Aprofitament de residus vegetals per a la concentració i separació d'ions metàl·lics de solucions aquoses

La adsorció sobre carbó actiu és un tractament habitual para a l'eliminació de metalls contaminants d'afluents aquosos. Amb la finalitat de reduir el cost dels tractament actuals s'està estudiant la utilització d'adsorbents de baix cost com a substituts dels sorbents convencionals que s'utilitzen usualment en els tractaments d'aigües. En aquesta tesi s'ha avaluat la possibilitat d'aprofitar diversos residus vegetals procedents de processos agrícoles o residus industrials, com a sorbents per a l'eliminació de metalls de solucions aquoses. En concret, el treball s'ha centrat en assolir dos grans objectius, primer de tot, conèixer la possibilitat d'utilitzar el pinyol d'oliva com a adsorbent de metalls divalents de solucions aquoses, com són el Cd(II), Cu(II), Ni(II) i Pb(II), i en segon lloc, avaluar la utilització de quatre residus vegetals (escorça de yohimbe, rapa de raïm, suro i pinyol d'oliva) per a l'extracció de Cr(VI) de solucions aquoses i utilitzar el residu vegetal més apropiat com a base per tal d'obtenir un nou sorbent, amb més bona morfologia per ser utilitzat en sistemes d'eliminació de Cr(VI) en continu. Les dades cinètiques d'adsorció es van tractar amb el model cinètic de pseudo-segon ordre, amb el que es van determinar la velocitat inicial d'adsorció dels metalls. Els models d'isotermes d'equilibri de Langmuir i Freundlich es van utilitzar per descriure els equilibris d'adsorció i calcular els paràmetres de les isotermes. En els assajos amb mescles binàries de metalls, els resultats es van tractar amb el model ampliat de Langmuir. En aquest treball s'ha determinat, primerament, que el pinyol d'oliva és un bon sorbent dels metalls divalents estudiats. S'ha determinat que l'adsorció dels metalls varia amb el pH de la solució i que la presència de sals en la solució provoca una davallada en l'adsorció. També es va determinar la competència en l'adsorció entre els metalls al realitzar assajos en mescles binàries. Amb els estudis d'extracció de Cr(VI) amb els quatre materials s'ha determinat que aquests vegetals poden adsorbir el Cr(VI) en solució, tot i que la rapa i la yohimbe són els materials que presenten unes capacitats d'adsorció més elevades. Les anàlisis amb espectroscòpia electrònica de Raig-X realitzats en la rapa de raïm i la yohimbe en contacte amb Cr(VI) varen demostrar la presència del metall en els dos estats d'oxidació, Cr(VI) i Cr(III), evidenciant la participació del mecanisme de reducció de Cr(VI) en l'adsorció del metall sobre els materials. Amb l'encapsulació de la rapa de raïm es va incrementar significativament la capacitat d'adsorció del metall respecta a la seva utilització en la forma original. Les dades experimentals es van tractar amb un model de difusió i es va determinar el coeficient de difusió en l'adsorció en el sorbent amb diferent percentatge de rapa en l'interior. Finalment s'han realitzat estudis preliminars d'adsorció de crom hexavalent en continu utilitzant columnes de petites dimensions farcides amb el sorbent format per boles de rapa encapsulada en alginat càlcic. En aquests assajos s'ha determinat l'efecte en l'adsorció de metall de diversos paràmetres d'operació, com la concentració inicial de metall, el cabal i l'alçada de llit. El model de transferència de matèria i difusió en columna emprat pel tractament de les dades experimentals va mostrar l'efecte de la concentració inicial i del cabal en els coeficients de difusió i transferència de matèria. El model BDST no va predir correctament el temps de servei en els diferents paràmetres d'operació experimentats a causa de la complexitat del procés d'adsorció. Amb aquests assajos preliminars s'han establert les bases de l'adsorció de Cr(VI) amb el nou sorbent en sistemes en continu amb la finalitat de realitzar estudis posteriors d'eliminació del metall en columnes de majors dimensions.

