Influence of impurities and catalyst surface characteristics on the oxygen charge transfer reaction in the Pt/YSZ system

Spillover processes (i.e. the migration of ionic species from the support to the catalyst and vice versa) are known to play a very important role in catalysis and electrocatalysis. These spillover processes can be influenced by impurities (pre-existing on the catalyst surface) and by the catalyst morphology that may differ as a result of the differences in catalyst manufacturing processes. This work investigates the influence of impurities present in three commercial platinum (Pt) precursors. The resulting platinum films studied here were supported on yttria-stabilised-zirconia (YSZ). It was found that the three different catalyst films contained a range of impurities (determined by ICP-OES) that appear to affect the oxygen charge transfer reaction as studied by cyclic voltammetry (CV). © 2012 Elsevier B.V.

In situ catalyst activity control in a novel membrane reactor-Reaction driven wireless electrochemical promotion of catalysis

A dual chamber membrane reactor was used in order to study the effect of macroscopically applied oxygen chemical potential differences to a platinum catalyst supported on a mixed oxygen ion and electronic conducting membrane. It is believed that the oxygen chemical potential difference imposed by the use of an oxygen sweep in one of the reactor chambers causes the back-spillover of oxygen species from the support onto the catalyst surface, resulting in the modification of the catalytic activity. The use of different sweep gases, such as ethylene and hydrogen was investigated as the means to reverse the rate modification by removing the spilt over species from the catalyst surface and returning the system to its initial state. Oxygen sweep in general had a positive effect on the reaction rate with rate increases up to 20% measured. Experimental results showed that hydrogen is a more potent sweep gas than ethylene in terms of the ability to reverse rate modification. A 10% rate loss was observed when using an ethylene sweep as compared with an almost 60% rate decrease when hydrogen was used as the sweep gas. © 2009 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Prevalence of the factor VR506Q mutation in two Irish control populations:use of a novel nested polymerase chain reaction approach

The prevalence of factor V (FV) Leiden among normal populations has primarily been determined using blood donors. This control group is carefully selected and therefore may not accurately reflect the true prevalence within the population. We assessed the prevalence of FV Leiden within the Irish population using Guthrie card samples randomly selected from all newborns. We compared this result with the prevalence of FV Leiden within blood donors. A novel nested polymerase chain reaction (PCR) method for FV Leiden was developed for analysis of the Guthrie card samples. There was no significant difference between the allele frequency within the Guthrie card samples and blood donors (2.07% vs. 2.35%, P = 0.66)

Prevalence of the prothrombin G20210A mutation in the Irish populations:use of a novel polymerase chain reaction approach

The prothrombin G20210A polymorphism is associated with a threefold-increased risk of venous thrombosis. There is considerable variation in the reported prevalence of this polymorphism within normal populations, ranging from 0 to 6.5%. The prevalence within the Irish population has not been determined. A restriction fragment length polymorphism (RFLP)-based assay is commonly used for the detection of the prothrombin 20210A allele. This assay does not include a control restriction digest fragment and, consequently, failure of the enzyme activity or lack of addition of enzyme to the sample cannot be distinguished from wild-type prothrombin. We developed a RFLP-based assay, which incorporates an invariant digest site, resulting in the generation of a control digest fragment. Furthermore, we developed a nested polymerase chain reaction (PCR) method for the amplification and digestion of poor-quality or low-concentration DNA. In the Irish population studied, five of 385 (1.29%) were heterozygous and one patient was homozygous for the prothrombin 20210A polymorphism. This is the first reported data on an Irish or Celtic population and suggests that the allele frequency is similar to Anglo-Saxon populations. The nested PCR method successfully amplified and digested 100/100 (100%) of the archived samples; none of these samples could be analyzed by the standard single-round PCR method. In conclusion, nested PCR should be considered in the analysis of archived samples. Single-round PCR is appropriate for recently collected samples; however, an invariant control digest site should be incorporated in RFLP-based assays to validate the integrity of the digestion enzyme and limit the risk of false-negative results.

