Water-soluble fluorescent nanospheres as fluorosensor for detection of Cu2+

A novel water-soluble fluorescent nanosphere as fluorosensor was prepared by emulsifier-free emulsion copolymerization of styrene with naphthalimide derivative (A). The fluorosensor was high sensitive for detection of Cu2+. Comparied with other fluorosensors based on organic fluorophore, it has two advantages. First, there is no pollution to environment in the use of it. Second, it can be used repeatedly.

UV-Vis and surface photovoltage spectra of Fe2O3/polystyrene composite microspheres

Fe2O3 sol with the particle diameter of 3-5 nm was flocculated by the addition of SDS, and the flocculate formed was redispersed by the further addition of that surfactant. Thus the surfactant bilayer was formed on the surface of Fe2O3. The emulsion polymerization of styrene (St) adsolubilized oil the surfactant adsorbed bilayer was carried out by initiator potassium persulfate (KPS). The UV-Vis and surface photovoltage spectra (SPS) indicate that the Fe2O3 particles were encapsulated in polystyrene(PSt) successfully.

Characterization of Y2O3 : Eu coated with polystyrene

The core-shell Y2O3:Eu3+/polystyrene particles was prepared by surface modification with citric acid and emulsion polymerization method of styrene. The DTA curve of coated particles exhibits a small and wide exothermic peak of organic compound around 387 degreesC. The carbonyl stretching vibration band was shifted to low wavenumber in FTIR spectrum and the binding energy of Y3d5/2 was shifted to high-energy band in XPS spectrum. The results of FTIR and XPS show that citric acid was coupled to the particles surface. The hydrophilic surface became amphiphilic by modification of citric acid. So styrene could adsorb on particles surface to form emulsion structure which inorganic core was inside. EDS spectra show that Y2O3:Eu3+ particles were coated uniformly with polystyrene.

Efforts to decrease crosslinking extent of polyethylene in a reactive extrusion grafting process

Grafting of acrylic acid and glycidyl methacrylate onto low density polyethylene (LDPE) was performed by using a corotating twin-screw extruder. The effects of residence time and concentration of initiator and monomers on degree of grafting and gel content of grafting LDPE were studied systematically. Paraffin, styrene, p-benzoquinone, triphenyl phosphite, tetrachloromethane, and oleic acid were added to try to decrease the extent of crosslinking of LDPE. 4-hydroxyl-2,2,6,6-tetramethyl-1-piperidinyloxy (4-hydroxyl-TEMPO) and dipentamethylenethiuram tetrasulfide were also tried to inhibit crosslinking reaction of LDPE during its extruding grafting process. It was found that p-benzoquinone, triphenyl phosphite and tetrachloromethane were good inhibitors for crosslinking of LDPE. (C) 2000 John Wiley & Sons, Inc.

SYNTHESIS AND CHARACTERIZATION OF POLYACRYLATES CONTAINING CHARGE-TRANSFER GROUPS

Polyacrylates containing para-nitro azobenzene have been synthesized by free radical polymerization. The influence of the length of the spacer of the homopolyacrylates (HPn, n=3,4,6), content of methyl acrylate in the copolyacrylates (CP6) with para-nitro azobenzene groups on the thermal properties, such as liquid crystallinity, Tg and Tm, was studied by DSC, WAXD and polarized optical microscopy. Among the polymers studied, only the homopolyacrylate (HP6)with six carbon atoms in the spacer exhibited a nematic phase. The second-harmonic generation (SHG) signal of the poled HP6 film was detected qualitatively by Maker-fringer method.

WATER-SOLUBLE AND AMPHIPHILIC POLYMERS .7. SYNTHESIS AND CHARACTERIZATION OF A NOVEL COMB-TYPE AMPHIPHILIC POLYMER PAMC16S

A novel comb-like amphiphilic polymer, poly (2-acrylamidohexadecylsulfonic acid) (PAMC16S), was synthesized by free radical polymerization of the corresponding amphiphilic monomer in 1,4-dioxane-water mixed solvents. Depending on the ratio of water/dioxane in the solvent, the reaction proceeded by either precipitation polymerization or micellar polymerization. The molecular weight of the polymer obtained under similar conditions decreased and subsequently increased with the increase of water content in the mixed solvent. The polyion nature of PAMC16S was confirmed by viscosity data of ethanolic solutions. In addition, the polymer was characterized by solubility, IR, TG and wide angle X-ray diffraction methods.