Desenvolupament de mètodes de preconcentració emprant membranes líquides suportades i extracció en fase sòlida per a la determinació de l'herbicida glifosat i el seu metabòlit AMPA en aigües naturals

El glifosat, N-(fosfonometil) glicina, és un dels herbicides més utilitzats arreu del món a causa de la seva baixa toxicitat i al seu ampli espectre d'aplicació. A conseqüència del gran ús que se'n fa, és necessari monitoritzar aquest compost i el seu principal metabòlit, l'àcid aminometilfosfònic (AMPA), en el medi ambient. S'han descrit diversos mètodes instrumentals basats en cromatografia de gasos (GC) i de líquids (HPLC), sent aquesta darrera l'opció més favorable a causa del caràcter polar dels anàlits. Per assolir nivells de concentració baixos cal, però, la preconcentració dels anàlits. En aquest treball s'estudien diferents alternatives amb aquest objectiu. S'ha avaluat la tècnica de membrana líquida suportada (SLM) on la membrana consisteix en una dissolució orgànica, que conté un transportador (en el nostre cas, un bescanviador d'anions comercial, Aliquat 336), que impregna un suport polimèric microporós que se situa entre dues solucions aquoses: la de càrrega, que conté els anàlits inicialment, i la receptora, on es retenen els anàlits després del seu transport a través de la membrana. Les condicions d'extracció més adequades s'obtenen treballant en medi bàsic amb NaOH on els anàlits estan en forma aniònica i les majors recuperacions s'obtenen amb HCl 0,1 M o NaCl 0,5 M, la qual cosa indica que l'ió clorur és la força impulsora del transport. Un cop dissenyat el sistema, es duen a terme experiments de preconcentració amb dues geometries diferents: un sistema de membrana laminar (LSLM) on recircula la fase receptora i un sistema de fibra buida (HFSLM). Els millors resultats s'obtenen amb el mòdul de fibra buida, amb factors de concentració de 25 i 3 per a glifosat i AMPA, respectivament, fent recircular durant 24 hores 100 ml de solució de càrrega i 4 ml de solució receptora. També s'aplica una tècnica més selectiva, la cromatografia d'afinitat amb ió metàl·lic immobilitzat (IMAC), basada en la interacció entre els anàlits i un metall immobilitzat en una resina a través d'un grup funcional d'aquesta. En aquest estudi s'immobilitza pal·ladi al grup funcional 8-hidroxiquinoleïna de la resina amb matriu acrílica Spheron Oxine 1000 i s'avalua per a l'extracció i preconcentració de glifosat i AMPA. Per a ambdós anàlits l'adsorció és del 100 % i les recuperacions són superiors al 80 % i al 60 % per a glifosat i AMPA, respectivament, utilitzant HCl 0,1 M + NaCl 1 M com a eluent. Aquests resultats es comparen amb els obtinguts amb dues resines més, també carregades amb pal·ladi: Iontosorb Oxin 100, que té el mateix grup funcional però matriu de cel·lulosa, i Spheron Thiol 1000, on el grup funcional és un tiol i la matriu també és acrílica. Per al glifosat els resultats són similars amb totes les resines, però per a l'AMPA la resina Spheron Thiol és la única que proporciona recuperacions superiors al 93 %. Finalment, una altra opció estudiada és l'acoblament de dues columnes de cromatografia líquida (LC-LC). En l'estudi l'objectiu és millorar el mètode existent per a glifosat i AMPA en aigües naturals on el LOD era de 0,25 ug/l. El mètode consisteix en la derivatització precolumna amb el reactiu fluorescent FMOC i l'anàlisi amb l'acoblament LC-LC-fluorescència. Variant lleugerament les condicions de derivatització s'aconsegueix quantificar 0,1 ug/l de glifosat i AMPA. Es fortifiquen aigües naturals amb 0,1, 1 i 10 ug/l dels anàlits per validar el mètode. S'obtenen recuperacions d'entre el 85 % i el 100 %, amb desviacions estàndard relatives inferiors al 8 %. Aplicant una tècnica de preconcentració prèvia a la derivatització i anàlisi utilitzant una resina de bescanvi aniònic, Amberlite IRA-900, es millora la sensibilitat del mètode i s'assoleix un LOD per al glifosat de 0,02 ug/l.

