Films from resistant starch-pectin dispersions intended for colonic drug delivery

Free films were obtained by the solvent casting method from retrograded starch-pectin dispersions at different polymer proportions and concentrations with and without plasticizer. Film forming dispersions were characterized according to their hardness, birefringence and rheological properties. The polymer dispersions showed a predominantly viscous behavior (G″ > G′) and the absence of plasticizers lead to building of stronger structures, while the occurrence of Maltese crosses in the retrograded dispersions indicates the occurrence of a crystalline organization. Analyses of the films included mechanical properties, thickness, superficial and cross sectional morphology, water vapor permeability, liquid uptake ability, X-ray diffractometry, in vitro dissolution and enzymatic digestion. The high resistant starch content (65.8-96.8%) assured the resistance of materials against enzymatic digestion by pancreatin. Changes in the X-ray diffraction patterns indicated a more organized and crystalline structure of free films in relation to isolated polymers. Increasing of pectin proportion and pH values favored the dissolution and liquid uptake of films. Films prepared with lower polymer concentration presented better barrier function (WVP and mechanical properties). © 2013 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Preparação e caracterização de blendas de poliuretano derivado do óleo de mamona e poli (o-metoxianilina) e sua avaliação como sensor

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Estudo de filmes poliméricos de complexos a base de tiofeno8Schiff na construção de sensores eletroquímicos

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

Construção de filmes ultra finos de Bismarck Brown R por eletropolimerização e sua aplicação

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Acetylene plasma polymer treated by atmospheric dielectric barrier discharge

Plasma polymer films are very attractive for industrial applications in several sectors such as in the electronic, mechanic, biomedic, coating and others, due to its good adhesion, being insoluble in mild acids and bases and having a high crosslinking structure. This work reports the physical, structural, and surface properties of the polymer obtained from an acetylene plasma polymerization technique and treated by dielectric barrier discharge (DBD). The film was deposited in a reactor supplied by a radio-frequency power source at low pressure. After deposition, the nanofilms were treated in a DBD plasma reactor operating in air. The treatment times varied from 1 to 5 min. The analysis of molecular structure of the samples was investigated by FTIR spectroscopy, showing absorption bands in 3480, 2930, 1720, 1450 and 1380 cm(-1). The water contact-angle was investigated by goniometric technique and presented values from 5 to 65 degrees. The aging effect of these films was also studied. The alteration in the films surface morphology was assessed by an atomic force microscopy (AFM) which indicated that the roughness increased from 60 nm to 160 nm as a result of the DBD treatment. The refractive index of the samples presented values near 1.7, measured by UV-Visible spectroscopy. (C) 2014 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Influence of Mg on the structural and optical properties of LiNbO3 thin films grown by polymeric precursor method

A polymeric precursor solution was used to deposit pure and Mg doped LiNbO3 thin films on sapphire substrates by spin-coating. The effects of magnesium addition on crystallinity, morphology and optical properties of the annealed films were investigated. X-ray diffraction patterns indicate the oriented growth of the films. Phi-scan diffraction evidenced the epitaxial growth with two in-plane variants. AFM studies show that the films are very homogeneous, dense and present smooth surfaces. The refractive index and optical losses obtained by the prism coupling method were influenced by the magnesium addition.

Application of Mossbauer spectroscopy to the study of corrosion resistance in NaCl solution of plasma nitrided AISI 316L stainless steel

Corrosion research in steels is one of the areas in which Mossbauer spectroscopy has become a required analytical technique, since it is a powerful tool for both identifying and quantifying distinctive phases (which contain Fe) with accuracy. In this manuscript, this technique was used to the study of corrosion resistance of plasma nitrided AISI 316L samples in the presence of chloride anions. Plasma nitriding has been carried out using dc glow-discharge, nitriding treatments, in medium of 80 vol.% H-2 and 20 vol.% N-2, at 673 K, and at different time intervals: 2, 4, and 7 h. Treated samples were characterized by means of phase composition and morphological analysis, and electrochemical tests in NaCl aerated solution in order to investigate the influence of treatment time on the microstructure and the corrosion resistance, proved by conversion electron Mossbauer spectroscopy (CEMS), glancing angle X-ray diffraction (GAXRD), scanning electron microscopy (SEM) and potentiodynamic polarization. A modified layer of about 8 gin was observed for all the nitrided samples, independently of the nitriding time. A metastable phase, S phase or gamma(N), was produced. It seems to be correlated with gamma`-Fe-4 N phase. If the gamma(N) fraction decreases, the gamma` fraction increases. The gamma(N) magnetic nature was analyzed. When the nitriding time increases, the results indicate that there is a significant reduction in the relative fraction of the magnetic gamma(N) (in) phase. In contrast, the paramagnetic gamma(N) (p) phase increases. The GAXRD analysis confirms the Mossbauer results, and it also indicates CrN traces for the sample nitrided for 7 h. Corrosion results demonstrate that time in the plasma nitriding treatment plays an important role for the corrosion resistance. The sample treated for 4 h showed the best result of corrosion resistance. It seems that the epsilon/gamma` fraction ratio plays an important role in thin corrosion resistance since this sample shows the maximum value for this ratio. (c) 2008 Published by Elsevier B.V.