Multivalent benzoboroxole functionalized polymers as gp120 glycan targeted microbicide entry inhibitors.

Microbicides are women-controlled prophylactics for sexually transmitted infections. The most important class of microbicides target HIV-1 and contain antiviral agents formulated for topical vaginal delivery. Identification of new viral entry inhibitors that target the HIV-1 envelope is important because they can inactivate HIV-1 in the vaginal lumen before virions can come in contact with CD4+ cells in the vaginal mucosa. Carbohydrate binding agents (CBAs) demonstrate the ability to act as entry inhibitors due to their ability to bind to glycans and prevent gp120 binding to CD4+ cells. However, as proteins they present significant challenges in regard to economical production and formulation for resource-poor environments. We have synthesized water-soluble polymer CBAs that contain multiple benzoboroxole moieties. A benzoboroxole-functionalized monomer was synthesized and incorporated into linear oligomers with 2-hydroxypropylmethacrylamide (HPMAm) at different feed ratios using free radical polymerization. The benzoboroxole small molecule analogue demonstrated weak affinity for HIV-1BaL gp120 by SPR; however, the 25 mol % functionalized benzoboroxole oligomer demonstrated a 10-fold decrease in the K(D) for gp120, suggesting an increased avidity for the multivalent polymer construct. High molecular weight polymers functionalized with 25, 50, and 75 mol % benzoboroxole were synthesized and tested for their ability to neutralize HIV-1 entry for two HIV-1 clades and both R5 and X4 coreceptor tropism. All three polymers demonstrated activity against all viral strains tested with EC(50)s that decrease from 15000 nM (1500 microg mL(-1)) for the 25 mol % functionalized polymers to 11 nM (1 microg mL(-1)) for the 75 mol % benzoboroxole-functionalized polymers. These polymers exhibited minimal cytotoxicity after 24 h exposure to a human vaginal cell line.

Colloidal microgel in removal of water from biodiesel

A series of poly(N-isopropylacrylamide) [pNIPAM]-based homo-polymer and co-polymer microgel particles were prepared by surfactant-free emulsion polymerisation. The co-monomers were acrylic acid. 4-vinylpyridine. butyl acrylate, 4-vinylbiphenyl and vinyl laurate. Co-monomers were added at a concentration of 10% (w/w) relative to the base monomer pNIPAM for the preparation of each co-polymer microgel. The co-monomers chosen vary by their organic chain length, polarity and pH sensitivity, as these should influence how the particles behave in aqueous and non-aqueous solvents. The effect of adding different types of co-monomer into the microgel structure was investigated with respect to their dispersibility in different solvents. These microgel particles have shown useful application in the removal of water from biodiesel prepared from rape seed. Karl Fischer experiments showed that microgel particles can be used to reduce the water content in biodiesel to an acceptable level for incorporation into internal combustion engines. (C) 2008 Elsevier B.V. All rights reserved.

A new route to synthesize high degree polythiophene in a room temperature melt medium

Conducting polymers suffer from folds and kinks because of random nucleation and solvation of a free radical cation to yield a cross linked/disordered polymer and therefore a solvent free electrochemical polymerization in a room temperature melt medium is adopted to yield a high degree polymer with high electronic conductivity. Electropolymerization of thiophene was performed on platinum/ITO substrates using cyclic voltametry or galvenostatic mode in chloroaluminate room temperature melt medium to obtain a reddish brown free standing film which can be peeled off from the electrode surface after a minimum of 10 cycles. The conductivity was found to be around 102 S/cm. The degree of polymerization was calculated to be around 44 from IR studies. A layered structure supportive for high degree of polymerization was witnessed from potential step technique. From UV spectra the charge carriers were found to be bipolarons. The morphology of the film was found to be crystalline from SEM and XRD studies. Capacitative impedance properties for doped samples were interpreted from impedance spectroscopy.