Development of chemical separation processes for the treatment and monitoring of metallic cations and oxoanions in polluted waters

The chemical contamination of natural waters is a global problem with a worldwide impact. Considering the relevance of this problem, this thesis is intended, on one hand, to develop different separation/preconcentration techniques based on membranes ability to permeate anions for the transport of toxic oxyanions of chromium(VI) and arsenic contained in aqueous matrices. In particular, we have investigated supported liquid membranes and polymer inclusion membranes, both of which contain the commercial quaternary ammonium salt Aliquat 336 as a carrier, as well as commercial anion exchange membranes. On the other hand, we have focused on the development of chemical sensors to facilitate the monitoring of several metals from different aqueous matrices. Thus, a selective optical sensor for Cr(VI) based on polymeric membranes containing Aliquat 336 as an ionophore has been designed. Additionally, mercury-based screen-printed electrodes have been evaluated for for cadmium, lead, copper and zinc detection.

Noves aproximacions a la síntesi i caracterització de poliglicols al·lílics, polihidrosiloxans i surfactants copolimèrics. Avaluació d'aquests surfactants en formulacions de poliuretà

Els polímers són una sèrie de compostos que troben un ampli ventall d'aplicacions en la indústria actual. Un exemple són les espumes de poliuretà, estructures de tipus cel·lular obtingudes mitjançant la reacció química entre compostos de tipus isocianat i compostos de tipus poliol (polièters amb diferent nombre de grups hidroxil). És imprescindible l'ús d'additius d'estructura tensioactiva (surfactants de silicona) per estabilitzar el procés d'espumació i per proporcionar una estructura cel·lular ordenada i homogènia en mida i distribució. La síntesis i caracterització de les molècules precursores (polihidrosiloxans i polièters al·lílics), l'estudi de la reacció d'hidrosililació com a via d'obtenció dels diferents surfactants per reacció d'addició entre els polihidrosiloxans i els polièters al·lílics i la caracterització i avaluació en formulacions comercials de poliuretà dels surfactants sintetitzats han constituït els objectius del present treball. MEMÒRIA La Tesi Doctoral ha estat presentada seguint el següent esquema: CAPÍTOL I. INTRODUCCIÓ A LA QUÍMICA DEL POLIURETÀ. Es presenten els principis de la química del poliuretà, fent esment dels recents avenços en la síntesis i caracterització d'aquests compostos polimèrics, així com un apartat concret centrat en els surfactants de silicona. Es presenten les estructures habituals d'aquests compostos comercials i es detallen les reaccions de síntesi i les característiques físiques que aquests compostos proporcionen a les espumes de poliuretà. CAPÍTOL II. OBJECTIUS. 1.- Síntesis y caracterització d'una àmplia gamma de poliglicols al·lílics i de polihidrosiloxans amb grups hidrur reactius, ambdós precursors d'estructures polimèriques de tipus surfactant. 