Polymerase chain reaction based methods for assessing chimerism following allogeneic bone marrow transplantation

It is important to be able to assess the contribution of donor cells to the graft followmg bone marrow transplantation (BMT), as complete engraftment of marrow progenitors that can give rise to long term donor derived hemopoiesis may be important in long-term disease-free survival. The contribution of the donor marrow, both in terms of filling the marrow "space" created by the intense conditioning regimen and in its ability to mediate a graft versus leukemia effect may be assessed by studying the kinetics of the engraftment process. As BMT involves repopulation of the host hemopoietic system with donor cells, recipients of allogeneic marrow are referred to as hemopoietic chimeras. A donor chimera is an individual who exhibits complete donor hemopoiesis and we would imagine that donor chimertsm carries the best long-term prognosis. A patient who has both donor and recipient cells coexistmg in a stable fashion post-BMT without hematological evidence of relapse or graft rejection is referred to as a mixed chimera. Mixed chimerism may be a prelude to graft rejection or leukemic relapse; therefore, it is important to be able to monitor the presence of these cells in a precise manner.

Adenovirus 12 E1A gene detection by polymerase chain reaction in both the normal and coeliac duodenum

A 12 amino acid sequence from the adenovirus 12 E1B protein is homologous at the protein level with a similar 12-mer derived from the wheat protein A-gliadin. It has been suggested that exposure to Ad 12 could sensitise individuals to gliadins with resultant gluten sensitive enteropathy. In this study, the polymerase chain reaction (PCR) was used to analyse duodenal biopsy tissue from patients with coeliac disease for the presence of Ad 12. The sensitivity of the assay system was at least 1 in 10(5) cells and specificity was confirmed both by probing with an internal oligonucleotide and by direct sequencing. Ad 12 sequences were detected in three of 17 patients with adult coeliac disease and in five of 16 adult controls with normal duodenal biopsies. Since exposure to the virus would be predicted to occur in infancy we also studied patients with childhood coeliac disease diagnosed at less than 1 year of age. Ad 12 was positive in three of 10 childhood coeliac patients and one of seven controls. In addition, we studied a cohort of patients who presented with a diarrhoeal illness and associated anti alpha gliadin antibodies in 1983. These patients had duodenal biopsies performed at this time. One of three patients with abnormal histology had detectable Ad 12 while two of 14 with normal findings were positive for Ad 12. Finally, the potential oncogenic nature of Ad 12 prompted examination of a group of patients with intestinal tumours. Ad 12 DNA was, however, in only two of 19 tumour samples tested. These data indicate that Ad 12 can be successfully detected using PCR on paraffin embedded tissue. Furthermore, Ad 12 was detected at a relatively high level in normal duodenum. The results do not, however, support the hypothesis that prior exposure to Ad 12 is implicated in the pathogenesis of coeliac disease.

Successful second unrelated donor BMT in a child with juvenile chronic myeloid leukaemia:documentation of chimaerism using the polymerase chain reaction

A 3-year old child with juvenile chronic myeloid leukaemia received a T cell-depleted BMT from a male unrelated donor. There was early graft failure associated with increasing splenomegaly and hypersplenism. Splenectomy was performed 53 days post-transplant and was followed by autologous marrow recovery with return of leukaemia. A second unrelated donor BMT was performed 9 months later using T cell-replete marrow from a similarly matched female donor. Grade 2 GVHD involving the skin and gut responded to treatment with steroids. Chimaerism was assessed using Y-specific polymerase chain reaction (PCR) and microsatellites. Samples taken at the time of splenectomy showed no donor marrow engraftment but there was significant engraftment in the spleen. Following the second transplant, donor-type haematopoiesis was documented using a panel of microsatellite probes. The patient remains well 6 months after transplant. Splenectomy should be considered prior to transplant in patients with significant splenomegaly and hypersplenism. Partial chimaerism in the spleen, but not bone marrow, post-BMT, has not previously been documented. PCR technology is a useful and highly sensitive way to assess chimaerism post-BMT and is informative in sex-matched cases, whilst the small amount of material required is advantageous in paediatric patients.

