Highly conductive coatings of carbon black/silica composites obtained by a sol-gel process

Conductive submicronic coatings of carbon black (CB)/silica composites have been prepared by a sol-gel process and deposited by spray-coating on glazed porcelain tiles. Stable CB dispersions with surfactant were rheologically characterized to determine the optimum CB-surfactant ratio. The composites were analyzed by Differential Thermal and Thermogravimetric Analysis and Hg-Porosimetry. Thin coatings were thermally treated in the temperature range of 300-500degC in air atmosphere. The microstructure of the coatings was determined by scanning electron microscopy and the structure evaluated by confocal Raman spectroscopy. The electrical characterization of the samples was carried out using dc intensity-voltage curves. The coatings exhibit good adhesion, high density and homogeneous distribution of the conductive filler (CB) in the insulate matrix (silica) that protects against the thermal degradation of the CB nanoparticles during the sintering process. As consequence, the composite coatings show the lowest resistivity values for CB-based films reported in the literature, with values of ~7times10 -5Omegam.

Quinine doped hybrid sol-gel coatings for wave guiding and optical applications

Pure and quinine doped silica coatings have been prepared over sodalime glasses. The coatings were consolidated at low temperature (range 60-180 A degrees C) preserving optical activity of quinine molecule. We designed a device to test the guiding properties of the coatings. We confirmed with this device that light injected in pure silica coatings is guided over distances of meters while quinine presence induces isotropic photoluminescence. With the combined use of both type of coatings, it is possible to design light guiding devices and illuminate regions in glass elements without electronic circuits.

Aplicaciones basadas en las propiedades eléctricas y térmicas de recubrimientos de sílice-cb obtenidos por el método sol-gel

En los últimos años el interés en los recubrimientos obtenidos por sol-gel ha aumentado mucho en aplicaciones de protección y refuerzo de superficies contra la corrosión. Asimismo, el uso de polimorfos de carbono (nanofibras de carbono, grafeno, grafito...) para mejorar las propiedades mecánicas y conferirle propiedades conductoras a algunos materiales, también se ha desarrollado mucho en los últimos años. En trabajos previos se prepararon y estudiaron recubrimientos híbridos de sílice-CB obtenidos por el método sol-gel. Mediante el estudio de la microestructura y composición de estos recubrimientos (SEM, Raman, ATD-TG, y FT-IR) y de las propiedades eléctricas se obtuvo que en función la temperatura de sinterización de los recubrimientos, se podía controlar la respuesta eléctrica de los composites. Esto permite abrir enormemente el campo de aplicaciones, ya que para temperaturas de sinterización por debajo de 400ºC se consiguen resistividades del orden de 10-4Ωm, apropiadas para aplicaciones en dispositivos electrónicos, electrodos, apantallamiento de interferencias electromagnéticas y radiofreciencia, etc; mientras que para temperaturas de sinterización por encima de 400ºC, obtenemos recubrimientos más resistivos que pueden aplicarse como dispositivos calefactores, anticongelantes. Por tanto, el objetivo de este trabajo es desarrollar más profundamente estas aplicaciones, así como diseñar experimentos que demuestren las múltiples posibilidades que estos recubrimientos conductores obtenidos por sol-gel pueden aportar.

Technical note: Comparison of automated ribosomal intergenic spacer analysis (ARISA) and denaturing gradient gel electrophoresis (DGGE) to assess bacterial diversity in the rumen of sheep

The aim of this study was to compare automated ribosomal intergenic spacer analysis (ARISA) and denaturing gradient gel electrophoresis (DGGE) techniques to assess bacterial diversity in the rumen of sheep. Sheep were fed 2 diets with 70% of either alfalfa hay or grass hay, and the solid (SOL) and liquid (LIQ) phases of the rumen were sampled immediately before feeding (0 h) and at 4 and 8 h postfeeding. Both techniques detected similar differences between forages, with alfalfa hay promoting greater (P < 0.05) bacterial diversity than grass hay. In contrast, whereas ARISA analysis showed a decrease (P < 0.05) of bacterial diversity in SOL at 4 h postfeeding compared with 0 and 8 h samplings, no variations (P > 0.05) over the postfeeding period were detected by DGGE. The ARISA technique showed lower (P < 0.05) bacterial diversity in SOL than in LIQ samples at 4 h postfeeding, but no differences (P > 0.05) in bacterial diversity between both rumen phases were detected by DGGE. Under the conditions of this study, the DGGE was not sensitive enough to detect some changes in ruminal bacterial communities, and therefore ARISA was considered more accurate for assessing bacterial diversity of ruminal samples. The results highlight the influence of the fingerprinting technique used to draw conclusions on factors affecting ruminal bacterial diversity.