2.- Estudi de la reacció d'hidrosililació com a via de formació d'enllaços Si-C no hidrolitzables, mitjançant la reacció d'addició entre els substrats al·lílics insaturats i els polisiloxans amb grups hidrur reactius. 3.- Caracterització de les estructures polimèriques de tipus surfactant sintetitzades i avaluació d'aquestes en formulacions de poliuretà, a fi de relacionar l'estructura química d'aquests oligómers amb els efectes físics que originen en l'espuma de poliuretà. CAPÍTOL III. SÍNTESI I CARACTERITZACIÓ DE SUBSTRATS AL·LÍLICS INSATURATS DE TIPUS POLIGLICOL. S'han caracteritzat per HPLC-UV una sèrie de polietilenglicols comercials. S'ha estudiat la reacció de derivatització al·lílica sobre els grups hidroxil dels polièters comercials (PEG, PPG i copolímers PEG-PPG) i s'han caracteritzat exhaustivament els productes sintetitzats (1H,13C-RMN, GC, GC-MS, FTIR, ESI-MS, HPLC-UV). S'ha iniciat un estudi de polimerització aniònica sobre nous epòxids amb un punt de diversitat molecular, sintetitzant-se i caracteritzant-se els corresponents nous polièters obtinguts. CAPÍTOL IV. SÍNTESI I CARACTERITZACIÓ DE POLIHIDROSILOXANS REACTIUS. S'estudia la síntesis de polihidrosiloxans amb grups hidrur reactius, mitjançant la reacció de polimerització aniònica d'obertura d'anell ("AROP, anionic ring opening polimerization") i mitjançant la reacció de polimerització per equilibració catiònica. Es presenta una caracterització exhaustiva dels productes sintetitzats i es descriu la naturalesa de la microestructura polimèrica a partir de la distribució bivariant dels copolímers PDMS-co-PHMS (poli(dimetilsiloxà)-co-poli(hidrometilsiloxà)). CAPÍTOL V. ESTUDI SISTEMÀTIC DE LA REACCIÓ D'HIDROSILILACIÓ. S'ha estudiat la reacció d'hidrosililació amb la finalitat de sintetitzar estructures copolimèriques poliglicol-polisiloxà a partir de la reacció de polisiloxans hidrur reactius i polièters al·lílics. S'han provat diferents catalitzadors (Pt/C 5%, cat. de Speier i cat. de Karstedt), s'han sintetitzat diferents estructures tensoactives (lineals i ramificades) i s'ha modelitzat les diferents reaccions secundàries observades, per presentar un estudi mecanístic de la reacció d'hidrosililació aplicada a la síntesis de molècules d'elevat PM a partir de la reacció entre substrats al·lílics insaturats i polihidrosiloxans. CAPÍTOL VI. AVALUACIÓ DELS SURFACTANTS EN FORMULACIONS DE POLIURETÀ. S'ha estudiat la idoneïtat dels surfactants de silicona sintetitzats en diferents formulacions de poliuretà comercials. S'ha relacionat el comportament físic d'aquests surfactants en les espumes de poliuretà amb la seva estructura química a partir de l'anàlisi per microscòpia electrònica de rastreig. CAPÍTOL VII. CONCLUSIONS. S'han esposat les conclusions extretes de cada capítol.

Síntesi, estructura i reactivitat de nous complexos de Cu, Ag i Ni contenint lligands triazamacrocíclics. Aplicacions en l'activació d'enllaços

