Chiral gold(I) vs chiral silver complexes as catalysts for the enantioselective synthesis of the second generation GSK-hepatitis C virus inhibitor

The synthesis of a GSK 2(nd) generation inhibitor of the hepatitis C virus, by enantioselective 1,3-dipolar cycloaddition between a leucine derived iminoester and tert-butyl acrylate, was studied. The comparison between silver(I) and gold(I) catalysts in this reaction was established by working with chiral phosphoramidites or with chiral BINAP. The best reaction conditions were used for the total synthesis of the hepatitis C virus inhibitor by a four step procedure affording this product in 99% ee and in 63% overall yield. The origin of the enantioselectivity of the chiral gold(I) catalyst was justified according to DFT calculations, the stabilizing coulombic interaction between the nitrogen atom of the thiazole moiety and one of the gold atoms being crucial.

Design and synthesis of biofunctional magnetic/fluorescent glyco-nanoparticles and quantum dots and their application as specific molecular imaging probes

206 p.

Alignment of nanoparticles formed on the surface of 6H-SiC crystals irradiated by two collinear femtosecond laser beams

Nanoripples with periods of 150 and 80 nm are formed on the surface of 6H-SiC crystals irradiated by the p-polarized 800 nm and the s-polarized 400 nm femtosecond lasers, respectively. When both of the two collinear laser beams focus simultaneously on the sample surface, nanoparticles are formed on the whole ablation area, and they array in parallel lines. We propose and confirm that the second harmonics in the sample surface excited by the incident lasers plays an important role in the formation of nanostructures.

Surface-enhanced Raman scattering substrate fabricated by femtosecond laser direct writing

We report the fabrication of a novel surface-enhanced Raman scattering (SERS) substrate with a controllable enhancement factor (EF) using femtosecond laser direct writing on Ag+-doped phosphate glass followed by chemical plating at similar to 40 degrees C. Silver seeds were first photoreduced using a femtosecond laser in a laser-irradiated area and then transformed into silver nanoparticles of suitable size for SERS application in the subsequent chemical plating. Rhodamine 6G was used as a probing molecule to investigate the enhancement effect of a Raman signal on the substrate. Nearly homogenous enhancement of the Raman signal over the Substrate was achieved, and the EF of the substrate was controlled to some extent by adjusting fabrication parameters. Moreover, the ability of forming a SERS platform in an embedded microfluidic chamber would be of great use for establishing a compact lab-on-a-chip device based on Raman analysis.

Formation mechanisms of uniform arrays of periodic nanoparticles and nanoripples on 6H-SiC crystal surface induced by femtosecond laser ablation

Uniform arrays of periodic nanoparticles with 80-nm period are formed on 6H-SiC crystal irradiated by circularly polarized 400-nm femtosecond laser pulses. In order to understand the formation mechanism, the morphology evolvement as a function of laser pulse energy and number is studied. Periodic nanoripples are also formed on the sample surface irradiated by linearly polarized 400-, 510- and 800-nm femtosecond laser pulses. All these results support well the mechanism that second-harmonic generation plays an important role in the formation of periodic nanostructures.

Fluorescent Ag nanoclusters in glass induced by an infrared femtosecond laser

We report a method for the selective introduction of fluorescent Ag nanoclusters in glass. Extinction and photoluminescence spectra show that a fraction of the Ag atoms are generated through femtosecond laser induced multiphoton reduction and then aggregate to form Ag nanoclusters after heat treatment. Red luminescence from the irradiated region is observed under blue or green laser excitation. The fluorescence can be attributed to interband transitions within Ag nanoclusters. This method provides a novel route to fabricate fluorescent nanomaterials in 3D transparent materials. (c) 2007 Elsevier B.V. All rights reserved.