Sol-gel TiO2 nanoparticles prompt photocatalytic cement for pollution degradation

TiO2 nanoparticles (TiO2NPs) prepared by the sol–gel method have been incorporated to cement paste with the aim of creating a photocatalytic system capable of compensating, through degradation of hazardous molecules, the envi- ronmental impact associated to the production of the clinker. Doping was carried out at different mass ratios with TiO2NPs precursor solutions within a fresh ce- ment paste, which was then characterized using scanning electron microscopy (SEM). The photocatalytic performance was evaluated by the degradation of Methylene Blue (MB) using a 125W UV lamp as irradiating source. Main cement properties such as hydration degree and C-S-H content are affected by TiO2NPs doping level. Cement containing TiO2NPs exhibited an increasing photocatalytic activity for increasing doping, while the pure cement paste control could hardly degrade MB. The kinetics of the system where also studied and their second order behavior related to microstructural aspects of the system.

Peptide nucleic acid pre-gel hybridization: An alternative to Southern hybridization

We have found that it is possible to use labeled peptide nucleic acid (PNA)-oligomers as probes in pre-gel hybridization experiments, as an alternative for Southern hybridization. In this technique, the PNA probe is hybridized to a denatured DNA sample at low ionic strength and the mixture is loaded directly on to an electrophoresis system for size separation. Ensuing gel electrophoresis separates the single-stranded DNA fragments by length. The neutral backbone of PNA allows for hybridization at low ionic strength and imparts very low mobility to excess PNA. Detection of the bound PNA is possible by direct fluorescence detection with capillary electrophoresis, or the DNA/PNA hybrids can be blotted onto a membrane and detected with standard chemiluminescent techniques. Efficient single bp discrimination was achieved routinely using both capillary and slab-gel electrophoresis.

Gel catalysts that switch on and off

We report development of a polymer gel with a catalytic activity that can be switched on and off when the solvent composition is changed. The gel consists of two species of monomers. The major component, N-isopropylacrylamide, makes the gel swell and shrink in response to a change in composition of ethanol/water mixtures. The minor component, vinylimidazole, which is capable of catalysis, is copolymerized into the gel network. The reaction rate for catalytic hydrolysis of p-nitrophenyl caprylate was small when the gel was swollen. In contrast, when the gel was shrunken, the reaction rate increased 5 times. The activity changes discontinuously as a function of solvent composition, thus the catalysis can be switched on and off by an infinitesimal change in solvent composition. The kinetics of catalysis by the gel in the shrunken state is well described by the Michaelis–Menten formula, indicating that the absorption of the substrate by the hydrophobic environment created by the N-isopropylacrylamide polymer in the shrunken gel is responsible for enhancement of catalytic activity. In the swollen state, the rate vs. active site concentration is linear, indicating that the substrate absorption is not a primary factor determining the kinetics. Catalytic activity of the gel is studied for substrates with various alkyl chain lengths; of those studied the switching effect is most pronounced for p-nitrophenyl caprylate.

Detection of competing DNA structures by thermal gradient gel electrophoresis: from self-association to triple helix formation by (G,A)-containing oligonucleotides

Sequence-specific recognition of DNA can be achieved by triple helix-forming oligonucleotides that bind to the major groove of double-helical DNA. These oligonucleotides have been used as sequence-specific DNA ligands for various purposes, including sequence-specific gene regulation in the so-called ‘antigene strategy’. In particular, (G,A)-containing oligonucleotides can form stable triple helices under physiological conditions. However, triplex formation may be in competition with self-association of these oligonucleotides. For biological applications it would be interesting to identify the conditions under which one structure is favoured as compared to the other(s). Here we have directly studied competition between formation of a parallel (G,A) homoduplex and that of a triple helix by a 13 nt (G,A)-containing oligonucleotide. Temperature gradient gel electrophoresis allows simultaneous detection of competition between the two structures, because of their different temperature dependencies and gel electrophoretic mobilities, and characterisation of this competition.

An activity gel assay detects a single, catalytically active histone acetyltransferase subunit in Tetrahymena macronuclei.

