Molecular interactions between the penetration enhancer 1,8-cineole and human skin

Penetration enhancers are chemicals that temporarily and reversibly diminish the barrier function of the outermost layer of skin, the stratum corneum, to facilitate drug delivery to and through the tissue. In the current study, the complex mechanisms by which 1,8-cineole, a potent terpene penetration enhancer, disrupts the stratum corneum barrier is investigated using post-mortem skin samples. In order to validate the use of excised tissue for these and related studies, a fibre optical probe coupled to an FT-Raman spectrometer compared spectroscopic information for human skin recorded from in vivo and in vitro sampling arrangements. Spectra from full-thickness (epidermis and dermis) post-mortem skin samples presented to the spectrometer with minimal sample preparation (cold acetone rinse) were compared with the in vivo system (the forearms of human volunteers). No significant differences in the Raman spectra between the in vivo and in vitro samples were observed, endorsing the use of post-mortem or surgical samples for this investigational work. Treating post-mortem samples with the penetration enhancer revealed some unexpected findings: while evidence for enhancer-induced disruption of the barrier lipid packing in the stratum corneum was detected in some samples, spectra from other samples revealed an increase in lipid order on treatment with the permeation promoter. These findings are consistent with phase-separation of the enhancer within the barrier lipid domains as opposed to homogeneous disruption of the lipid lamellae. Copyright (C) 2006 John Wiley & Sons, Ltd.

Sagnac rotational phase shifts in a mesoscopic electron interferometer with spin-orbit interactions

The Sagnac effect is an important phase coherent effect in optical and atom interferometers where rotations of the interferometer with respect to an inertial reference frame result in a shift in the interference pattern proportional to the rotation rate. Here, we analyze the Sagnac effect in a mesoscopic semiconductor electron interferometer. We include in our analysis the Rashba spin-orbit interactions in the ring. Our results indicate that spin-orbit interactions increase the rotation-induced phase shift. We discuss the potential experimental observability of the Sagnac phase shift in such mesoscopic systems.

Modelagem e simulação de um separador bifásico com inversão de fases induzida

The present work has the main goal to study the modeling and simulation of a biphasic separator with induced phase inversion, the MDIF, with the utilization of the finite differences method for the resolution of the partial differencial equations which describe the transport of contaminant s mass fraction inside the equipment s settling chamber. With this aim, was developed the deterministic differential model AMADDA, wich was admensionalizated and then semidiscretizated with the method of lines. The integration of the resultant system of ordinary differential equations was realized by means of a modified algorithm of the Adam-Bashfort- Moulton method, and the sthocastic optimization routine of Basin-Hopping was used in the model s parameter estimation procedure . With the aim to establish a comparative referential for the results obtained with the model AMADDA, were used experimental data presented in previous works of the MDIF s research group. The experimental data and those obtained with the model was assessed regarding its normality by means of the Shapiro-Wilk s test, and validated against the experimental results with the Student s t test and the Kruskal-Wallis s test, depending on the result. The results showed satisfactory performance of the model AMADDA in the evaluation of the MDIF s separation efficiency, being possible to determinate that at 1% significance level the calculated results are equivalent to those determinated experimentally in the reference works

Raman scattering, differential scanning calorimetry and Nd3+ spectroscopy in alkali niobium tellurite glasses