Evaluation of mixed chimerism by in vitro amplification of dinucleotide repeat sequences using the polymerase chain reaction

The influence of mixed hematopoietic chimerism (MC) after allogeneic bone marrow transplantation remains unknown. Increasingly sensitive detection methods have shown that MC occurs frequently. We report a highly sensitive novel method to assess MC based on the polymerase chain reaction (PCR). Simple dinucleotide repeat sequences called microsatellites have been found to vary in their repeat number between individuals. We use this variation to type donor-recipient pairs following allogeneic BMT. A panel of seven microsatellites was used to distinguish between donor and recipient cells of 32 transplants. Informative microsatellites were subsequently used to assess MC after BMT in this group of patients. Seventeen of the 32 transplants involved a donor of opposite sex; hence, cytogenetics and Y chromosome-specific PCR were also used as an index of chimerism in these patients. MC was detected in bone marrow aspirates and peripheral blood in 18 of 32 patients (56%) by PCR. In several cases, only stored slide material was available for analysis but PCR of microsatellites or Y chromosomal material could be used successfully to assess the origin of cells in this archival material. Cytogenetic analysis was possible in 17 patients and MC was detected in three patients. Twelve patients received T-cell-depleted marrow and showed a high incidence of MC as revealed by PCR (greater than 80%). Twenty patients received unmanipulated marrow, and while the incidence of MC was lower (44%), this was a high percentage when compared with other studies. Once MC was detected, the percentages of recipient cells tended to increase. However, in patients exhibiting MC who subsequently relapsed, this increase was relatively sudden. The overall level of recipient cells in the group of MC patients who subsequently relapsed was higher than in those who exhibited stable MC. Thus, while the occurrence of MC was not indicative of a poor prognosis per se, sudden increases in the proportions of recipient cells may be a prelude to graft rejection or relapse.

Early detection of leukaemic relapse after bone marrow transplantation using the polymerase chain reaction

We report a case of acute lymphoblastic leukaemia relapsing after allogeneic bone marrow transplantation in which the polymerase chain reaction (PCR) was used to assess chimeric status. This technique demonstrated the progressive reappearance of host cells prior to clinical relapse. The relapse was of host cell origin as shown by the presence of female (recipient) metaphases containing an abnormal chromosomal marker (iso 9q) which had also been present at initial diagnosis. The emergence of host cells in this case, detected only by PCR techniques but not by cytogenetic methods, appeared to herald overt relapse. PCR analysis provides a sensitive tool for detecting a progressive rise in host cell numbers which may predict clinical relapse.

Chimaerism following allogeneic bone marrow transplantation:detection of residual host cells using the polymerase chain reaction

Chimaerism was assessed in five recipients following sex mismatched allogeneic bone marrow transplantation. Techniques included karyotyping of bone marrow cells, dot blot DNA analysis of blood and bone marrow suspensions, and in vitro amplification of DNA by the polymerase chain reaction (PCR) using blood and bone marrow suspensions and stored bone marrow slides. Results of karyotypic analysis suggested complete chimaerism in four patients, while in one patient mixed chimaerism was detected. Mixed chimaerism was also detected, however, in a second patient using PCR and confirmed by dot blot analysis on all tissues examined. PCR is a sensitive tool for investigation of chimaerism following bone marrow transplantation. Since this technique does not require radioactivity, it is an attractive method for use in a clinical laboratory. This technique represents a further development in the use of DNA methodologies in the assessment of haematological disease.

In-Situ, Simultaneous Irradiation and Monitoring of a Photocatalysed Organic Oxidation Reaction in a TiO2-coated NMR Tube

The semiconductor photocatalysed (SPC) oxidation of toluene is performed inside an NMR spectrometer and the reaction monitored simultaneously in-situ, using a fibre optic probe/diffuser to provide the UV light to activate the titania photocatalyst coating on the inside of the NMR tube. Such a system has great potential for the simple rapid screening of a wide range of SPC mediated organic reactions.

