Europium(III)-containing zinc oxide from Pechini method

ZnO:Eu3+ (0.1 and 3 at%) with average particle size of 500 nm were prepared by the Pechini method. Photoluminescence spectroscopy evidences that there is no energy transfer between ZnO and Eu3+ ion. The emission spectrum at 77 K shows that Eu3+ ions occupy at least three different sites in ZnO:Eu 3 at% sample. The experimental intensity parameter Omega(2) indicates that Eu3+ ions in the sample doped with 3 at% occupy sites where 4-configurational levels can better mix with opposite-parity states than those in the sample doped with 0.1 at%. (C) 2002 Elsevier B.V. B.V. All rights reserved.

Luminescence of europium(III) and manganese(II) in barium and zinc orthosilicate

The aim of this work is to report on the luminescence properties of BaZnSiO4 activated by Eu3+ and Mn2+ ions. Doped and undoped powder samples were prepared by solid-state reaction starting from oxides and carbonates or Ba2SiO4:Eu3+ and Zn2SiO4:Mn2+ precursors. X-ray diffraction powder data, IR vibrational, and UV-vis luminescence spectroscopies were carried out. Results showed that doped and undoped samples from both types of precursors have the same structure and crystallize with a superstructure of hexagonal kalsilite. Vibrational spectroscopy has confirmed the formation of a silicate group, which outlines differences between products and silicate precursors. The observed luminescence assigned to Eu3+ and Mn2+ transitions covered most parts of the visible spectrum, an important requirement for phosphors in fluorescent low-pressure mercury vapor lamps.

Synthesis and structural characterization of a new polymeric zinc(II) complex with thiophene-2-carboxylic acid

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Zinc and lead content and availability in Brazilian soil contaminated with residue of a secondary smelting lead recycling plant

The sequential extraction procedure of Zinc and lead performed in a Brazilian soil showed that it presents high pollution potential once over 90% of total lead is present in fractions where the metals can be easily mobilized. The fraction contents are as follow: F1 = 174 and 15 mg kg-1; F2 = 3155 and 9.7 mg kg -1; F3 = 99 and 1.6 mg kg -1; Residual fraction = 38 and 5.5 mg kg -1 for lead and zinc, respectively. The comparison with non contaminated soil only Pb 2+ concentration is above its intervention reference concentration, 900 mg kg -1.

Synthesis, characterization and thermal study of solid mandelate of some bivalent transition metal ions in CO2 and N2 atmospheres

Solid state M-L, where M stands for bivalent transition metals (Mn(II), Fe(II), Co(II), Ni(II), Cu(II) and Zn(II)) and L is mandelate, were synthesized. Simultaneous thermogravimetry and differential scanning calorimetry, elemental analysis and complexometry were used to establish the stoichiometry and to study the thermal behaviour of these compounds in CO2 and N2 atmospheres. The results show that all the compounds were obtained in the anhydrous state and in agreement with the general formula ML2. The thermal decomposition of the compounds occurs in a single (Cu(II)), two (Ni(II)) three (Fe(II), Co(II)), four (Mn(II)) and five (Zn(II)) steps. The results also provided information concerning the ligand's denticity, thermal behaviour, final residues and identification of gaseous products evolved during the thermal decomposition of these compounds. © 2012 Akadémiai Kiadó, Budapest, Hungary.

Preconcentration and determination of metal ions from fuel ethanol with a new 2,2'-dipyridylamine bonded silica

A silica surface chemically modified with [3-(2,2'-dipyridylamine) propyl] groups was prepared, characterized, and evaluated for its metal ion preconcentration in fuel ethanol. To our knowledge, we are the first authors who have reported the present modification on silica gel surface. The material was characterized using infrared spectra, scanning electronic microscopy, and 13C and 29Si solid-state NMR spectra. Batch and column experiments were conducted to investigate for metal ion removal from fuel ethanol. The results showed that the Langmuir model describes the sorption equilibrium data of the metal ions in a satisfactory way. From the Langmuir isotherms, the following maximum adsorption capacities (in mmolg -1) were determined: 1.81 for Fe(III), 1.75 for Cr(III), 1.30 for Cu(II), 1.25 for Co(II), 1.15 for Pb(II), 0.95 for Ni(II), and 0.87 for Zn(II). Thermodynamic functions, the change of free energy (ΔG), enthalpy (ΔH), and entropy (ΔS) showed that the adsorption of metal ions onto Si-Pr-DPA was feasible, spontaneous, and endothermic. The sorption-desorption of the metal ions made possible the development of a preconcentration and quantification method of metal ions in fuel ethanol. © 2012 Elsevier Inc.