Alkali niobium tellurite glasses have been prepared and some of their properties measured by differential scanning calorimetry and Raman scattering. The vitreous domain was established in the pseudo ternary phases diagram for the system TeO2-Nb2O5-(0.5K(2)O-0.5Li(2)O). Raman scattering shows that for samples in the TeO2 rich part of the phase diagram the vitreous structure is composed essentially of (TeO4) units connected by the vertices, as in the alpha-TeO2 crystal. The addition of alkali and niobium oxides causes depolymerization to occur with structures composed essentially of (TeO3) and (NbO6) units. Samples with the composition (mol%) 80TeO(2)-10Nb(2)O(5)-5K(2)O-5Li(2)O, stable against crystallization, were prepared containing up to 10% mol Nd3+. The addition of this oxide increases the rigidity of the vitreous network shifting characteristic temperatures to higher temperatures. For the 10% Nd3+ sample amorphous phase separation is assumed to exist from the observation of two glass transition temperatures. Spectroscopic properties such as Judd-Ofelt Omega(lambda) intensity parameters, radiative emission probabilities, and induced emission cross sections were calculated. From these results and also from the emission quenching observed as a function of Nd3+ concentration, we suggest that these glasses could be utilized in optical amplifying devices. (C) 1999 Elsevier B.V. B.V. All rights reserved.

Condensação-psi do DNA: um estudo teórico e experimental

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Influence of salts on the coexistence curve and protein partitioning in nonionic aqueous two-phase micellar systems

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

A flexible lab-on-a-chip for the synthesis and magnetic separation of magnetite decorated with gold nanoparticles

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

The Aerosol OT + n-butanol + n-heptane + water system: Phase behavior, structure characterization, and application to Pt70Fe30 nanoparticle Synthesis

A phase diagram of the pseudo-ternary Aerosol OT (AOT) + n-butanol/n-heptane/water system, at a mass ratio of AOT/n-butanol = 2, is presented. Conductivity measurements showed that within the vast one-phase microemulsion region observed, the structural transition from water-in-oil to oil-in-water microemulsion occurs continuously without phase separation. This pseudo-ternary system was applied to the synthesis of carbon-supported Pt 70Fe30 nanoparticles, and it was found that nanoparticles prepared in microemulsions containing n-butanol have more Fe than those prepared in ternary microemulsions of AOT/n-heptane/water under similar conditions. It was verified that introducing n-butanol as a cosurfactant into the AOT/n-heptane/water system lead to complete reduction of the Fe ions that allowed obtaining alloyed PtFe nanoparticles with the desired composition, without the need of preparing functionalized surfactants and/or the use of inert atmosphere. © 2007 American Chemical Society.

Síntese de aluminas macro-mesoporosas pelo método sol-gel acompanhado de separação de fases

Pós-graduação em Química - IQ

Correlating phase and microstructure development versus dielectric properties in La3+ and Er3+ co-doped Bi4Ti3O12 ferroelectric ceramics

Bi3.25La0.75-xErxTi3O12 and Bi3.25La0.75Ti3-xErxO12-delta ceramics were prepared and studied in this work in terms of dopant-induced phase and microstructure development as well as dielectric response. The results show that introduction of Er3+ tends to reduce the materials' sintering temperature and average grain size. Moreover, it was noted that in these systems the substitution site of this dopant is controlled by valence state and ionic radii mismatch effects. In particular, even when a nominal substitution of Ti4+ is conceived, here it is found that Er3+ also incorporates at the (Bi,La)(3+) sites. These and other interesting concluding remarks from this work, including Er3+ tolerance, were possible only after comparing, especially, the X-ray diffraction results and the intrinsic ferroelectric characteristics extracted from the dielectric measurements. (C) 2011 Elsevier B.V. All rights reserved.

Counter-ion effect on surfactant-DNA gel particles as controlled DNA delivery systems

