totalmente transformada. As temperaturas de pico na região processada excederam a temperatura -transus durante o processamento e a transformação da fase + ocorreu durante a fase de resfriamento. A transformação da fase para resultou na formação de agulhas de fase nos contornos e pelo interior dos grãos da fase . Pequenas regiões com estrutura equiaxial de grãos ( globular) foram observados na zona de processamento. A abordagem dos resultados quantitativos foi feita de forma estatística, visando identificar os parâmetros de maior interação com os resultados observados. Foi identificado nesta tese que a rotação da ferramenta apresentou a maior influência nos resultados de tensão residual, microdureza e tensão de escoamento. Uma importante contribuição à modelagem da tensão de escoamento para materiais anisotrópicos é proposta, baseado em um critério de escoamento ortotrópico. Equações complementares baseadas nos testes mistos de tração e cisalhamento são propostas para modificar o modelo ortotrópico. O intuito deste modelo é indicar em que condições o material tem seu regime de escoamento atingido, podendo servir de base para simulações práticas de peças em condições similares.

Quaternary ammonium-functionalized silica sorbents for the solid-phase extraction of aromatic amines under normal phase conditions

Quaternary ammonium-functionalized silica materials were synthesized and applied for solid-phase extraction (SPE) of aromatic amines, which are classified as priority pollutants by US Environmental Protection Agency. Hexamethylenetetramine used for silica surface modification for the first time was employed as SPE sorbent under normal phase conditions. Hexaminium-functionalized silica demonstrated excellent extraction efficiencies for o-toluidine, 4-ethylaniline and quinoline (recoveries 101–107%), while for N,N-dimethylaniline and N-isopropylaniline recoveries were from low to moderate (14–46%). In addition, the suitability of 1-alkyl-3-(propyl-3-sulfonate) imidazolium-functionalized silica as SPE sorbent was tested under normal phase conditions. The recoveries achieved for the five aromatic amines ranged from 89 to 99%. The stability of the sorbent was evaluated during and after 150 extractions. Coefficients of variation between 4.5 and 10.2% proved a high stability of the synthesized sorbent. Elution was carried out using acetonitrile in the case of hexaminium-functionalized silica and water for 1-alkyl-3-(propyl-3-sulfonate) imidazolium-functionalized silica sorbent. After the extraction the analytes were separated and detected by liquid chromatography ultraviolet detection (LC-UV). The retention mechanism of the materials was primarily based on polar hydrogen bonding and π–π interactions. Comparison made with activated silica proved the quaternary ammonium-functionalized materials to offer different selectivity and better extraction efficiencies for aromatic amines. Finally, 1-alkyl-3-(propyl-3-sulfonate) imidazolium-functionalized silica sorbent was successfully tested for the extraction of wastewater and soil samples.

Novel silica membrane material for molecular sieve applications

Development of new silica membranes properties, e.g., molecular sieving properties, has been increasingly gaining importance in the last few years. A novel unsupported silica membrane, referred to as hydrophobic metal-doped silica, was developed by cobalt-doping within the organic templated silica matrix. The novel material was prepared by the acid-catalyzed hydrolysis and condensation process of tetraethylorthosilicate (TEOS) and methyltriethoxysilane (MTES), which is the precursor for methyl ligand covalently bounded to the silica matrix. The synthesis and surface properties of the novel unsupported silica membrane as well as the unsupported blank silica and modified silica membranes were revealed by surface and microstructural techniques, such as water contact angle measurement, FTIR, X-ray, Solid-state 29Si MAS NMR, TGA and N2 and CO2 adsorption measurements. The results showed that the thermal stability of the organic templated silica matrix was enhanced by cobalt-doping process. A hydrophobic microporous silica membrane material with high thermal stability up to ∼560 °C in oxidizing atmosphere and a narrow pore size distribution centered at 1.1 nm was obtained. Therefore, a novel precursor material for molecular sieve silica membranes applications has been achieved and developed.