· S'ha preparat i caracteritzat una família de complexos de Cu(III) contenint lligands triazamacrocíclics, estudiant-se les seves propietats estructurals, espectroscòpiques i redox. Aquesta àmplia família de complexos tenen un gran interès perquè permeten descriure les propietats dels complexos de Cu en un estat d'oxidació poc habitual i a més ens han permès mesurar de manera quantitativa l'efecte Meyerstein. · Una nova família de complexos de Cu(I) amb els lligands triazamacrocíclics es sintetitzada i caracteritzada per tècniques espectroscòpiques i estructurals, demostrant que aquests complexos presenten diferents estructures a l'estat sòlid i en dissolució. Així doncs, mentre que en dissolució es demostra per RMN que es tracta d'una espècie monomèrica, la determinació estructural per difracció de raigs X d'aquests complexos de Cu(I), ens confirma la formació d'espècies polimèriques. Per altra banda, s'ha estudiat la seva reactivitat; a) la seva implicació en la formació de lligands deuterats mitjançant l'intercanvi H/D en condicions suaus i b) la formació de complexos bisfenoxo a partir de la reactivitat entre els corresponents complexos de Cu(I) i oxigen molecular. De la mateixa manera, s'ha preparat el corresponent anàleg de Ag(I) en estat sòlid, obtenint la formació d'un polímer de Ag(I), el qual presenta a l'estat sòlid una estructura en forma de ziga-zaga, diferent a l'estructura del polímer de Cu(I), que és lineal. · S'ha determinat i proposat el mecanisme que té lloc en l'activació de l'enllaç C-H i posterior reacció de transferència per tal d'estabilitzar els productes finals mitjançant una reacció de desproporció. El seguiment de la reacció té lloc mitjançant tècniques espectroscòpiques com UV-vis. Dit seguiment, ens permet determinar les diferents influències electròniques sobre la reacció de formació dels complexos organometàl·lics de Cu(III). A més a més, el seguiment de la reacció a baixa temperatura ens permet determinar espectroscòpica i teòricament la formació d'un intermedi de Cu(II), i mitjançant la determinació dels paràmetres cinètics i termodinàmics es proposa un mecanisme de reacció. Posteriorment, s'ha assajat la reactivitat d'una sal de Cu(II) amb un lligand macrocíclic que conté un grup metil en el carboni orientat cap al centre del macrocicle, implicant la formació d'un intermedi agòstic. De la determinació estructural d'aquest intermedi de CuII i del lligand protonat, s'extreuen una sèrie de conclusions molt interessants, com són la demostració estructural de l'activació de l'enllaç C-C en la primera etapa de formació i de manera anàloga poder comparar-ho amb els sistemes macrocíclics HL2-HL6, demostrant la possible formació d'un intermedi agòstic, on es produeix l'activació de l'enllaç C-H. Aquesta similitud estaria d'acord amb els sistemes HL2-HL6, els quals espectroscòpica i teòricament s'havia detectat la presència d'un intermedi de característiques similars. Degut a l'acidesa d'aquest protó, i gràcies a la presència d'una base com és el propi lligand, aquest podia ésser extret donant lloc a la formació dels corresponents organometàl·lics de Cu(III). Dita estructura també representa un dels pocs exemples d'un organometàl·lic de CuII, un estat d'oxidació poc conegut dins d'aquest camp. · S'ha descrit la reactivitat dels nous complexos organometàl·lics de Cu(III), els quals sota medi pròtic i en condicions àcides o neutres són espècies totalment estables, però en condicions bàsiques o reductores aquestes espècies reaccionen donant lloc a la formació de noves espècies de tipus bisfenoxo, on el Cu es troba en estat d'oxidació +2. S'han caracteritzat mitjançant difracció de RX, on es s'observa l'entorn químic del Cu, la geometria del complex bisfenoxo i l'hidroxilació de l'anell aromàtic. · Finalment, s'ha descrit per primera vegada la síntesi i caracterització d'uns nous complexos organometàl·lics de Ni. Aquests són sintetitzats en base als càlculs teòrics realitzats sobre els nostres sistemes macrocíclics. Per aquests complexos hem investigat l'efecte del metall, canviant el coure per altres metalls de la primera sèrie de transició (Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn) i de la segona sèrie de transició (Ru, Rh, Pd, Ag). Els resultats demostren que el Ni(II), és el metall que presenta una major capacitat de l'activació de l'enllaç C-H en aquests sistemes aromàtics. Aquests compostos s'oxiden lentament cap a complexos de Ni(III). Per altra banda, l'addició d'una sal de clor sobre una solució d'un complex de Ni(II) permet aïllar el corresponent complex de Ni(III), caracteritzat per ressonància de spin electrònic