The ability to entrap drugs within vehicles and subsequently release them has led to new treatments for a number of diseases. Based on an associative phase separation and interfacial diffusion approach, we developed a way to prepare DNA gel particles without adding any kind of cross-linker or organic solvent. Among the various agents studied, cationic surfactants offered particularly efficient control for encapsulation and DNA release from these DNA gel particles. The driving force for this strong association is the electrostatic interaction between the two components, as induced by the entropic increase due to the release of the respective counter-ions. However, little is known about the influence of the respective counter-ions on this surfactant-DNA interaction. Here we examined the effect of different counter-ions on the formation and properties of the DNA gel particles by mixing DNA (either single-(ssDNA) or double-stranded (dsDNA)) with the single chain surfactant dodecyltrimethylammonium (DTA). In particular, we used as counter-ions of this surfactant the hydrogen sulfate and trifluoromethane sulfonate anions and the two halides, chloride and bromide. Effects on the morphology of the particles obtained, the encapsulation of DNA and its release, as well as the haemocompatibility of these particles are presented, using counter-ion structure and DNA conformation as controlling parameters. Analysis of the data indicates that the degree of counter-ion dissociation from the surfactant micelles and the polar/hydrophobic character of the counter-ion are important parameters in the final properties of the particles. The stronger interaction with amphiphiles for ssDNA than for dsDNA suggests the important role of hydrophobic interactions in DNA.

Hofmeister effects on the colloidal stability of poly(ethylene glycol)-decorated nanoparticles

The colloidal stability of poly(ethylene glycol)-decorated poly(methyl methacrylate), PMMA/Tween-20, particles was investigated by means of phase separation measurements, in the presence of sodium fluoride (NaF), sodium chloride, sodium bromide, sodium nitrate, or sodium thiocyanate (NaSCN) at 1.0 mol L-1. Following Hofmeister's series, the dispersions of PMMA/Tween-20 destabilized faster in the presence of NaF than with NaSCN. After the phase separation, the systems were homogenized and except for the dispersions in NaF, re-dispersed particles took longer to destabilize, indicating that anions adsorbed on the particles, creating a new surface. Except for F- ions, the adsorption of anions on the polar outmost shell was evidenced by means of tensiometry and small-angle X-ray scattering measurements. Fluoride ions induced the dehydration of the polar shell, without affecting the polar shell electron density, and the formation of very large aggregates. A model was proposed to explain the colloidal behavior in the presence of Hofmeister ions.

Eingefrorene Unordnung und Magnetismus in TiFe_1tn2-Laves-Phase-Dünnschichten

In der vorliegenden Arbeit wird die binäre intermetallische Verbindung TixFe1-x im C14 Laves-Phase Stabilitätsbereich anhand von dünnen Schichten untersucht. TiFe2 weist zwei energetisch nahezu entartete magnetische Grundzustände auf. Dies führt zu einer starken Korrelation von strukturellen und magnetischen Eigenschaften, die im Rahmen dieser Arbeit untersucht wurden. Es wurden daher epitaktische Schichten mit variabler Zusammensetzung im C14 Stabilitätsbereich auf Al2O3 (001)-orientierten Substraten mittels Molekularstrahlepitaxie präpariert und strukturell charakterisiert. Die temperatur- und magnetfeldabhängigen magnetischen Eigenschaften dieser Proben wurden mittels DC-SQUID Magnetisierungsmessungen bestimmt. Es zeigte sich eine magnetische Phasenseparation von Antiferromagnetismus und Ferromagnetismus in Abhängigkeit von der Zusammensetzung. Aus den charakteristischen Ordnungstemperaturen konnte ein magnetisches Phasendiagramm für dünne Schichten und niedrige Aligning-Felder erstellt werden. Ein Phasendiagramm für Volumenproben bei hohem Magnetfeld unterscheidet sich von diesem im Wesentlichen durch den Einfluß von Fe-Segregation in den Volumenproben, welche bei der epitaktischen Präparation nicht auftritt. Anhand von Monte-Carlo Verfahren, denen ein „quenched random disorder“ Modell zugrunde lag, wurde das Verhalten der Dünnschichtproben simuliert und daraus ein magnetisches Phasendiagramm abgeleitet. Das simulierte und experimentelle Phasendiagramm stimmt in den wesentlichen Punkten überein. Die Unterschiede sind durch die speziellen Wachstumseigenschaften von TiFe2 erklärbar. Als Ergebnis kann die magnetische Phasenseparation in diesem System als Auswirkung einer Symmetriebrechung durch Substitution in der Einheitszelle beschrieben werden.