Characterization of the physicochemical, antimicrobial, and drug release properties of thermoresponsive hydrogel copolymers designed for medical device applications

In this study, a series of hydrogels was synthesized by free radical polymerization, namely poly(2-(hydroxyethyl) methacrylate) (pHEMA), poly(4-(hydroxybutyl)methacrylate) (pHBMA), poly(6-(hydroxyhexyl)methacrylate) (pHHMA), and copolymers composed of N-isopropylacrylamide (NIPAA), methacrylic acid (MA), NIPAA, and the above monomers. The surface, mechanical, and swelling properties (at 20 and 37 degrees C, pH 6) of the polymers were determined using dynamic contact angle analysis, tensile analysis, and thermogravimetry, respectively. The T-g and lower critical solution temperatures (LCST) were determined using modulated DSC and oscillatory rheometry, respectively. Drug loading of the hydrogels with chlorhexidine diacetate was performed by immersion in a drug solution at 20 degrees C (

Hydrogel antimicrobial capture coatings for endotracheal tubes; a pharmaceutical strategy designed to prevent ventilator-associated pneumonia.

This paper presents a novel strategy for the prevention of ventilator-associatedpneumonia that involves coating poly(vinyl chloride, PVC) endotracheal tubes (ET) withhydrogels that may be subsequently used to entrap nebulized antimicrobial solutions. Candidatehydrogels were prepared containing a range of ratios of hydroxyethyl methacrylate (HEMA) andmethacrylic acid (MAA) from 100:0 to 70:30 using free radical polymerization and, whenrequired, simultaneous attachment to PVC was performed. The mechanical properties, glasstransition temperatures, swelling kinetics, uptake of gentamicin from an aqueous medium, andgentamicin release were characterized. Increasing the MAA content of the hydrogels significantlydecreased the ultimate tensile strength, % elongation at break, Young’s modulus, and increasedthe glass transition temperature, the swelling ratio, and gentamicin uptake. Microbial(Staphylococcus aureus and Pseudomonas aeruginosa) adherence to control (drug-free) hydrogelswas observed; however, while adherence to gentamicin-containing p(HEMA) occurred, noadherence occurred to gentamicin-containing HEMA:MAA copolymers. Antimicrobialpersistence of gentamicin-containing hydrogels was examined by determining the zone ofinhibition against each microorganism on successive days. Hydrogel composition affected the observed antimicrobial persistence,with the hydrogel composed of 70:30 HEMA:MAA exhibiting >20 days persistence against S. aureus and P. aeruginosa,respectively. To simulate clinical use, the hydrogels (coated onto PVC) were first exposed to a nebulized solution of gentamicin(4 mL, 80 mg for 20 min), and then to nebulized bacteria (4 mL ca. 1 × 109 colony forming units mL−1, 30 min). Viable bacteriawere not observed on the gentamicin-treated p(HEMA: MAA) copolymers, whereas growth was observed on gentamicin-treatedp(HEMA). In light of the excellent antimicrobial activity and physicochemical properties, p(HEMA: MAA) copolymerscomposed of ratios of 80:20 or 70:30 HEMA: MAA were identified as potentially useful coatings of endotracheal tubes to be usedin conjunction with the clinical nebulization of gentamicin and designed for the prevention of ventilator-associated pneumonia

Preparation and characterization of novel nanocomposites of inorganic/polysaccharide type