Inplante erabilerako polimero erradio-opakoen lorpena eta ezaugarritzea

[EU]Biomedikuntzan gero eta material polimeriko gehiago aplikatzen dira. Metalezko inplanteekin alderatuz, ekoizterako orduan azkarragoak eta merkeagoak baitira beste hainbat ezaugarriren artean. Baina onurak ekartzearekin batera, erradio-opakotasun eza ere badakar. Eta ezaugarri hau gabe, inplantearen jarraipena behin giza gorputzean ezarrita dagoenean ezinezkoa da, X izpiekin ezin baita ikusi. Beraz, arazo horri aurre egiteko, proiektu honetan matrize polimerikoari kargak gehitzea proposatzen da. Lortutako material konposatuak, polimeroak soilik dituen ezaugarriak berdintzea edo hobetzea espero da. Hau da, erradio-opakotasuna lortzeaz gain, propietate mekanikoak behintzat mantentzea espero da. Giza gorputzean aplikatzen diren inplanteetarako erabiliko den material konposatu bat lortzea duenez helburu proiektu honek, matrizea polimero biobataragarria eta biodegradagarria izango da. Biodegradagarria izanik, inplantea kanporatzeko bigarren ebakuntza bat ekiditen da. Zehazki, poli(D-laktida) (PDLA) polimeroa matrize moduan eta karga moduan bismuto oxidoa (Bi2O3) erabiliko dira, medikuntza arloko inplanteetan erabili izan ohi dira eta.

Linear viscoelasticity from molecular dynamics simulation of entangled polymers

The linear viscoelastic (LVE) spectrum is one of the primary fingerprints of polymer solutions and melts, carrying information about most relaxation processes in the system. Many single chain theories and models start with predicting the LVE spectrum to validate their assumptions. However, until now, no reliable linear stress relaxation data were available from simulations of multichain systems. In this work, we propose a new efficient way to calculate a wide variety of correlation functions and mean-square displacements during simulations without significant additional CPU cost. Using this method, we calculate stress−stress autocorrelation functions for a simple bead−spring model of polymer melt for a wide range of chain lengths, densities, temperatures, and chain stiffnesses. The obtained stress−stress autocorrelation functions were compared with the single chain slip−spring model in order to obtain entanglement related parameters, such as the plateau modulus or the molecular weight between entanglements. Then, the dependence of the plateau modulus on the packing length is discussed. We have also identified three different contributions to the stress relaxation:  bond length relaxation, colloidal and polymeric. Their dependence on the density and the temperature is demonstrated for short unentangled systems without inertia.

Effect of acyl chain length on transfection efficiency and toxicity of polyethylenimine

Polyethylenimine (PEI) is an efficient nonviral gene delivery vector because of its high buffering capacity and DNA condensation ability. In our study, the amino groups on the polymeric backbone were acylated using acetic or propionic anhydride to alter the protonation behaviour and the hydrophilic/hydrophobic balance of the polymer. The concentration of acylated primary amines was determined using trinitrobenzene sulphonic acid assay. Results showed that our modified polymers had lower buffering capacities in solutions compared to PEI. The polymers were complexed with plasmid encoding enhanced green fluorescent protein at three different ratios (1:1, 1:2 and 1:10 w/w DNA to polymer) to form polyplexes and their toxicities and transfection efficiencies were evaluated in HEK 293 cells. Acylation reduced the number of primary amines on the polymer and the surface charge, improving haemocompatibility and reducing cytotoxicity. The reduction in the concentration of amino groups helped to optimise DNA compaction and facilitated polyplex dissociation in the cell, which increased transfection efficiency of the modified polymers compared to the parent polymer. Polymers with buffering capacities greater than 50% and less than 80% relative to PEI, showed higher transfection efficiencies than PEI. The propionic anhydride modified polymers had appropriate interactions with DNA which provided both DNA compaction and polyplex dissociation. These systems interacted better with the cell membrane because of their slightly higher lipophilicity and formed polyplexes which were less cytotoxic than polyplexes of acetic anhydride modified polymers. Among the vectors tested, 1:0.3 mol/mol PEI:propionic anhydride in a 1:2 w/w DNA:polymer composition provided the best transfection system with improved transfection efficiency and reduced cytotoxicity.