Materiais compósitos biocidas baseados em resinas reticuladas contendo nanopartículas de prata

Nesta dissertação, duas resinas reticuladas comerciais (denominadas, AmberliteGT73 e AmberliteIRC748) foram empregadas para suportar partículas de prata. Os grupos tiol da GT73 e ácido iminodiacético da IRC748 presentes nessas resinas foram empregados para a fixação de íons Ag+ a partir de solução aquosa. Posteriormente, os íons Ag+ foram reduzidos pelo emprego de três redutores diferentes em pH alcalino, denominados hidrazina, hidroxilamina e formaldeído (pH  12). A morfologia e a impregnação de prata dos materiais binários assim obtidos foram avaliadas por meio de microscópio eletrônico de varredura equipado com detector de elétrons retro-espalhados (SEM-BSE). O detector de espectrometria de energia dispersiva de raios-X (EDAX) acoplado ao SEM permitiu a observação de partículas de prata. Os espectros de raios-X revelaram a presença do metal nas superfícies interna e externa das microesferas dos compósitos. A quantidade de prata incorporada foi determinada pelo método titulométrico, empregando solução padrão de tiocianato de potássio. As características antibactericidas dos compósitos foram avaliadas em colunas contendo pérolas de resina por onde foram percoladas suspensões da bactéria Escherichia coli auxotrópica AB1157 (tipo selvagem) nas concentrações de 103 a 107 células/mL. A avaliação biocida mostrou que estes materiais foram completamente bactericidas, sendo efetivos na eliminação da bactéria em poucos minutos. Esta ação biocida foi atribuída à combinação da atuação da prata e dos grupos funcionais das resinas

Preparação e avaliação biocida de compósitos à base de resinas reticuladas contendo nanopartículas de prata

Neste trabalho, foram utilizadas três resinas reticuladas comerciais de troca iônica e caráter ácido à base de estireno e divinilbenzeno: AmberliteGT73 da Rohm and Haas Co. com grupo tiol, Lewatit VPOC1800 da Bayer Co. com grupo sulfônico e Amberlyst 15WET da Rohm and Haas Co. também com grupo sulfônico. As citadas resinas comerciais foram escolhidas por apresentarem grande capacidade de troca iônica, estabilidade e grupos funcionais de interesse para a introdução de íons Ag+. As resinas foram tratadas com ácido clorídrico para garantir as formas ácidas de seus grupos funcionais e em seguida a redução dos íons Ag+, provenientes de solução de nitrato de prata, foi realizada in situ pela hidroxilamina em presença de solução protetora de colóide composta por 2-hidróxi-etil-celulose e gelatina 1:1. Alguns parâmetros foram modificados durante a redução dos íons Ag+ a Ag0, como por exemplo, o tempo de adição da solução redutora de hidroxilamina, a solução utilizada para controle do pH, e condições do repouso após o controle do pH. Após a incorporação das nanopartículas de prata, tanto as resinas comerciais quanto o produto final foram caracterizados por titulometria, fluorescência de raios-x, análise termogravimétrica, análise elementar, grau de inchamento, difração de raios-x, microscopias ótica e eletrônica. A avaliação da atividade biocida foi realizada através do método da contagem em placas utilizando-se uma cepa de Escherichia Coli ATCC25922TM em concentrações de 103 a 107 células/mL. Todos os compósitos obtidos mostraram atividade bactericida significante, sendo que foi possível perceber que a ação bactericida dos compósitos está relacionada com a presença de prata na forma metálica e a características como tamanho, formato e dispersão das partículas na matriz polimérica. Para efeito de comparação, foram realizados ensaios bactericidas com os copolímeros de partida e assim foi comprovado que a ação bactericida pôde ser atribuída somente às nanopartículas de prata

Síntese, caracterização e avaliação de materiais poliméricos com propriedades bactericidas