Thermal behaviour of α-hydroxyisobutyric acid, sodium α-hydroxyisobutyrate and its compounds with some bivalent transition metal ions

Synthesis, characterization and thermal decomposition of bivalent transition metal α-hydroxyisobutyrates, M(C4H7O 3)2·nH2O (M = Mn(II), Fe(II), Co(II), Ni(II), Cu(II), Zn(II)), as well as the thermal behaviour of α-hydroxyisobutyric acid and its sodium salt were investigated employing simultaneous thermogravimetry and differential scanning calorimetry (TG-DSC), infrared spectroscopy (FTIR), TG-DSC coupled to FTIR, elemental analysis and complexometry. All the compounds were obtained as dihydrated, except the copper one which was obtained in the anhydrous state. The thermal decomposition of the anhydrous compounds occurs in a single or two steps and the final residue up to 235 C (Mn), 300 C (Fe), 305 C (Co), 490 C (Ni), 260 C (Cu) and 430 C (Zn) is Mn2O3, Fe2O3, Co3O 4, NiO, CuO and ZnO, respectively. The results also provided information concerning the ligand's denticity and identification of the gaseous products evolved during the thermal decomposition of these compounds. Copyright © 2013 Published by Elsevier B.V. All rights reserved.

Supplementation of soft drinks with metallic ions reduces dissolution of bovine enamel

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Metal ions bound to the human milk immunoglobulin A: Metalloproteomic approach

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Coordinative versatility of a Schiff base containing thiophene: Synthesis, characterization and biological activity of zinc(II) and silver(I) complexes

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Solid-state compounds of 2-methoxybenzylidenepyruvate with some bivalent metal ions - Synthesis, characterization and thermal behavior studies

Solid-state M-2-MeO-BP compounds, where M represents bivalent Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn and 2-MeO-BP is 2-methoxybenzylidenepyruvate have been synthesized. Simultaneous thermogravinietry-differential thermal analysis (TG-DTA), differential scanning calorimetry (DSC), X-ray powder diffractometry, infrared spectroscopy, elemental analysis and complexometry were used to characterize and to study the thermal stability and thermal decomposition of these compounds. The results led to information about the composition, dehydration, crystallinity and thermal decomposition of the isolated compounds.

The homeostasis of iron, copper, and zinc in paracoccidioides brasiliensis, cryptococcus neoformans var. Grubii, and cryptococcus gattii: a comparative analysis

Iron, copper, and zinc are essential for all living organisms. Moreover, the homeostasis of these metals is vital to microorganisms during pathogenic interactions with a host. Most pathogens have developed specific mechanisms for the uptake of micronutrients from their hosts in order to counteract the low availability of essential ions in infected tissues. We report here an analysis of genes potentially involved in iron, copper, and zinc uptake and homeostasis in the fungal pathogens Paracoccidioides brasiliensis, Cryptococcus neoformans var. grubii, and Cryptococcus gattii. Although prior studies have identified certain aspects of metal regulation in Cryptococcus species, little is known regarding the regulation of these elements in P. brasiliensis. We also present amino acid sequences analyses of deduced proteins in order to examine possible conserved domains. The genomic data reveals, for the first time, genes associated to iron, copper, and zinc assimilation and homeostasis in P. brasiliensis. Furthermore, analyses of the three fungal species identified homologs to genes associated with high-affinity uptake systems, vacuolar and mitochondrial iron storage, copper uptake and reduction, and zinc assimilation. However, homologs to genes involved in siderophore production were only found in P. brasiliensis. Interestingly, in silico analysis of the genomes of P. brasiliensis Pb01, Pb03, and Pb18 revealed significant differences in the presence and/or number of genes involved in metal homeostasis, such as in genes related to iron reduction and oxidation. The broad analyses of the genomes of P. brasiliensis, C. neoformans var. grubii, and C. gattii for genes involved in metal homeostasis provide important groundwork for numerous interesting future areas of investigation that are required in order to validate and explore the function of the identified genes and gene pathways.