Exact and numerical solutions for diffusio-reaction equations with convection term

Esta dissertação estuda essencialmente dois problemas: (A) uma classe de equações unidimensionais de reacção-difusão-convecção em meios não uniformes (dependentes do espaço), e (B) um problema elíptico não-linear e paramétrico ligado a fenómenos de capilaridade. A Análise de Perturbação Singular e a dinâmica de Hamilton-Jacobi são utilizadas na obtenção de expressões assimptóticas para a solução (com comportamento de frente) e para a sua velocidade de propagação. Os seguintes três métodos de decomposição, Adomian Decomposition Method (ADM), Decomposition Method based on Infinite Products (DIP), e New Iterative Method (NIM), são apresentados e brevemente comparados. Adicionalmente, condições suficientes para a convergência da solução em série, obtida pelo ADM, e uma aplicação a um problema da Telecomunicações por Fibras Ópticas, envolvendo EDOs não-lineares designadas equações de Raman, são discutidas. Um ponto de vista mais abrangente que unifica os métodos de decomposição referidos é também apresentado. Para subclasses desta EDP são obtidas soluções numa forma explícita, para diferentes tipos de dados e usando uma variante do método de simetrias de Bluman-Cole. Usando Teoria de Pontos Críticos (o teorema usualmente designado mountain pass) e técnicas de truncatura, prova-se a existência de duas soluções não triviais (uma positiva e uma negativa) para o problema elíptico não-linear e paramétrico (B). A existência de uma terceira solução não trivial é demonstrada usando Grupos Críticos e Teoria de Morse.