Nesta dissertação, foram preparados materiais poliméricos com atividade bactericida a partir de copolímeros de estireno (Sty) e divinilbenzeno (DVB) e de celulose bacteriana. Três copolímeros à base de Sty e DVB foram sintetizados através da técnica de polimerização em suspensão aquosa. Os copolímeros foram preparados com diferentes estruturas porosas, por meio da variação da composição do sistema diluente. Um copolímero comercial macrorreticulado, Amberlite XAD4, de elevada área superficial, também foi usado neste estudo com o objetivo de comparar sua estrutura polimérica e seu desempenho com o dos copolímeros sintetizados. Os copolímeros de Sty-DVB foram caracterizados por meio da densidade aparente, área específica, diâmetro médio de poros, volume de poros, microscopias ótica e eletrônica de varredura, grau de inchamento, espectrometria de infravermelho com transformada de Fourier (FTIR), análise termogravimétrica e análise elementar. Os copolímeros de Sty-DVB foram modificados quimicamente através da reação de nitração, seguida da reação de redução do grupo nitro a amino e posterior reação de diazotação e hidrólise do grupo sal de diazônio. Os copolímeros modificados contendo os grupos NH2 e OH foram utilizados como suporte para a ancoragem das nanopartículas de prata. As partículas de prata foram obtidas pela redução dos íons Ag+ empregando-se cloridrato de hidroxilamina como redutor e PVP como protetor de colóide. O teor de prata impregnada foi determinado pelo método volumétrico. A celulose bacteriana (BC) foi empregada como uma matriz para impregnação de nanopartículas de prata. Membranas de BC foram impregnadas com solução aquosa de AgNO3, a seguir foi realizada a redução dos íons Ag+ com três diferentes agentes redutores (hidrazina, hidroxilamina e ácido ascórbico) empregando ou não protetor de colóide (PVP ou gelatina). As membranas de BC/Ag0 obtidas foram caracterizadas por difração de raios-X, análise termogravimétrica e microscopia eletrônica de varredura. A capacidade bactericida dos copolímeros de Sty-DVB, dos copolímeros funcionalizados e impregnados com prata e das membranas de BC/Ag0 foi avaliada através do método da contagem em placa contra suspensões de Escherichia coli, em diferentes concentrações (103 a 107 células/mL). Foi observado que os copolímeros de origem e os copolímeros modificados contendo os grupos NO2 e NH2 não apresentaram atividade bactericida contra suspensões de E. coli em nenhuma concentração. Por outro lado, os copolímeros modificados contendo o grupo OH apresentaram alguma atividade bactericida, embora abaixo do esperado devido à baixa incorporação de hidroxilas fenólicas. Os copolímeros modificados impregnados com Ag apresentaram maior ação bactericida do que os copolímeros modificados, o que comprova que a ação bactericida é devida às partículas de prata ancoradas nos copolímeros. Os copolímeros modificados contendo o grupo OH impregnados com Ag mesmo possuindo menores teores de prata apresentaram maior ação bactericida do que os copolímeros modificados contendo o grupo NH2 impregnados com Ag. A maior ação bactericida pode ser atribuída à combinação da atividade bactericida das partículas de prata com a atividade dos grupos hidroxilas fenólicas mesmo que estes grupos estejam pouco incorporados nos copolímeros. Os compósitos de BC/Ag0 exibiram atividade bactericida contra E. coli que foi atribuída à ação das nanoparticulas de prata obtidas quando foi empregada a hidroxilamina como agente redutor e a gelatina como protetor de colóide

Photorefractive performance of a novel multifunctional inorganic-organic hybridized nanocomposite sensitized by CdS nanoparticles

A novel multifunctional inorganic-organic photorefractive (PR) poly(N-vinyl)-3-[p-nitrophenylazolcarbazolyl-CdS nanocomposites with different molar ratios of US to poly(N-vinyl)-3-[p-nitrophenylazo]carbazolyl (PVNPAK) were synthesized via a postazo-coupling reaction and chemically hybridized approach, respectively. The nanocomposites are highly soluble and could be obtained as film-forming materials with appreciably high molecular weights and low glass transition temperature (T,) due to the flexible spacers. The PVNPAK matrix possesses a highest-occupied molecular orbital value of about -5.36 eV determined from cyclic voltammetry. Second harmonic generation (SHG) could be observed in PVNPAK film without any poling procedure and 4.7 pm/V of effective second-order nonlinear optical susceptibility is obtained. The US particles as photosensitizers had a nanoscale size in PVNPAK adopting transmission electron microscopy. The improvement of interface quality between US and polymer matrix is responsible for efficient photoinduced charge generation efficiency in the nanocomposites. An asymmetric optical energy exchange between two beams on the polymer composites PVNPAK-CdS/ECZ has been found even without an external field in two-beam coupling (TBC) experiment, and the TBC gain and diffraction efficiency of 14.26 cm(-1) and 3.4% for PVNPAK-5-CdS/ECZ, 16.43 cm(-1) and 4.4% for PVNPAK-15-CdS/ECZ were measured at a 647.1 nm wavelength, respectively.