Macronuclei of the ciliated protozoan Tetrahymena thermophila possess a histone acetyltransferase activity closely associated with transcription-related histone acetylation. Nothing definitive is known concerning the polypeptide composition of this activity in Tetrahymena or any comparable activity from any cellular source. An acetyltransferase activity gel assay was developed which identifies a catalytically active subunit of this enzyme in Tetrahymena. This activity gel assay detects a single polypeptide of 55 kDa (p55) in crude macronuclear extracts, as well as in column-purified fractions, which incorporates [3H]acetate from [3H]acetyl-CoA into core histone substrates polymerized directly into SDS polyacrylamide gels. p55 copurifies precisely with acetyltransferase activity through all chromatographic steps examined, including reverse-phase HPLC. Gel-filtration chromatography of this activity indicates a molecular mass of 220 kDa, suggesting that the native enzyme may consist of four identical subunits of 55 kDa. Furthermore, p55 is tightly associated with di- and greater polynucleosomes and therefore may be defined as a component of histone acetyltransferase type A--i.e., chromatin associated.

Ensaio clínico randomizado do uso do curativo gel de clorexidina para a prevenção da colonização do cateter venoso central em pacientes adultos críticos

Os acessos venosos são indispensáveis para assistência do paciente em situação crítica. O cateter venoso central (CVC) é um acesso que viabiliza a terapêutica dessa clientela, mas o seu uso pode levar à infecções. Estas infecções ocasionam maior permanência hospitalar, elevam os custos totais das instituições e aumentam a morbidade e a mortalidade do paciente. O uso de curativos como cobertura do sítio de saída do CVC é eficaz na prevenção das infecções relacionadas a estes cateteres, em particular, o uso de curativos impregnados com antissépticos como o curativo gel de clorexidina. Este estudo teve como objetivo comparar a efetividade do curativo gel de clorexidina com a do filme transparente de poliuretano na prevenção da colonização do cateter venoso central em pacientes adultos críticos. Trata-se de estudo experimental, do tipo ensaio clínico randomizado, com tratamentos em paralelo, prospectivo e monocêntrico, realizado de acordo com as recomendações do Consolidated Standards of Reporting Trials (CONSORT). O estudo foi realizado na Unidade de Terapia Intensiva e na Unidade Coronariana de um hospital de ensino do interior do Estado de São Paulo. Participaram do estudo 102 indivíduos hospitalizados nestes locais, divididos aleatoriamente em dois grupos: grupo intervenção, no qual o tipo de cobertura utilizada foi o curativo de gel de clorexidina e grupo controle, que utilizou como cobertura o filme transparente de poliuretano. O desfecho primário mensurado foi a colonização do cateter e os desfechos secundários foram a infecção clínica do sítio de saída, a infecção microbiológica do sítio de saída e a infecção da corrente sanguínea relacionada ao cateter. Para a coleta de dados foi elaborado um instrumento, e este validado quanto ao seu conteúdo e forma por 13 enfermeiros pertencentes aos locais do estudo. Estes profissionais foram treinados para a realização dos curativos e coleta das pontas dos cateteres centrais, swabs dos sítios de saída e hemoculturas. Análises descritivas foram usadas para todas as variáveis do estudo. O teste Exato de Fisher foi utilizado para comparar as proporções de cada desfecho nos grupos de intervenção e controle, e a regressão logística para explorar se a colonização no CVC poderia ser associada com o tempo de uso do cateter e com o Acute Physiology and Chronic Health Evaluation II (APACHE II) dos pacientes do estudo. De acordo com os resultados não houve diferença estatisticamente significante entre a colonização nos dois grupos (p valor = 1.00), para a infecção microbiológica do sítio de saída (p valor = 0.08), para a infecção clínica do sítio de saída (p valor = 0.77) e para as infecções da corrente sanguínea relacionadas ao cateter (p valor = 1,00). Conclui-se que o presente estudo pode contribuir para que as unidades de saúde tenham subsídios para realizar a escolha do tipo de curativo baseado em suas necessidades institucionais e no desenvolvimento de protocolos relacionados à medidas de inserção e manutenção do cateter, bem como medidas educativas permanentes

Obtenção de gel mucoadesivo de nistatina para o tratamento da candidíase oral. Desenvolvimento e caracterização de dispersões sólidas de nistatina