O uso de polímeros naturais no âmbito da preparação de nanocompósitos não tem sido tão amplamente estudado quando comparado com os polímeros sintéticos. Assim, esta tese tem como objectivo estudar metodologias para a preparação de novos materiais nanocompósitos sob a forma de dispersões e filmes utilizando polissacarídeos como matriz. A tese está dividida em cinco capítulos sendo o último capítulo dedicado às conclusões gerais e a sugestões para trabalhos futuros. Inicialmente é apresentada uma breve revisão bibliográfica sobre os principais temas colocando esta tese em contexto. Considerações sobre o uso de polímeros naturais e a sua combinação com a utilização de nanopartículas inorgânicas para a fabricação de novos bionanocomposites são descritas e os objectivos e outline da tese são também apresentados. No segundo capítulo, a preparação de partículas de sílica puras ou modificadas bem como a sua caracterização por FTIR, SEM, TEM, TGA, DLS (tamanho e potencial zeta) e medições de ângulo de contacto são discutidas. De modo a melhorar a compatibilidade da sílica com os polissacarídeos, as partículas SiO2 foram modificados com dois compostos do tipo organosilano: 3- metacril-oxipropil-trimetoxissilano (MPS) e 3-aminopropil-trimetoxissilano (APS). As partículas SiO2@MPS foram posteriormente encapsuladas com de poli(metacrilato de glicidilo) utilizando a técnica de polimerização em emulsão. A utilização dos nanocompósitos resultantes na preparação de dispersões de bionanocompósitos não foi bem sucedida e por esse motivo não os estudos não foram prosseguidos. O uso de SiO2@APS na preparação de dispersões bionanocomposite foi eficiente. No terceiro capítulo é apresentada uma revisão sobre dispersões bionanocompósitas e respectiva caracterização destacando aspectos fundamentais sobre reologia e microestrutura. Em seguida, é discutido o estudo sistemático realizado sobre o comportamento reológico de dispersões de SiO2 utilizando três polissacarídeos distintos no que concerne a carga e as características gelificantes: a goma de alfarroba (não iónica), o quitosano (catiónico) e a goma xantana (aniónica) cujas propriedades reológicas são amplamente conhecidas. Os estudos reológicos realizados sob diferentes condições demonstraram que a formação de géis frágeis e/ou bem estruturados depende do tamanho SiO2, da concentração, do pH e da força iónica. Estes estudos foram confirmados por análises microestruturais usando a microscopia electrónica a baixas temperaturas (Cryo-SEM). No quarto capítulo, são apresentados os estudos relativos à preparação e caracterização de filmes bionanocompósitos utilizando quitosano como matriz. Primeiramente é apresentada uma revisão sobre filmes de bionanocompósitos e os aspectos fundamentais das técnicas de caracterização utilizadas. A escolha do plasticizante e da sua concentração são discutidas com base nas propriedades de filmes de quitosano preparados. Em seguida, o efeito da concentração de sílica e dos métodos utilizados para a dispersar na matriz de polissacarídeo, bem como o efeito da modificação da superfície da sílica é avaliado. As características da superfície e as propriedades de barreira, mecânicas e térmicas são discutidas para cada conjunto de filmes preparados antes e após a sua neutralização. Os resultados obtidos mostraram que a dispersão das cargas no plasticizante e posterior adição à matriz polissacarídica resultaram apenas em pequenas melhorias já que o problema da agregação de sílica não foi ultrapassado. Por esse motivo foram preparados filmes com SiO2@APS os quais apresentaram propriedades melhores apesar da agregação das partículas não ter sido completamente impedida. Tal pode estar relacionado com o processo de secagem dos filmes. Finalmente, no capítulo 5, são apresentadas as principais conclusões obtidas e algumas sugestões para trabalho futuro.