Microemulsion: prediction of the phase diagram with a modified Helfrich free energy

Microemulsions are thermodynamically stable, macroscopically homogeneous but microscopically heterogeneous, mixtures of water and oil stabilised by surfactant molecules. They have unique properties like ultralow interfacial tension, large interfacial area and the ability to solubilise other immiscible liquids. Depending on the temperature and concentration, non-ionic surfactants self assemble to micelles, flat lamellar, hexagonal and sponge like bicontinuous morphologies. Microemulsions have three different macroscopic phases (a) 1phase- microemulsion (isotropic), (b) 2phase-microemulsion coexisting with either expelled water or oil and (c) 3phase- microemulsion coexisting with expelled water and oil.rnrnOne of the most important fundamental questions in this field is the relation between the properties of the surfactant monolayer at water-oil interface and those of microemulsion. This monolayer forms an extended interface whose local curvature determines the structure of the microemulsion. The main part of my thesis deals with the quantitative measurements of the temperature induced phase transitions of water-oil-nonionic microemulsions and their interpretation using the temperature dependent spontaneous curvature [c0(T)] of the surfactant monolayer. In a 1phase- region, conservation of the components determines the droplet (domain) size (R) whereas in 2phase-region, it is determined by the temperature dependence of c0(T). The Helfrich bending free energy density includes the dependence of the droplet size on c0(T) as

Synthetic routes toward functional block copolymers and bioconjugates via RAFT polymerization