A nistatina (NYS) é o fármaco de primeira escolha no tratamento da candidíase oral, que frequentemente acomete mais os indivíduos imunocomprometidos e pacientes com outras desordens (diabetes não tratada, neoplasias, imunodeficiências). No mercado brasileiro, a NYS é encontrada na forma de suspensão oral aquosa, onde o procedimento para sua administração consiste em bochechar o medicamento. Apesar de haver a indicação de que se mantenha o contato direto entre fármaco e a mucosa oral, na qual se encontra a Candida spp., o que aumentaria expressivamente o sucesso terapêutico, a suspensão não apresenta tal propriedade. Assim, a NYS que é fármaco com ação efetiva contra a candidíase oral, é considerada pertencente à Classe IV do Sistema de Classificação Biofarmacêutica, ou seja, apresenta baixa solubilidade e baixa permeabilidade. A baixa solubilidade pode comprometer sua disponibilidade na cavidade oral, e consequentemente, sua ação farmacológica. Diante desse quadro, o objetivo do presente trabalho foi o desenvolvimento de dispersões sólidas de NYS para o tratamento da candidíase oral, e sua posterior incorporação em gel mucoadesivo oral, favorecendo a formulação no local de ação. As dispersões sólidas são sistemas farmacêuticos, onde um fármaco pouco solúvel em água encontra-se dispersado em um carreador, no estado sólido. Os carreadores normalmente são hidrofílicos, o que permite que esses sistemas sejam empregados para aumentar a solubilidade aquosa do fármaco. Assim, foram desenvolvidas as dispersões sólidas de NYS, pelo método de eliminação do solvente, empregando como carreadores, lactose, HPMC, poloxamer 407 e poloxamer 188. Essas foram submetidas à caracterização por análise térmica, usando os ensaios de calorimetria exploratória diferencial (DSC) e termogravimetria/termogravimetria derivada (TG/DTG). Dentre essas dispersões sólidas, aquelas que se mostraram com comportamento térmico sugerindo a formação de um novo \"sistema\", foram analisadas por meio de ensaio de solubilidade. Dessa forma, a formulação NYS DS G2 (49) se destacou, pois apresentou maior solubilidade em água (4,484 mg/mL); em pH 5,5 (4,249 mg/mL) e em pH 7,0 (4,293 mg/mL), ou seja, houve um aumento de 1,426 vezes em água; 4,227 vezes em pH 5,5; e 2,743 vezes em pH 7,0. Essa formulação foi, por fim avaliada por difração de raio-X e espectroscopia de infravermelho com transformada de Fourier, técnicas que corroboraram com a análise térmica quanto à indicação de formação da dispersão sólida. Por sua vez, essa dispersão sólida foi incorporada em 4 bases de géis mucoadesivos de carbopol ® 934 PNF, alterando apenas a concentração do polímero (0,5; 1,0; 1,5; 2,0 %p/p). Foi observado que a liberação de NYS DS G2 (49) foi superior, quando comparada à liberação de NYS MP a partir do gel, e através do ensaio de mucoadesão, percebeu-se que os géis desenvolvidos apresentaram propriedades mucoadesivas compatíveis com relatos na literatura, independentemente da quantidade de carbopol ® empregada. As características reológicas foram distintas, e foi observado que as formulações Gel A e Gel B, que possuem menor quantidade de polímero, tiverem um indicativo de comportamento de fluido newtoniano, diferente dos demais, o que pode não ser desejado para esse tipo de forma farmacêutica tópica e semi-sólida. Ao final desse trabalho, pode-se concluir que foi possível desenvolver um sistema farmacêutico na forma de dispersão sólida com maior solubilidade que a NYS pura, e sua incorporação em uma forma farmacêutica mucoadesiva, e que a liberação da NYS na forma DS foi muito superior que o fármaco na forma \"convencional\", o que permite que a NYS esteja mais disponível na cavidade oral, e também junto à mucosa bucal, o que levaria a efeito farmacológico mais efetivo do antifúngico.