Novel furan polymer materials based on the reversible Diels-Alder reaction

A futura e inevitável escassez dos recursos fósseis, juntamente com o aumento imprevisível dos seus preços, levou, nas últimas décadas, a um aumento impressionante de iniciativas dedicadas não só à procura de fontes alternativas de fornecedores de energia, mas também de produtos químicos e polímeros a partir de fontes renováveis, em particular da biomassa vegetal. Entre estes, os polímeros derivados de monómeros furânicos constituem uma classe única de materiais cujas estruturas podem, em princípio, simular virtualmente os seus homólogos actualmente derivados de recursos fósseis. O anel furânico é uma estrutura heterocíclica com um carácter diénico pronunciado, o que torna-o um dieno particularmente apropriado para a reacção de Diels-Alder (DA) com dienófilos como a maleimida. Um dos aspectos mais relevantes da reacção de DA é a sua reversibilidade em função da temperatura, a qual permite que os aductos sejam facilmente revertidos nos seus precursores por aumento da temperatura (reacção de retro-DA). No caso específico da combinação furano-maleimida, a formação do aducto predomina até cerca de 60ºC, enquanto a reacção inversa é dominante acima de 100ºC. A combinação desta característica da reacção de DA com a química de compostos furânicos pode abrir um novo caminho para a preparação de materiais macromoleculares funcionais com base em fontes renováveis e com aplicações promissoras como auto-reparação e reciclabilidade. O principal objectivo desta Tese, é a síntese e caracterização de novos materiais poliméricos termo-reversíveis, aplicando a reacção de DA a monómeros complementares com estruturas dos tipos furânico (o dieno, designado por A) e de maleimida (o dienófilo, designado por B). A primeira etapa neste trabalho envolveu a síntese, purificação e caracterização de novos monómeros furânicos e de maleimida do tipo AA, A3, BB, B3, AB, AB2, cada um com diferentes grupos separadores das funções reactivas. Posteriormente, estes monómeros foram polimerizados e despolimerizados por ciclos de DA/retro-DA utilizando diferentes combinações. A formação e dissociação de todos os aductos de DA foram seguidas por ambas espectroscopias de UV e RMN de 1H. O primeiro sistema de DA estudado foi uma combinação modelo entre reagentes mono-funcionais (-A+-B), nomeadamente o acetato furfurílico (FA) e a N-metilmaleimida (MM), ambos comercialmente disponíveis. O objectivo desta abordagem foi estudar a cinética e o equilíbrio da formação/dissociação dos aductos de DA e obter indicações sobre as condições mais adequadas a serem usadas na preparação dos correspondentes novos materiais macromoleculares. Além disso, pretendia-se verificar a presença ou ausência de reacções secundárias que poderiam intervir em ambas as vias directa e inversa das reacções, mesmo após vários ciclos. A espectroscopia de UV forneceu informação quantitativa sobre a cinética de formação do aducto através da diminuição progressiva da absorvência máxima a 293 nm correspondente ao grupo maleimida, a diferentes temperaturas (35, 50, 65 ºC) Reciprocamente, a correspondente reacção de retro-DA foi seguida a 90 ºC através do aumento do mesmo pico. A reversibilidade destes sistemas foi verificada com sucesso após uma sequência de ciclos de DA/retro-DA. Adicionalmente, verificou-se que os espectros originaram um ponto isosbéstico, provando que estes sistemas não envolvem quaisquer reacções secundárias. Uma vez que foi usado um excesso de FA, as reacções de DA modelo apresentaram um comportamento cinético de pseudo-primeira ordem, com a constante de velocidade k mais alta (2.1x10-5 dm3mol-1s-1) para T=65 ºC. A correspondente energia de activação foi de 39.0 kJ.mol-1. A reacção de retro-DA seguiu um comportamento de primeira ordem, com constante de velocidade de 1.6x10-6 s-1. A evolução deste sistema por RMN de 1H a 65ºC deu-nos informações mais detalhadas sobre a sua evolução estrutural, ou seja, à medida que a intensidade dos picos atribuídos à formação do aducto aumentaram progressivamente ao longo do tempo, os pertencentes aos reagentes iniciais diminuiram proporcionalmente. O “rendimento final”, calculado após 20 dias à temperatura ambiente, foi de aproximadamente 70%. A reacção de retro-DA foi depois seguida a 90ºC, observando-se tal como na espectroscopia de UV, o deslocamento da reacção no sentido da regeneração dos reagentes de partida. A viabilidade de múltiplos ciclos de DA/retro-DA estabelecidos pela espectroscopia de UV foi igualmente confirmada por RMN de 1H. O passo seguinte envolveu o estudo de um sistema de policondensação linear baseado no crescimento gradual por reacção de DA entre um monómero bisfurânico A-A e um do tipo bismaleimida B-B, seguindo a mesma abordagem que no sistema modelo. O poliaducto linear foi obtido a partir de soluções equimolares dos monómeros, por reacção de DA a 65ºC. O progresso desta polimerização foi seguido por espectroscopia de UV e RMN de 1H e, mais qualitativamente, pelo aumento da viscosidade do meio. A reacção seguiu um comportamento de segunda ordem, com uma constante de velocidade de 9.4x10-6 dm3mol-1s-1, e observou-se novamente um ponto isosbéstico nos dados de UV. Os espectros de RMN apresentaram o padrão esperado, nomeadamente o aumento progressivo dos sinais associados ao aducto e a correspondente diminuição dos grupos