Effect of humidity and solvent vapor phase on cellulose esters films

In the present study the effect of relative humidity (RH) during spin-coating process on the structural characteristics of cellulose acetate (CA), cellulose acetate phthalate (C-A-P), cellulose acetate butyrate (CAB) and carboxymethyl cellulose acetate butyrate (CMCAB) films was investigated by means of atomic force microscopy (AFM), ellipsometry and contact angle measurements. All polymer solutions were prepared in tetrahydrofuran (THF), which is a good solvent for all cellulose esters, and used for spin-coating at RH of (35 +/- A 5)%, (55 +/- A 5)% or (75 +/- A 5)%. The structural features were correlated with the molecular characteristics of each cellulose ester and with the balance between surface energies of water and THF and interface energy between water and THF. CA, CAB, CMCAB and C-A-P films spin-coated at RH of (55 +/- A 5)% were exposed to THF vapor during 3, 6, 9, 60 and 720 min. The structural changes on the cellulose esters films due to THF vapor exposition were monitored by means of AFM and ellipsometry. THF vapor enabled the mobility of cellulose esters chains, causing considerable changes in the film morphology. In the case of CA films, which are thermodynamically unstable, dewetting was observed after 6 min exposure to THF vapor. On the other hand, porous structures observed for C-A-P, CAB and CMCAB turned smooth and homogeneous after only 3 min exposure to THF vapor.

Application of the Z-scan technique to determine the optical Kerr coefficient and two-photon absorption coefficient of magnetite nanoparticles colloidal suspension

We investigate the occurrence of the optical Kerr effect and two-photon absorption when an oil-based magnetic Fe3O4 nanoparticles colloidal suspension is illuminated with high intensity femtosecond laser pulses. The frequency of the pulses is controlled and the Z-scan technique is employed in our measurements of the nonlinear optical Kerr coefficient (n(2)) and two-photon absorption coefficient (beta). From these values it was possible to calculate the real and imaginary parts of the third-order susceptibility. We observed that increasing the pulse frequency, additional physical processes take place, increasing artificially the absolute values of n(2) and beta. The experimental conditions are discussed to assure the obtention of reliable values of these nonlinear optical parameters, which may be useful in all-optical switching and optical power limiting applications. (C) 2012 American Institute of Physics. [http://dx.doi.org/10.1063/1.4723829]

Strukturbildung in dünnen Filmen aus Mischungen statistischer Copolymere

Dünne Polymerfilme besitzen einen weiten Anwendungsbereich in vielen High-Tech Applikationen. All diese Anwendungen erfordern ein bestimmtes Anwendungsprofil des dünnen Films. Diese Anforderungen umschließen sowohl die physikalischen Eigenschaften des Films als auch seine Struktur. Um sie zu realisieren, werden oftmals Mischungsfilme aus verschiedenen Polymeren verwendet. Diese neigen jedoch in vielen Fällen zur bereits während der Präparation zu Phasenseparation.Vor diesem Hintergrund wurde untersucht welchen Einfluss die Verträglichkeit der gemischten Polymere auf die Strukturbildung des dünnen Films ausüben. Als Modellsystem hierfür dienten Mischungen statistischer Poly-styrol-stat-para brom-styrol Copolymere.Die Oberflächenstrukturen, die sich währen der Präparation der Mischungsfilme einstellten, wurden mit Rasterkraftmikroskopie untersucht. wobei die Topologie einer statistischen Analyse unterzogen wurde. Zum einen wurde hierzu die spektrale Leistungsdichte der Oberflächenkontour zum anderen die zugehörigen Minkowski-Funktionale berechnet.Neben Oberflächenstrukturen bilden sich während der Präparation auch Entmischungsstrukturen im inneren des Filmes. Zur Charakterisierung dieser Strukturen wurden die Filme durch Streuung unter streifendem Einfall untersucht. Durch eine modellfreie Interpretation der Streuexperimente gelang der Nachweis der inneren StrukturenFür nur schwach unverträglich Filme konnte auf Basis der Streuexperimente eine Replikation der Oberflächenstruktur des Substrates auf die Filmoberflächen nachgewiesen werden. Diese Replikation wurde für verschieden raue Substrate und bezueglich der Kinetik ihrer Abnahme beim Quellen der Filme untersucht.