Desenvolvimento de materiais nanoestruturados à base de SiO2-Nb2O5 preparados por uma nova rota sol-gel com aplicações em fotônica

Este trabalho concentra-se na preparação e caracterizações estrutural e espectroscópica de materiais nanoestruturados à base de SiO2-Nb2O5 dopados e codopados com íons Er3+, Yb3+ e Eu3+ na forma de pós e guias de onda planares. Os nanocompósitos foram preparados através de uma nova rota sol-gel utilizando óxido de nióbio como precursor em substituição ao alcóxido de nióbio. A correlação estrutura propriedades luminescentes foi estudada por difração de raios X, microscopia eletrônica de transmissão, espectroscopia vibracional de absorção no infravermelho, espectroscopia vibracional de espalhamento Raman, análise térmica, reflectância difusa e especular, espectroscopia de fotoluminescência e acoplamento M-line. Inicialmente foi avaliado a influência da concentração de nióbio nas propriedades estruturais e luminescentes de nanocompósitos (100-x)Si-xNb dopados e codopados com íons Er3+, Yb3+ e Eu3+ tratados termicamente a 900 °C por 3h. A cristalização do Nb2O5 foi dependente da concentração de Nb na matriz, com a distribuição dos íons lantanídeos preferencialmente no Nb2O5, afetando as propriedades luminescentes. Para os nanocompósitos codopados com íons Er3+ e Yb3+ foram obtidos valores de largura de banda a meia altura (FWHM) da ordem de 70 nm na região de 1550 nm e tempos de vida de até 5,2 ms. A emissão na região do visível, decorrente de processos de conversão ascendente, revelou-se dependente da concentração de nióbio. Foi verificada emissão preferencial na região do verde para menores concentrações de Nb. Enquanto que, para as maiores concentrações, processos de relaxação cruzada levaram a um aumento relativo na intensidade de emissão na região do vermelho. A eficiência quântica de emissão dos nanocompósitos (100-x)Si-xNb dopados com Eu3+ variou com o comprimento de onda de excitação, refletindo os diferentes sítios de simetria ocupados por este íons nesta estrutura complexa. A influência da temperatura de tratamento térmico no processo de cristalização do Nb2O5 em nanocompósitos 70Si:30Nb codopados com íons Er3+ e Yb3+ foi avaliada. Material amorfo foi obtido a 700 °C enquanto que a 900 e 1100 °C foram identificas as fases ortorrômbica (fase T) e monoclínica (fase M) do Nb2O5. Intensa emissão na região de 1550 nm com valores de FWHM de 52 e 67 nm e tempos de vida de 5,6 e 5,4 ms foram verificados a 700 e 900 °C sob excitação em 977 nm, respectivamente. Por fim, foram obtidos guias de onda planares com excelentes propriedades ópticas e com grande potencial de aplicação em dispositivos de amplificação óptica. Especificamente, materiais fotônicos com banda larga de emissão na região do infravermelho foram preparados, indicando fortemente a potencialidade para a aplicação em telecomunicações envolvendo não somente a banda C como também as bandas L e S em materiais contendo somente íons Er3+ como centros emissores.

Recoverable silica-gel supported binam-prolinamides as organocatalysts for the enantioselective solvent-free intra- and intermolecular aldol reaction

Silica-gel supported binam-derived prolinamides are efficient organocatalysts for the direct intramolecular and intermolecular aldol reaction under solvent-free conditions using conventional magnetic stirring. These organocatalysts in combination with benzoic acid showed similar results to those obtained under similar homogeneous reaction conditions using an organocatalyst of related structure. For the intermolecular process, the aldol products were obtained at room temperature and using only 2 equiv of the ketone with high yields, regio-, diastereo- and enantioselectivities. Under these reaction conditions, also the cross aldol reaction between aldehydes is possible. The recovered catalyst can be reused up to nine times providing similar results. More interestingly, these heterogeneous organocatalysts can be used in the intramolecular aldol reaction allowing the synthesis of the Wieland–Miescher and ketone analogues with up to 92% ee, with its reused being possible up to five times without detrimental on the obtained results.

Enhancement of the Electrochemical Performance of SWCNT dispersed in a Silica Sol-gel Matrix by Reactive Insertion of a Conducting Polymer

The electroassisted encapsulation of Single-Walled Carbon Nanotubes was performed into silica matrices (SWCNT@SiO2). This material was used as the host for the potentiostatic growth of polyaniline (PANI) to yield a hybrid nanocomposite electrode, which was then characterized by both electrochemical and imaging techniques. The electrochemical properties of the SWCNT@SiO2-PANI composite material were tested against inorganic (Fe3+/Fe2+) and organic (dopamine) redox probes. It was observed that the electron transfer constants for the electrochemical reactions increased significantly when a dispersion of either SWCNT or PANI was carried out inside of the SiO2 matrix. However, the best results were obtained when polyaniline was grown through the pores of the SWCNT@SiO2 material. The enhanced reversibility of the redox reactions was ascribed to the synergy between the two electrocatalytic components (SWCNTs and PANI) of the composite material.