Linear nucleation of polymers

The use of high-melting fibres as linear nuclei for quiescent polymeric melts is instrumental in providing the superior mechanical properties of polymeric self-composites. It also has inherent advantages in the elucidation of fundamental aspects of polymeric crystallization and self-organization, not least in allowing systematic microscopic studies of polymeric crystallization from nucleation through to the growth interface. This has demonstrated explicitly that lamellae develop in two distinct ways, for slower and faster growth, depending on whether fold packing has or has not time to order before the next molecular layer is added with only the former leading to banded growth in linear polyethylene. Other gains in understanding concern cellulation and morphological instability, internuclear interference, isothermal lamellar thickening and banded growth being a consequence of the partial relief of initial surface stress. (c) 2006 Elsevier Ltd. All rights reserved.

A healable supramolecular polymer blend based on aromatic π-π stacking and hydrogen bonding interactions

An elastomeric, supramolecular healable polymer blend, comprising a chain-folding polyimide and a telechelic polyurethane with pyrenyl endgroups, is compatibilised by aromatic π−π stacking between the π-electron-deficient diimide groups and the π-electron-rich pyrenyl units. This inter-polymer interaction is key to forming a tough, healable, elastomeric material. Variable temperature FTIR analysis of the bulk material also conclusively demonstrates the presence of hydrogen bonding, which complements the π–π stacking interactions. Variable temperature SAXS analysis shows that the healable polymeric blend has a nanophase-separated morphology, and that the X-ray contrast between the two types of domain increases with increasing temperature, a feature that is repeatable over several heating and cooling cycles. A fractured sample of this material reproducibly regains more than 95% of the tensile modulus, 91% of the elongation to break, and 77% of the modulus of toughness of the pristine material.

Preparation and properties of gallaborane, GaBH6: structure of the gaseous molecule H2Ga(μ-H)2BH2 as determined by vibrational, electron diffraction, and ab initio studies, and structure of the crystalline solid at 110 K as determined by x-ray diffraction``

Gallaborane (GaBH6, 1), synthesized by the metathesis of LiBH4 with [H2GaCl]n at ca. 250 K, has been characterized by chemical analysis and by its IR and 1H and 11B NMR spectra. The IR spectrum of the vapor at low pressure implies the presence of only one species, viz. H2Ga(μ-H)2BH2, with a diborane-like structure conforming to C2v symmetry. The structure of this molecule has been determined by gas-phase electron diffraction (GED) measurements afforced by the results of ab initio molecular orbital calculations. Hence the principal distances (rα in Å) and angles ( α in deg) are as follows: r(Ga•••B), 2.197(3); r(Ga−Ht), 1.555(6); r(Ga−Hb), 1.800(6); r(B−Ht), 1.189(7); r(B−Hb), 1.286(7); Hb−Ga−Hb, 71.6(4); and Hb−B−Hb, 110.0(5) (t = terminal, b = bridging). Aggregation of the molecules occurs in the condensed phases. X-ray crystallographic studies of a single crystal at 110 K reveal a polymeric network with helical chains made up of alternating pseudotetrahedral GaH4 and BH4 units linked through single hydrogen bridges; the average Ga•••B distance is now 2.473(7) Å. The compound decomposes in the condensed phases at temperatures exceeding ca. 240 K with the formation of elemental Ga and H2 and B2H6. The reactions with NH3, Me3N, and Me3P are also described.