Untersuchung der Ordnung und Diffusion von Polymerdispersionen bei ihrer Verfilmung

Im Rahmen dieser Arbeit wurde die, für industrielle Applikationen sehr wichtige, Trocknung und Verfilmung von Latexdispersionen untersucht. Unter der Verfilmung wird in diesem Zusammenhang allgemein der Übergang einer Polymerdispersion in einen transparenten, mechanisch stabilen Polymerfilm während ihrer Trocknung verstanden. Für die Untersuchungen wurden schwerpunktmäßig Streumethoden verwendet. Die Untersuchungen haben gezeigt, daß die Streuung eine besonders geeignete Methode zur Untersuchung der Verfilmung ist, die in Abhängigkeit des beobachteten Streuvektorbereichs, der verwendeten Strahlung, der Probenpräparation und des resultierenden Kontrasts eine Vielzahl unterschiedlicher Informationen über die Verfilmung in ihren verschiedenen Phasen liefert. Von besonderem Interesse war es, den prinzipiellen Verlauf der Verfilmung bei den heterogen trocknenden Reinacrylatlatices zu untersuchen. Dazu wurde mit Hilfe der Röntgenultrakleinwinkelstreuung gezielt der Zustand der Partikel in den einzelnen Phasen der heterogen trocknenden Proben beobachtet. Mit Hilfe der Neutronenkleinwinkelstreuung konnte das Verhalten des Emulgators während der Verfilmung und dessen Verteilung im resultierenden Film genauer untersucht werden. Die Röntgenkleinwinkelstreuung erlaubte eine eingehende Untersuchung der Kristallisation des Emulgators im trockenen Film. Geeignete Kontrastierung durch gezielte Deuterierung ermöglichte die Untersuchung des Comonomereinflusses auf die Interdiffusion von Latexpartikeln mit Neutronenkleinwinkelstreuung. Aus den Meßergebnissen wurde ein Modell zur heterogenen Trocknung von Latexdispersionen entwickelt, das den Ablauf der Verfilmung in einem konsistenten Bild zusammenfaßt.