Polymer controlled mineralization of zinc phosphate hydrates and applications in corrosion protection, catalysis and biomedicine

ZUSAMMENFASSUNG Die Tauglichkeit von Hybridmaterialien auf der Basis von Zinkphosphathydrat-Zementen zum Einsatz als korrosionshemmende anorganische Pigmente oder zur prothetischen und konservierenden Knochen- und Zahntherapie wird weltweit empirisch seit den neunziger Jahren intensiv erforscht. In der vorliegenden Arbeit wurden zuerst Referenzproben, d.h. alpha-und beta-Hopeite (Abk. a-,b-ZPT) dank eines hydrothermalen Kristallisationsverfahrens in wässerigem Milieu bei 20°C und 90°C hergestellt. Die Kristallstruktur beider Polymorphe des Zinkphosphattetrahydrats Zn3(PO4)2  4 H2O wurde komplett bestimmt. Einkristall-strukturanalyse zeigt, daß der Hauptunterschied zwischen der alpha-und beta-Form des Zinkphosphattetrahydrats in zwei verschiedenen Anordnungen der Wasserstoffbrücken liegt. Die entsprechenden drei- und zweidimensionalen Anordnungen der Wasserstoffbrücken der a-und b-ZPT induzieren jeweils unterschiedliches thermisches Verhalten beim Aufwärmen. Während die alpha-Form ihr Kristallwasser in zwei definierten Stufen verliert, erzeugt die beta-Form instabile Dehydratationsprodukt. Dieses entspricht zwei unabhängigen, aber nebeneinander ablaufenden Dehydratationsmechanismen: (i) bei niedrigen Heizraten einen zweidimensionalen Johnson-Mehl-Avrami (JMA) Mechanismus auf der (011) Ebene, der einerseits bevorzugt an Kristallkanten stattfindet und anderseits von existierenden Kristalldefekten auf Oberflächen gesteuert wird; (ii) bei hohen Heizraten einem zweidimensionalen Diffusionsmechanismus (D2), der zuerst auf der (101) Ebene und dann auf der (110) Ebene erfolgt. Durch die Betrachtung der ZPT Dehydratation als irreversibele heterogene Festkörperstufenreaktion wurde dank eines „ähnlichen Endprodukt“-Protokolls das Dehydratationsphasendiagramm aufgestellt. Es beschreibt die möglichen Zusammenhänge zwischen den verschiedenen Hydratationszuständen und weist auf die Existenz eines Übergangszustandes um 170°C (d.h. Reaktion b-ZPT  a-ZPT) hin. Daneben wurde auch ein gezieltes chemisches Ätzverfahren mit verdünnten H3PO4- und NH3 Lösungen angewendet, um die ersten Stufe des Herauslösens von Zinkphosphat genau zu untersuchen. Allerdings zeigen alpha- und beta-Hopeite charakteristische hexagonale und kubische Ätzgruben, die sich unter kristallographischer Kontrolle verbreitern. Eine zuverlässige Beschreibung