Protection of live bacteria from bile acid toxicity using bile acid adsorbing resins

We previously demonstrated that a dry, room temperature stable formulation of a live bacterial vaccine was highly susceptible to bile, and suggested that this will lead to significant loss of viability of any live bacterial formulation released into the intestine using an enteric coating or capsule. We found that bile and acid tolerance is very rapidly recovered after rehydration with buffer or water, raising the possibility that rehydration in the absence of bile prior to release into the intestine might solve the problem of bile toxicity to dried cells. We describe here a novel formulation that combines extensively studied bile acid adsorbent resins with the dried bacteria, to temporarily adsorb bile acids and allow rehydration and recovery of bile resistance of bacteria in the intestine before release. Tablets containing the bile acid adsorbent cholestyramine release 250-fold more live bacteria when dissolved in a bile solution, compared to control tablets without cholestyramine or with a control resin that does not bind bile acids. We propose that a simple enteric coated oral dosage form containing bile acid adsorbent resins will allow improved live bacterial delivery to the intestine via the oral route, a major step towards room temperature stable, easily administered and distributed vaccine pills and other bacterial therapeutics

Bacterial polysaccharides suppress induced innate immunity by calcium chelation

Bacterial pathogens and symbionts must suppress or negate host innate immunity. However, pathogens release conserved oligomeric and polymeric molecules or MAMPs (Microbial Associated Molecular Patterns), which elicit host defenses [1], [2] and [3]. Extracellular polysaccharides (EPSs) are key virulence factors in plant and animal pathogenesis, but their precise function in establishing basic compatibility remains unclear [4], [5], [6] and [7]. Here, we show that EPSs suppress MAMP-induced signaling in plants through their polyanionic nature [4] and consequent ability to chelate divalent calcium ions [8]. In plants, Ca2+ ion influx to the cytosol from the apoplast (where bacteria multiply [4], [5] and [9]) is a prerequisite for activation of myriad defenses by MAMPs [10]. We show that EPSs from diverse plant and animal pathogens and symbionts bind calcium. EPS-defective mutants or pure MAMPs, such as the flagellin peptide flg22, elicit calcium influx, expression of host defense genes, and downstream resistance. Furthermore, EPSs, produced by wild-type strains or purified, suppress induced responses but do not block flg22-receptor binding in Arabidopsis cells. EPS production was confirmed in planta, and the amounts in bacterial biofilms greatly exceed those required for binding of apoplastic calcium. These data reveal a novel, fundamental role for bacterial EPS in disease establishment, encouraging novel control strategies.

Fragrance release from the surface of branched poly(amide)s

Enzymes are powerful tools in organic synthesis that are able to catalyse a wide variety of selective chemical transformations under mild and environmentally friendly conditions. Enzymes such as the lipases have also found applications in the synthesis and degradation of polymeric materials. However, the use of these natural catalysts in the synthesis and the post-synthetic modification of dendrimers and hyperbranched molecules is an application of chemistry yet to be explored extensively. In this study the use of two hydrolytic enzymes, a lipase from Candida cylindracea and a cutinase from Fusarium solani pisii, were investigated in the selective cleavage of ester groups situated on the peripheral layer of two families of branched polyamides. These branched polyamides were conjugated to simple fragrances citronellol and L-menthol via ester linkages. Hydrolysis of the ester linkage between the fragrances and the branched polyamide support was carried out in aqueous buffered systems at slightly basic pH values under the optimum operative conditions for the enzymes used. These preliminary qualitative investigations revealed that partial cleavage of the ester functionalities from the branched polyamide support had occurred. However, the ability of the enzymes to interact with the substrates decreased considerably as the branching density, the rigidity of the structure and the bulkiness of the polyamide-fragrance conjugates increased.

Dendrimers: a new class of nanoscopic containers and delivery devices

Dendrimers and hyperbranched polymers are a relatively new class of materials with unique molecular architectures and dimensions in comparison to traditional linear polymers. This review details recent notable advances in the application of these new polymers in terms of the development of new polymeric delivery systems. Although comparatively young, the developing field of hyperbranched drug delivery devices is a rapidly maturing area and the key discoveries in drug-conjugate systems amongst others are highlighted. As a consequence of their ideal hyperbranched architectures, the utilisation of host-guest chemistries in dendrimers has been included within the scope of this review. (C) 2003 Elsevier Ltd. All rights reserved.