Ferroelektrische Netzwerksynthese und ihre Charakterisierung

Deutsch:Diese Arbeit beschäftigt sich zum einen mit der Synthese neuer, vernetzbarer, ferroelektrischer Verbindungen, welche eine höhere spontane Polarisation und damit ein besseres Schaltverhalten nach Vernetzung aufweisen sollten. Dazu wurde in bekannte Systemen die Halogene Fluor, Chlor und Brom erfolgreich eingebaut. Desweiteren konnten neue Untersuchungmethoden für ferroelektrische, flüssigkristalline Netzwerke erfolgreich angewendet und weiterentwickelt werden. Damit gelang es z. B. neue Erkenntnisse über die elastischen Eigenschaften von LC-Elastomeren zu gewinnen, wobei es erstmalig gelang, Seifenblasen aus LC-Polymeren herzustellen und durch UV-Bestrahlung zu vernetzen. Durch die Messung des Radius in Abhängigkeit des Druckes war es möglich festzustellen, daß sich das Verhalten des Polymers, welches zunächst oberflächenspannungskontrolliert war, nach UV-Bestrahlung, in ein elastisches Verhalten änderte. Aus der Radius vs. Druckbeziehung war es möglich, Daten über die elastischen Eigenschaften zu erhalten. Die Ballone zeigten dabei typische, gummielastische Eigenschaften. Ein Einfluß der Mesophase (d.h. SA oder SC-Phase) auf die Eigenschaften der Ballone konnte dabei nicht festgestellt werden. Für die beiden hier untersuchten Systeme des inter- und intralyer vernetzbaren System konnte festgestellt werden, daß ihr elastisches Verhalten sehr ähnlich ist, ganz im Gegensatz zu den früheren elektrooptischen Untersuchungen. D. h. beide Systeme zeigten nach der Vernetzung bis auf einen Faktor 2 das gleiche elastische Verhalten. Im Gegensatz zu nematischen Elastomeren, welche am Phasenübergang zum Teil große thermoelastische Änderungen zeigen, zeigten die hier untersuchten Elastomere keine Änderung der elastischen Eigenschaften beim Phasenübergang, was sich u.a. auf die relativ hohen Vernetzungsdichten zurückführen läßt. Weiterhin wurde die Elektrostriktion in ferroelektrischen flüssigkristallinen Elastomerenfilmen untersucht, welche zu einem neuen Weltrekord des elektrostriktiven Effektes führte. Es wurden Schichtdickenänderungen von 4% bei einem angelegten Feld von 1,5 kV gemessen. Röntgenstreuexperimente an gespincoateten, vernetzten Polymerfilmen haben überdies gezeigt, daß der gemessene Effekt voll und ganz auf den elektroklinen Effekt zurück zu führen ist. Zum Schluß wurde ein neuer Weg ausgearbeitet, um flüssigkristalline Netzwerke unter Einsatz von weniger präparativer Chemie zu erhalten. Dazu wurde die Möglichkeit der Netzwerkbildung mit organischen Gelbildnern untersucht. In diesem Zusammenhang ist es erstmalig gelungen, ferroelektrische Flüssigkristalle reversibel in dem einen oder anderen Zustand orientiert zu stabilisieren, wobei beliebig oft zwischen den stabilisierten Zuständen gewechselt werden konnte.

Herstellung und physikochemische Charakterisierung von planaren gestützten Lipid-Modellmembran-Systemen

Es wurden funktionalisierte polymerunterstützte planare Phospholipid-Modellmembran-Systeme hergestellt und auf jeder Präparationsstufe eingehend charakterisiert. Dünne Polysaccharidfilme wurden in der Form von quellbaren Gelen auf oxidische Oberflächen aufgebracht und bezüglich ihres Quellungsverhaltens und der Oberflächeneigenschaften in Abhängigkeit vom Wassergehalt untersucht. Lipidmonoschichten unterschiedlicher Zusammensetzung wurden mittels Langmuir-Blodgett-Tranfer auf Polymersubstrate übertragen und bezüglich der Stärke der Lipid/Polymer Wechselwirkung, der lateralen Selbstdiffusion in Abhängigkeit von der Wasseraktivität, dem Spreitverhalten der monomolekularen Membran auf dem Substrat in Abhängigkeit von der Wasseraktivität und dem Lateraldruck der Monoschicht, sowie des Ausmaßes der Hydratation im Kopfgruppenbereich der Lipidmembran in Abhängigkeit von der Wasseraktivität mittels Fluoreszensondenmethoden (Fluoreszenzerholung nach Photobleichung (FRAP), Fluoreszenzmikroskopie und Fluoreszenzspektroskopie) untersucht. Diffusions- und Spreitverhalten von amphiphilen Monoschichten auf Polymersubstraten wurden auf der Basis von in dieser Arbeit entwickelten physikalischen Modellen diskutiert. Mittels Langmuir-Schäfer Transfer wurde auf polymerunterstützte Lipidmonoschichten eine zweite Monoschicht übertragen. Die somit erhaltenen Lipid-Doppelschichtmembranen wurden bezüglich ihrer Stabilität, der lateralen Struktur, der lateralen Selbstdiffusion, des Spreitverhaltens auf unbedeckte Bereiche sowie der Stärke der Membran/Substrat Wechselwirkung vermittels Fluoreszenzmikroskopie, FRAP und Interferenz-Kontrast-Mikroskopie (RICM) untersucht. Schließlich wurden substratgestützte Doppelschicht-Lipidmembranen mit als Protonenpumpen fungierenden integralen Membranproteinen versehen. Die laterale Selbstdiffusion der rekonstituierten Proteinmoleküle wurde mittels FRAP, die funktionale Aktivität der Protonenpumpen mit einem Ionen-sensitiven Feldeffekttransistor-Array analysiert.