Synthetic Routes toward Functional Block Copolymers and Bioconjugates via RAFT PolymerizationrnSynthesewege für funktionelle Blockcopolymere und Biohybride über RAFT PolymerisationrnDissertation von Dipl.-Chem. Kerstin T. WissrnIm Rahmen dieser Arbeit wurden effiziente Methoden für die Funktionalisierung beider Polymerkettenenden für Polymer- und Bioanbindung von Polymeren entwickelt, die mittels „Reversible Addition-Fragmentation Chain Transfer“ (RAFT) Polymerisation hergestellt wurden. Zu diesem Zweck wurde ein Dithioester-basiertes Kettentransferagens (CTA) mit einer Aktivestereinheit in der R-Gruppe (Pentafluorphenyl-4-phenylthiocarbonylthio-4-cyanovaleriansäureester, kurz PFP-CTA) synthetisiert und seine Anwendung als universelles Werkzeug für die Funktionalisierung der -Endgruppe demonstriert. Zum Einen wurde gezeigt, wie dieser PFP-CTA als Vorläufer für die Synthese anderer funktioneller CTAs durch einfache Aminolyse des Aktivesters genutzt werden kann und somit den synthetischen Aufwand, der üblicherweise mit der Entwicklung neuer CTAs verbunden ist, reduzieren kann. Zum Anderen konnte der PFP-CTA für die Synthese verschiedener Poly(methacrylate) mit enger Molekulargewichtsverteilung und wohl definierter reaktiver -Endgruppe verwendet werden. Dieses Kettenende konnte dann erfolgreich mit verschiedenen primären Aminen wie Propargylamin, 1-Azido-3-aminopropan und Ethylendiamin oder direkt mit den Amin-Endgruppen verschiedener Peptide umgesetzt werden.rnAus der Reaktion des PFP-CTAs mit Propargylamin wurde ein Alkin-CTA erhalten, der sich als effizientes Werkzeug für die RAFT Polymerisation verschiedener Methacrylate erwiesen hat. Der Einbau der Alkin-Funktion am -Kettenende wurde mittels 1H und 13C NMR Spektroskopie sowie MALDI TOF Massenspektroskopie bestätigt. Als Modelreaktion wurde die Kopplung eines solchen alkin-terminierten Poly(di(ethylenglykol)methylethermethacrylates) (PDEGMEMA) mit azid-terminiertem Poly(tert-butylmethacrylat), das mittels Umsetzung einer Aktivester-Endgruppe erhalten wurde, als kupferkatalysierte Azid-Alkin-Cycloaddition (CuAAC) durchgeführt. Die Aufarbeitung des resultierenden Diblockcopolymers durch Fällen ermöglichte die vollständige Abtrennung des Polymerblocks 1, der im Überschuss eingesetzt wurde. Darüber hinaus blieb nur ein sehr kleiner Anteil (< 2 Gew.-%) nicht umgesetzten Polymerblocks 2, was eine erfolgreiche Polymeranbindung und die Effizienz der Endgruppen-Funktionalisierung ausgehend von der Aktivester--Endgruppe belegt.rnDie direkte Reaktion von stimuli-responsiven Polymeren mit Pentafluorphenyl(PFP)ester-Endgruppen, namentlich PDEGMEMA und Poly(oligo(ethylenglykol)methylethermethacrylat), mit kollagen-ähnlichen Peptiden ergab wohl definierte Polymer-Peptid-Diblockcopolymere und Polymer-Peptid-Polymer-Triblockcopolymer unter nahezu quantitativer Umsetzung der Endgruppen. Alle Produkte konnten vollständig von nicht umgesetztem Überschuss des Homopolymers befreit werden. In Analogie zu natürlichem Kollagen und dem nicht funktionalisierten kollagen-ähnlichen Peptid bilden die PDEGMEMA-basierten, entschützten Hybridcopolymere Trimere mit kollagen-ähnlichen Triple-Helices in kalter wässriger Lösung, was mittels Zirkular-Dichroismus-Spektroskopie (CD) nachgewiesen werden konnte. Temperaturabhängige CD-Spektroskopie, Trübungsmessungen und dynamische Lichtstreuung deuteten darauf hin, dass sie bei höheren Temperaturen doppelt stimuli-responsive Überstrukturen bilden, die mindestens zwei konformative Übergänge beim Aufheizen durchlaufen. Einer dieser Übergänge wird durch den hydrophoben Kollaps des Polymerblocks induziert, der andere durch Entfalten der kollagen-ähnlichen Triple-Helices.rnAls Ausweitung dieser synthetischen Strategie wurde homotelecheles PDEGMEMA mit zwei PFP-Esterendgruppen dargestellt, wozu der PFP-CTA für die Funktionalisierung der -Endgruppe und die radikalische Substitution des Dithioesters durch Behandlung mit einem Überschuss eines funktionellen AIBN-Derivates für die Funktionalisierung der -Endgruppe ausgenutzt wurde. Die Umsetzung der beiden reaktiven Kettenenden mit dem N-Terminus eines Peptidblocks ergab ein Peptid-Polymer-Peptid Triblockcopolymer.rnSchließlich konnten die anorganisch-organischen Hybridmaterialien PMSSQ-Poly(2,2-diethoxyethylacrylat) (PMSSQ-PDEEA) und PMSSQ-Poly(1,3-dioxolan-2-ylmethylacrylat) (PMSSQ-PDMA) für die Herstellung robuster, peptid-reaktiver Oberflächen durch Spin Coaten und thermisch induziertes Vernetzen angewendet werden. Nach saurem Entschützen der Acetalgruppen in diesen Filmen konnten die resultierenden Aldehydgruppen durch einfaches Eintauchen in eine Lösung mit einer Auswahl von Aminen und Hydroxylaminen umgesetzt werden, wodurch die Oberflächenhydrophilie modifiziert werden konnte. Darüber hinaus konnten auf Basis der unterschiedlichen Stabilität der zwei hier verglichenen Acetalgruppen Entschützungsprotokolle für die exklusive Entschützung der Diethylacetale in PMSSQ-PDEEA und deren Umsetzung ohne Entschützung der zyklischen Ethylenacetale in PMSSQ-PDMA entwickelt werden, die die Herstellung multifunktioneller Oberflächenbeschichtungen z.B. für die Proteinimmobilisierung ermöglichen.