Novas dispersões aquosas com morfologia controlada para revestimentos

O objetivo desta dissertação foi o desenvolvimento de dispersões poliméricas acrílicas, passíveis de serem usadas como ligantes em esmaltes aquosos que sejam capazes de conferir características especiais como elevada resistência ao empilhamento e à nódoa, assim como reduzir o impacto no ambiente quer através da utilização de matérias-primas de fontes renováveis, quer pela substituição de esmaltes de base solvente por esmaltes de base aquosa. Depois de uma introdução em que se contextualiza o conhecimento e as práticas nas áreas de polimerização em emulsão e revestimentos decorativos, são descritos e discutidos os resultados das várias etapas de desenvolvimento efetuadas ao longo do qual foram exploradas diferentes vias: - Funcionalização de polímeros acrílicos procurando melhorar as propriedades de superfície através da introdução de monómeros com grupos funcionais amina, epóxido e acetoacetoxilo; - Formulação de dispersões poliméricas com partículas de morfologia heterogénea, otimizando-se as suas propriedades de superfície em função da variação da composição monomérica das diferentes fases, da partição entre as duas fases poliméricas e diferentes níveis de monómero funcional. Complementaram-se os resultados com seleções afinadas baseadas em ensaios delineados através de planeamento de experiências. - Modificação dos produtos obtidos para melhoria de propriedades de resistência à nódoa, através da adição de aditivos específicos; - Teste de emulsionantes com origem em fontes renováveis quer aniónicos, quer não-iónicos. Todas as dispersões aquosas foram caracterizadas de acordo com as suas características mais relevantes entre as quais a temperatura mínima de formação de filme, o tamanho médio de partícula e a formação de grumos. As formulações mais promissoras foram também caracterizadas por 1H - NMR, FTIR, DSC, STEM e AFM). Seguidamente com essas dispersões foram preparados esmaltes com as dispersões aquosas mais promissoras que foram caracterizados exaustivamente em termos de propriedades de relevo para a aplicação decorativa em madeira. Os objetivos principais do trabalho foram atingidos, tendo sido desenvolvido um produto com morfologia heterogénea que apresenta elevada resistência ao empilhamento e propriedades antinódoa aceitáveis capaz de substituir os esmaltes de base solvente. A sua produção foi validada através do fabrico industrial (scale-up) e introdução no mercado. Relativamente à utilização de matérias-primas de fontes renováveis, esta carece ainda de otimizações futuras.

Development of 2-oxazoline-based hydrogels and porous polyester microparticles in scCO2

Thesis submitted to Faculdade de Ciências e Tecnologia from Universidade Nova de Lisboa in partial fulfillment of the requirements for the obtention of the degree of Master of Science in Biotechnology

Desenvolvimento e aplicação de um biossensor para monitorização de creatinina, um biomarcador associado a doenças emergentes

Este trabalho descreve o desenvolvimento de um material sensor para creatinina por impressão molecular em estrutura polimérica (MIP) e a sua aplicação no desenvolvimento de um dispositivo de natureza potenciométrica para a determinação da molécula alvo em fluidos biológicos. A creatinina é um dos biomarcadores mais utilizados no acompanhamento da doença renal, já que é um bom indicador da taxa de filtração glomerular (TFG). Os materiais biomiméticos desenhados para interação com a creatinina foram obtidos por polimerização radicalar, recorrendo a monómeros de ácido metacríclico ou de vinilpiridina e a um agente de reticulação apropriado. De modo a aferir o efeito da impressão da creatinina na resposta dos materiais MIP à sua presença, foram também preparados e avaliados materiais de controlo, obtidos sem impressão molecular (NIP). O controlo da constituição química destes materiais, incluindo a extração da molécula impressa, foi realizado por Espectroscopia de Raman e de Infravermelho com Transformada de Fourrier. A afinidade de ligação entre estes materiais e a creatinina foi também avaliada com base em estudos cinéticos. Todos os materiais descritos foram integrados em membranas selectivas de elétrodos seletivos de ião, preparadas sem ou com aditivo iónico lipófilo, de carga negativa ou positiva. A avaliação das características gerais de funcionamento destes elétrodos, em meios de composição e pH diferentes, indicaram que as membranas com materiais impressos e aditivo aniónico eram as únicas com utilidade analítica. Os melhores resultados foram obtidos em solução tampão Piperazine-N,N′-bis(2- ethanesulfonic acid), PIPES, de pH 2,8, condição que permitiu obter uma resposta quasi-Nernstiana, a partir de 1,6×10-5 mol L-1. Estes elétrodos demonstraram ainda uma boa selectividade ao apresentaram uma resposta preferencial para a creatinina quando na presença de ureia, carnitina, glucose, ácido ascórbico, albumina, cloreto de cálcio, cloreto de potássio, cloreto de sódio e sulfato de magnésio. Os elétrodos foram ainda aplicados com sucesso na análise de amostras sintéticas de urina, quando os materiais sensores eram baseados em ácido metacrilico, e soro, quando os materiais sensores utilizados eram baseados em vinilpiridina.