Zusammenhang zwischen der Einzelkettendynamik und der Dynamik von Konzentrationsfluktuationen in mehrkomponentigen Polymersystemen

Zusammmenfassung:Um Phasenseparation in binären Polymermischungen zuuntersuchen, werden zwei dynamische Erweiterungen der selbstkonsistenten Feldtheorie (SCFT)entwickelt. Die erste Methode benutzt eine zeitliche Entwicklung der Dichten und wird dynamische selbstkonsistente Feldtheorie (DSCFT) genannt, während die zweite Methode die zeitliche Propagation der effektiven äußeren Felder der SCFT ausnutzt. Diese Methode wird mit External Potential Dynamics (EPD) bezeichnet. Für DSCFT werden kinetische Koeffizienten verwendet, die entweder die lokale Dynamik von Punktteilchen oder die nichtlokale Dynamik von Rouse'schen Polymeren nachbilden. Die EPD-Methode erzeugt mit einem konstanten kinetischen Koeffizienten die Dynamik von Rouse'schen Ketten und benötigt weniger Rechenzeit als DSCFT. Diese Methoden werden für verschiedene Systeme angewendet.Zuerst wird spinodale Entmischung im Volumen untersucht,wobei der Unterschied zwischen lokaler und nichtlokalerDynamik im Mittelpunkt steht. Um die Gültigkeit derErgebnisse zu überprüfen, werden Monte-Carlo-Simulationen durchgeführt. In Polymermischungen, die von zwei Wänden, die beide die gleiche Sorte Polymere bevorzugen, eingeschränkt werden, wird die Bildung von Anreicherungsschichten an den Wänden untersucht. Für dünne Polymerfilme zwischen antisymmetrischen Wänden, d.h. jede Wand bevorzugt eine andere Polymerspezies, wird die Spannung einer parallel zu den Wänden gebildeten Grenzfläche analysiert und der Phasenübergang von einer anfänglich homogenen Mischung zur lokalisierten Phase betrachtet. Des Weiteren wird die Dynamik von Kapillarwellenmoden untersucht.

Synthese und Untersuchung von neuen Alpha,Omega-funktionalisierten Lipopolymeren zum Aufbau von polymerunterstützten Lipiddoppelschichten

Ziel dieser Arbeit war es hydrophile Lipopolymere darzustellen, mit denen es möglich sein sollte polymerunterstützte Lipiddoppelschichten auf festen Substratoberflächen zu fixieren. Die Polymere sollten einen Oberflächenanker, eine lipophile Gruppe und ein hydrophiles Polymerrückgrat enthalten. Hierzu wurden Alpha,Omega-funktionalisierte Polymere ausgehend von lipophilen Initiatoren dargestellt. Ausgehend von hydrophoben 2-Brompropionsäureamiden konnte eine kontrollierte radikalische Polymerisation (ATRP) von verschiedenen Acrylamiden durchgeführt werden. So wurden verschiedene Copolymere aus Acrylamid, N-Isopropylacrylamid und N-(3-Dimethylaminopropyl)-acrylamid synthetisiert. Der Einbau des Oberflächenankers als Funktionalität erfolgte indirekt durch Polymerisation eines N-Acryloxysuccinimid Endblocks, welcher in einer anschließenden polymeranalogen Reaktion mit Cysteaminmethyldisulfid umgesetzt wurde.In Ladungsuntersuchungen (PCD) konnte das pH-abhängige Verhalten der Polymere untersucht werden. Der Knäuelkollaps (LCST) der Poly-(N-isopropylacrylamide) wurde mittels Turbidimetrie und DSC charakterisiert. Die Adsorption der Polymere auf Goldoberflächen wurde mit Hilfe der Oberflächenplasmonen Spektroskopie (SPS) aus wässriger Lösung nachgewiesen werden. Dabei bildeten sich ultradünne Filme von 15-20 Å Dicke aus. Kontaktwinkelmessungen wiesen diesen adsorbierten Polymerfilmen ein sehr hydrophiles Verhalten nach. In Lösung adsorbierten die Polymere auf Vesikeloberflächen. Auf ultradünnen Polymerfilmen adsorbierten die Vesikel, wobei mit Hilfe der SPS eine Dickenzunahme um etwa 50 Å nachgewiesen werden konnte. Die ultradünnen Filme der Poly(N-isopropylacrylamide) wiesen eine temperaturabhängige Attraktivität gegenüber Vesikeln auf. Durch gezielte Polystyrol-Entnetzung konnten strukturierte Träger erhalten werden.