furano e maleimida livres. A despolimerização do poliaducto através da reacção de retro-DA foi seguida a 110ºC usando as mesmas técnicas. Os dados de UV mostraram o retorno progressivo da absorção dos grupos de maleimida, seguindo um comportamento cinético de primeira ordem, com constante de velocidade de 2.5x10-6 s-1, até à completa regeneração de ambos os monómeros. Os espectros de RMN providenciaram mais uma vez informação estrutural sobre o progresso da despolimerização, a qual foi acompanhada por uma diminuição progressiva da viscosidade. Adicionalmente, para seguir a retro- DA, adicionou-se um excesso de composto furânico monofuncional, nomeadamente o 2,5-dimetilfurano (DMFu), ao sistema de modo a bloquear as funções maleimida complementares, evitando assim a repolimerização após arrefecimento. Os productos isolados foram então o monómero bisfurânico AA, DMFu que não reagiu e o bisaducto não-polimerizável de BB com DMFu. Este resultado indicou claramente que o polímero foi de facto revertido nos seus monómeros durante a reacção de retro-DA. O terceiro sistema estudado foi outra polimerização linear, seguindo as mesmas condições experimentais que os anteriores, mas com uma estratégia diferente de modo a contornar o problema clássico de assegurar a estequiometria exacta dos monómeros. As estruturas dos monómeros utilizados incorporam ambos os grupos reactivos, i.e, moléculas do tipo A-B. A polimerização prematura destes monómeros intrinsecamente reactivos foi evitada com a protecção do grupo maleimida na forma de um aducto de DA com furano, até a incorporação do substituinte furânico na outra extremidade. Portanto, a policondensação destes monómeros foi iniciada após a desprotecção in situ deste composto mediante aquecimento, seguido de arrefecimento até à temperatura adequada para polimerizar. Os resultados obtidos por UV e RMN sugerem que de facto o uso de monómeros do tipo A-B oferece um melhor sistema linear. Em seguida, foram estudados sistemas de policondensação não-linear por reacção de DA, entre monómeros (um ou ambos) com funcionalidade superior a dois, nomeadamente sistemas do tipo A3+B-B ou A-A+B3, seguindo mais uma vez as mesmas condições experimentais. Uma vez que utilizam monómeros complementares contendo, em média, mais de duas funcionalidades, estes sistemas conduzem a materiais reticulados. Nestes estudos, foram usadas três razões molares de [maleimida]/[furano], nomeadamente 1.0, 0.75 e 0.5, de modo a estudar ambas as situações de não-gelificação e reticulação. Ambos sistemas apresentaram um comportamento regular e boa reciclabilidade quer para gerar situações que possam conduzir à formação de redes a diferentes graus de conversão, ou que possam parar antes da sua obtenção, conforme previsto pela equação de Flory-Stockmayer. Como esperado, a utilização de grupos complementares em quantidades estequiométricas produziu o espessamento mais rápido e a reticulação quase completa; à medida que a quantidade relativa de monómero trifuncional decresceu, as reacções pararam antes da reticulação, ou seja, originaram meios altamente viscosos contendo polímeros solúveis altamente ramificados. As reacções de retro-DA a 110 ºC conduziram à gradual dissolução das partículas de gel (quando presentes), tendo sido comprovado pelos espectros de UV e de RMN de 1H, evidenciado a regeneração dos monómeros. Tal como no sistema do tipo A-A+B-B, a reacção de retro-DA foi seguida adicionando um excesso de DMFu ao sistema reaccional. Como esperado, os produtos finais foram os monómeros furânicos, o DMFu em excesso e o trisaducto ou o bisaducto maleimida-DMFu, o que confirma a eficiência da despolimerização com regeneração dos monómeros iniciais. O último sistema de policondensação por reacção de DA envolveu um monómero assimetricamente substituído do tipo AB2, capaz de originar estruturas macromoleculares hiper-ramificadas que não reticulam. Este estudo preliminar deste sistema foi seguido nas mesmas condições experimentais que os anteriores, apresentando um comportamento com as características esperadas.

Pilot study of the utility and acceptability of tampon sampling for the diagnosis of Neisseria gonorrhoeae and Chlamydia trachomatis infections by duplex realtime polymerase chain reaction in United Kingdom sex workers

We aimed to evaluate the acceptability of self-collected tampon samples for the screening of female sex workers for sexually transmitted infections. We recruited 65 sex workers, and 63 agreed to provide tampon samples. The tampon samples were processed by realtime polymerase chain reaction (PCR) targeting Neisseria gonorrhoeae and Chlamydia trachomatis. Urethral and endocervical swabs were also obtained from 61 of 63 participants and tested using culture (N. gonorrhoeae) and the BD ProbeTec strand displacement amplification (SDA) (C. trachomatis) assay. Tampon sampling was preferred by 95% of the women and all favoured being tested away from genitourinary medicine clinics; the most common reasons cited were avoidance of embarrassment (40%) and convenience (30%). Besides near-universal acceptability of tampon sampling, the tampon sampling-PCR approach described in this study appeared to have enhanced sensitivity compared with conventional testing, suggesting the possibility of a residual hidden burden of N. gonorrhoeae and/or C. trachomatis genital infections in UK female sex workers.