Delivery of Targeted Nanoparticles Across the Blood-Brain Barrier Using a Detachable Targeting Ligand

Chronic diseases of the central nervous system are poorly treated due to the inability of most therapeutics to cross the blood-brain barrier. The blood-brain barrier is an anatomical and physiological barrier that severely restricts solute influx, including most drugs, from the blood to the brain. One promising method to overcome this obstacle is to use endogenous solute influx systems at the blood-brain barrier to transport drugs. Therapeutics designed to enter the brain through transcytosis by binding the transferrin receptor, however, are restricted within endothelial cells. The focus of this work was to develop a method to increase uptake of transferrin-containing nanoparticles into the brain by overcoming these restrictive processes.

To accomplish this goal, nanoparticles were prepared with surface transferrin molecules bound through various liable chemical bonds. These nanoparticles were designed to shed the targeting molecule during transcytosis to allow increased accumulation of nanoparticles within the brain.

Transferrin was added to the surface of nanoparticles through either redox or pH sensitive chemistry. First, nanoparticles with transferrin bound through disulfide bonds were prepared. These nanoparticles showed decreased avidity for the transferrin receptor after exposure to reducing agents and increased ability to enter the brain in vivo compared to those lacking the disulfide link.

Next, transferrin was attached through a chemical bond that cleaves at mildly acidic pH. Nanoparticles containing a cleavable link between transferrin and gold nanoparticle cores were found to both cross an in vitro model of the blood-brain barrier and accumulate within the brain in significantly higher numbers than similar nanoparticles lacking the cleavable bond. Also, this increased accumulation was not seen when using this same strategy with an antibody to transferrin receptor, indicating that behavior of nanoparticles at the blood-brain barrier varies depending on what type of targeting ligand is used.

Finally, polymeric nanoparticles loaded with dopamine and utilizing a superior acid-cleavable targeting chemistry were investigated as a potential treatment for Parkinson’s disease. These nanoparticles were capable of increasing dopamine quantities in the brains of healthy mice, highlighting the therapeutic potential of this design. Overall, this work describes a novel method to increase targeted nanoparticle accumulation in the brain.

Synthesis and formation mechanism of silver nanowires by a templateless and seedless method

Silver nanowires in large quantities can be obtained through a simple method in the absence of a surfactant or polymer and without addition of external seeding nanocrystallites. A plausible mechanism was proposed to elucidate the formation mechanism of silver nanowires based on TEM studies.

Dynamic readout of subdiffraction-limited pit arrays with a silver superlens

Recent theoretical and experimental results suggested that the silver superlens could be constructed through controlling silver thin film thickness and preparation conditions, and applied in subdiffraction-limited optical imaging and optical lithography. In this work, we report another significant application of silver superlens-ultrahigh density optical data storage. With the silver superlens the subdiffraction-limited pit arrays on an optical disk are dynamically read out and the carrier-to-noise ratio can reach 25 dB for the thin film thickness of 46 nm. The readout laser power and readout velocity have little effect on the carrier-to-noise ratio. Additionally, in our experiment the silver thin film thickness needs to be controlled in the range from 20 to 80 nm.

On the dynamic readout of sub-diffraction-limit pit arrays with a silver thin film

Fast moving arrays of periodic sub-diffraction-limit pits were dynamically read out via a silver thin film. The mechanism of the dynamic readout is analysed and discussed in detail, both experimentally and theoretically. The analysis and experiment show that, in the course of readout, surface plasmons can be excited at the silver/air interface by the focused laser beam and amplified by the silver thin film. The surface plasmons are transmitted into the substrate/silver interface with a large enhancement. The surface waves at the substrate/silver interface are scattered by the sinusoidal pits of sub-diffraction-limit size. The scattered waves are collected by a converging lens and guided into the detector for the readout.