der Oberfächenchemie und Topologie konnte nur durch AFM und FFM Experimente erfolgen. Gleichzeitig konnte in dieser Weise die Oberflächendefektdichte und-verteilung und die Volumenauflösungsrate von a-ZPT und b-ZPT bestimmt werden. Auf einem zweiten Weg wurde eine innovative Strategie zur Herstellung von basischen Zinkphosphatpigmenten erster und zweiter Generation (d.h. NaZnPO4  1H2O und Na2ZnPO4(OH)  2H2O) mit dem Einsatz von einerseits oberflächenmodifizierten Polystyrolatices (z.B. produziert durch ein Miniemulsionspolymerisationsverfahren) und anderseits von Dendrimeren auf der Basis von Polyamidoamid (PAMAM) beschritten. Die erhaltene Zeolithstruktur (ZPO) hat in Abhängigkeit von steigendem Natrium und Wassergehalt unterschiedliche kontrollierte Morphologie: hexagonal, würfelförmig, herzförmig, sechsarmige Sterne, lanzettenförmige Dendrite, usw. Zur quantitativen Evaluierung des Polymereinbaus in der Kristallstruktur wurden carboxylierte fluoreszenzmarkierte Latices eingesetzt. Es zeigt sich, daß Polymeradditive nicht nur das Wachstum bis zu 8 µm.min-1 reduzierten. Trotzdem scheint es auch als starker Nukleationsbeschleuniger zu wirken. Dank der Koordinationschemie (d.h. Bildung eines sechszentrigen Komplexes L-COO-Zn-PO4*H2O mit Ligandenaustausch) konnten zwei einfache Mechanismen zur Wirkung von Latexpartikeln bei der ZPO Kristallisation aufgezeigt werden: (i) ein Intrakorona- und (ii) ein Extrakorona-Keimbildungsmechanismus. Weiterhin wurde die Effizienz eines Kurzzeit- und Langzeitkorrosionschutzes durch maßgeschneiderte ZPO/ZPT Pigmente und kontrollierte Freisetzung von Phosphationen in zwei Näherungen des Auslösungsgleichgewichts abgeschätzt: (i) durch eine Auswaschungs-methode (thermodynamischer Prozess) und (ii) durch eine pH-Impulsmethode (kinetischer Prozess. Besonders deutlich wird der Ausflösungs-Fällungsmechanismus (d.h. der Metamorphismus). Die wesentliche Rolle den Natriumionen bei der Korrosionshemmung wird durch ein passendes zusammensetzungsabhängiges Auflösungsmodell (ZAAM) beschrieben, das mit dem Befund des Salzsprühteste und der Feuchtigkeitskammertests konsistent ist. Schließlich zeigt diese Arbeit das herausragende Potential funktionalisierter Latices (Polymer) bei der kontrollierten Mineralisation zur Herstellung maßgeschneiderter Zinkphosphat Materialien. Solche Hybridmaterialien werden dringend in der Entwicklung umweltfreundlicher Korrosionsschutzpigmente sowie in der Dentalmedizin benötigt.

