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.

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.

Caratterizzazione sperimentale dell'efficienza di batterie al gel di piombo

Fino a pochi anni fa l’economia dei paesi più sviluppati non teneva in nessun conto l’esauribilità delle risorse del pianeta. La crescita dei paesi cosiddetti emergenti ci ha messo di fronte ad un problema enorme: ciò che la terra produce non è più sufficiente per i consumi di tutti. In particolare è aumentato a dismisura il fabbisogno energetico di questi paesi: per soddisfarlo ogni risorsa viene utilizzata senza tenere conto degli effetti inquinanti. Si cominciano già a vederne i primi, di cui il più evidente è il cambiamento climatico, che può portare a veri e propri scompensi ambientali anche nel breve periodo fino a vere e proprie catastrofi (se l’aumento di temperatura supererà i 3°C). Questo problema non è risolvibile istantaneamente ma è fondamentale cominciare a fare qualcosa: un sistema di incentivi che promuova il rinnovabile e adottare nuovi sistemi di sfruttamento dell’energia. In tale ambito sono stati fatti grandi passi, ma bisogna continuare in questo senso. Risulta quindi fondamentale l’utilizzo di energie rinnovabili, che hanno il grande vantaggio di non essere inquinanti ma allo stesso tempo, non essendo programmabili, per poterle sfruttare al meglio e in modo istantaneo necessitano di sistemi di accumulo che permettano all’utente di soddisfare immediatamente la richiesta. Studiamo quindi il comportamento di un sistema di approvvigionamento alimentato da fonte rinnovabile non programmabile per la produzione di idrogeno, che permette un semplice stoccaggio in bombole a una pressione relativamente bassa (10 bar), consentendone l’utilizzo sia come idrogeno purissimo che in un metanatore. In particolare verificheremo il comportamento del sistema di accumulo a gel di piombo; per ottenerne il miglior rendimento, ricercandone la migliore efficienza e le curve di funzionamento. Per ottenere la migliore efficienza del sistema occorre che i componenti vengano progettati, studiati ed utilizzati nelle più performanti condizioni di lavoro.

Die Entwickelung des Wirbelkörpergelenkes der Vögel, ein Beitrag zur Sauropsidenfrage.

[16. VI. 13.].