Analysis of zinc oxide nanoparticles as a potential mutagen of respiratory epithelia

Metallische Nanopartikel und ihre Oxide (z.B. ZnO NP, TiO2 NP und Fe2O3 NP) werden aufgrund ihrer chemischen und physikalischen Eigenschaften häufig als Additive in der Reifenproduktion, in Katalysatoren, Lebensmitteln, Arzneimitteln und Kosmetikprodukten verwendet. Künftig wird ein kontinuierlicher Anstieg der industriellen Anwendung (~ 1663 Tonnen im Jahr 2025) mit gesteigerter Freisetzung in die Umwelt erwartet, was zwangsläufig zu einer vermehrten Aufnahme über das respiratorische Epithel führt. Metalldampffieber ist als gesundheitsschädigender Effekt von Metalloxid-haltigen Aerosolen (z.B. ZnO) nach Inhalation bekannt. Immunreaktionen, wie beispielsweise Entzündungen, werden häufig mit der Entstehung von Sauerstoffradikalen (ROS) in Verbindung gebracht, die wiederum zu DNA-Schäden führen können. Drei mögliche Ursachen der Genotoxität werden angenommen: direkte Interaktion von Nanopartikeln mit intrazellulären Strukturen, Interaktion von Ionen dissoziierter Partikel mit intrazellulären Strukturen sowie die Entstehung von ROS initiiert durch Partikel oder Ionen.rnDie vorliegende Studie befasst sich mit den Mechanismen der Genotoxizität von ZnO Nanopartikeln (ZnO NP), als Beispiel für metallische Nanopartikel, im respiratorischen Epithel. In der Studie wurde gezielt die intrazelluläre Aufnahme und Verteilung von ZnO NP, deren Toxizität, deren DNA schädigendes Potential sowie die Aktivierung der DNA damage response (DDR) analysiert.rnEs konnten kaum internalisierte ZnO NP mittels TEM detektiert werden. Innerhalb der ersten Sekunden nach Behandlung mit ZnO NP wurde spektrofluorometrisch ein starker Anstieg der intrazellulären Zn2+ Konzentration gemessen. In unbehandelten Zellen war Zn2+ in granulären Strukturen lokalisiert. Die Behandlung mit ZnO NP führte zu einer Akkumulation von Zn2+ in diesen Strukturen. Im zeitlichen Verlauf verlagerten sich die Zn2+-Ionen in das Zytoplasma, sowie in Zellkerne und Mitochondrien. Es wurde keine Kolokalisation von Zn2+ mit den frühen Endosomen und dem endoplasmatischen Retikulum beobachtet. Die Vorbehandlung der Zellen mit Diethylen-triaminpentaessigsäure (DTPA), als extrazellulärem Komplexbildner, verhinderte den intrazellulären Anstieg von Zn2+ nach Behandlung mit den Partikeln.rnDie Behandlung mit ZnO NP resultierte in einer zeit- und dosisabhängigen Reduktion der zellulären Viabilität, während die intrazelluläre ROS-Konzentrationen in den ersten 30 min leicht und anschließend kontinuierlich bis zum Ende der Messung anstiegen. Außerdem verringerte sich das mitochondriale Membranpotential, während sich die Anzahl der frühapoptotischen Zellen in einer zeitabhängigen Weise erhöhte. rnDNA Doppelstrangbrüche (DNA DSB) wurden mittels Immunfluoreszenz-Färbung der γH2A.X foci sichtbar gemacht und konnten nach Behandlung mit ZnO NP detektiert werden. Die Vorbehandlung mit dem Radikalfänger N-Acetyl-L-Cytein (NAC) resultierte in stark reduzierten intrazellulären ROS-Konzentrationen sowie wenigen DNA DSB. Die DNA Schädigung wurde durch Vorbehandlung mit DTPA ganz verhindert.rnDie Aktivierung der DDR wurde durch die Analyse von ATM, ATR, Chk1, Chk2, p53 und p21 mittels Western Blot und ELISA nach Behandlung mit ZnO NP überprüft. Der ATR/Chk1 Signalweg wurde durch ZnO NP nicht aktiviert. Die Komplexierung von Zn2+ resultierte in einer verminderten ATM/Chk2 Signalwegaktivierung. Es zeigte sich, dass das Abfangen von ROS keinen Effekt auf die ATM/Chk2 Signalwegaktivierung hatte.rnZusammengefasst wurde festgestellt, dass die Exposition mit ZnO NP in der Entstehung von ROS, reduzierter Viabilität und vermindertem mitochondrialem Membranpotential resultiert, sowie zeitabhängig eine frühe Apoptose initiiert. ZnO NP dissoziierten extrazellulär und wurden schnell als Zn2+ über unbekannte Mechanismen internalisiert. Die Zn2+-Ionen wurden im Zytoplasma, sowie besonders in den Mitochondrien und dem Zellkern, akkumuliert. Die DDR Signalgebung wurde durch ZnO NP aktiviert, jedoch nicht durch NAC inhibiert. Es wurde gezeigt, dass DTPA die DDR Aktivierung komplett inhibierte. Die Behandlung mit ZnO NP induzierte DNA DSB. Die Inhibition von ROS reduzierte die DNA DSB und die Komplexierung der Zn2+ verhinderte die Entstehung von DNA DSB.rnDiese Daten sprechen für die Dissoziation der Partikel und die hierbei freigesetzten Zn2+ als Hauptmediator der Genotoxizität metallischer Nanopartikel. rn