Transição vesícula-micela em misturas de dispersões de vesículas com soluções de micelas

Pós-graduação em Biofísica Molecular - IBILCE

Caracterização citomorfológica do tumor venéreo transmissível canino correlacionada com danos citogenéticos, taxa de proliferação e resposta clínica à quimioterapia

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Caracterização do ciclo nucleolar e da formação do corpo cromatóide na espermatogênese de alguns vertebrados

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Síntese, caracterização e estudo da auto-associação em solução aquosa de derivados anfifílicos zwiteriônicos de quitosana

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Relações entre fósforo extraído por resina e respostas da cultura do alho vernalizado à adubação fosfatada em cinco solos com e sem adubação orgânica

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

Cytochemical study of Rhodnius neglectus and Rhodnius prolixus salivary gland cells (Hemiptera, Triatominae)

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Systematic analysis of protein-detergent complexes applying dynamic light scattering to optimize solutions for crystallization trials

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

An optimization study of PtSn/C catalysts applied to direct ethanol fuel cell: Effect of the preparation method on the electrocatalytic activity of the catalysts

The aim of this work was to perform a systematic study of the parameters that can influence the composition, morphology, and catalytic activity of PtSn/C nanoparticles and compare two different methods of nanocatalyst preparation, namely microwave-assisted heating (MW) and thermal decomposition of polymeric precursors (DPP). An investigation of the effects of the reducing and stabilizing agents on the catalytic activity and morphology of Pt75Sn25/C catalysts prepared by microwave-assisted heating was undertaken for optimization purposes. The effect of short-chain alcohols such as ethanol, ethylene glycol, and propylene glycol as reducing agents was evaluated, and the use of sodium acetate and citric acid as stabilizing agents for the MW procedure was examined. Catalysts obtained from propylene glycol displayed higher catalytic activity compared with catalysts prepared in ethylene glycol. Introduction of sodium acetate enhanced the catalytic activity, but this beneficial effect was observed until a critical acetate concentration was reached. Optimization of the MW synthesis allowed for the preparation of highly dispersed catalysts with average sizes lying between 2.0 and 5.0 nm. Comparison of the best catalyst prepared by MW with a catalyst of similar composition prepared by the polymeric precursors method showed that the catalytic activity of the material can be improved when a proper condition for catalyst preparation is achieved. (C) 2012 Elsevier B.V. All rights reserved.

Phasenverhalten von Polyethylen in Mischsystemen

Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit dem Phasenverhalten von Polyethylen (PE) in nicht-reaktiven und in reaktiven Systemen. Von drei eng verteilten Polyethylenen (Mw = 6,4, 82 bzw. 380 kg/mol) in n-Hexan sowie für das System 2,2-Dimethylbutan / PE 82 wurde die Entmischung in Abhängigkeit von der Zusammensetzung, dem Druck und der Temperatur experimentell bestimmt. Die Modellierung der Trübungskurven erfolgte nach der Theorie von Sanchez und Lacombe. Dieser Ansatz beschreibt die Ergebnisse qualitativ und kann in einem engen Temperatur- und Druckbereich für gegebenes Molekulargewicht die kritische Temperatur und den kritischen Druck quantitativ vorhersagen. Durch Extrapolation der kritischen Temperatur der verschiedenen Lösungen von PE in n-Hexan auf unendliches Molekulargewicht nach Shultz-Flory wurde im Druckbereich von 20 bis 100 bar und im Temperaturbereich von 130 bis 200 °C eine Grenzlinie bestimmt. Diese Linie trennt unabhängig vom Molekulargewicht des Polymers und der Zusammensetzung der Mischung das Zweiphasengebiet vom homogenen Bereich. Im Fall des Mischlösungsmittels n-Hexan / 2,2-Dimethylbutan wurde für eine annähernd kritische Polymerkonzentration die Abhängigkeit der Entmischungsbedingungen von der Zusammensetzung untersucht. Durch einfache Erweiterung der Sanchez-Lacombe-Theorie und Einführen eines Fitparameters konnte das ternäre System beschrieben werden. An einer breit verteilten PE-Probe wurden Experimente zur Fraktionierung von PE in n-Hexan durchgeführt. Die Analyse der in den koexistenten Phasen enthaltenen Polymere lieferte Informationen über die Konzentration und die Molekulargewichtsverteilung des PE in diesen Phasen sowie die kritische Zusammensetzung der Mischung. Von verschiedenen PE-Lösungen (Mw = 0,5 kg/mol) wurde die polymerisationsinduzierte Phasenseparation in Isobornylmethacrylat mit und ohne Vernetzer untersucht. Mit 15 Gew.-% PE und in Abwesenheit von Vernetzer findet die Entmischung erst bei hohen Umsätzen statt. Die Charakterisierung der resultierenden Proben zeigte, dass sich etwas mehr als 5 Gew.-% PE im Polyisobornylmethacrylat lösen. Die Glasübergangstemperaturen der Polymermischungen steigen mit steigender Vernetzer- und sinkender Polyethylenkonzentration. Bei Proben mit 15 Gew.-% PE zeigte sich folgendes: 5 Gew.-% Vernetzer führen zu großen PE-Bereichen (150 - 200 nm) in der Matrix und der Kristallinitätsgrad ist gering. Bei der Polymermischung mit 10 Gew.-% Vernetzer bilden sich sehr kleine Polyethylenkristalle (< 80 nm) und der Kristallinitätsgrad ist hoch. Ohne Vernetzer hängt der Kristallinitätsgrad - wie bei reinem PE - von der Abkühlrate ab, mit Vernetzer ist er von ihr unabhängig.

Beeinflussung der Grenzflächenspannung zwischen den Schmelzen "unverträglicher" Homopolymere durch Copolymere

Im Rahmen dieser Arbeit wurde am System Polyethylenoxid / Polypropylenoxid (PEO / PPO) der Einfluß von Copolymeren auf die Grenzflächenspannung Sigma von Homopolymerblends untersucht. Als Additive dienten Triblockcopolymere EO-block-PO-block-EO bzw. PO-block-EO-block-PO, Diblockcopolymere S-block-EO sowie statistische Copolymere EO-ran-PO. Die Additive wurden so ausgewählt, daß sich Paare von Additiven jeweils in genau einer Eigenschaft (Zusammensetzung, Kettenlänge, Blockanordnung) unterscheiden, in allen anderen Parametern jedoch vergleichbar sind. Die Grenzflächenspannung wurde experimentell mit Hilfe der Pendant-Drop-Methode in Abhängigkeit von der Temperatur ermittelt, wobei das Polymer mit der höheren Dichte, PEO, die Tropfenphase und PPO die Matrixphase bildet. Das Additiv wurde bei Messung der Grenzflächenspannung der ternären Systeme in unterschiedlichen Konzentrationen entweder einer oder beiden Homopolymerphasen zugegeben. Die Konzentrationsabhängigkeit von Sigma lässt sich sowohl mit dem Modell von Tang und Huang als auch mit einem Langmuir-analogen Ansatz gut beschreiben.Um den Zusammenhang zwischen sigma und dem Phasenverhalten zu untersuchen, wurden für einige der ternären Systeme Trübungskurven bei 100°C aufgenommen. Der Vergleich zwischen den Phasendiagrammen und den korrespondierenden Werten von sigma weist darauf hin, dass ein Additiv sigma gerade dann wirksam reduziert, wenn es einem Homopolymer zugefügt wird, mit dem es nur begrenzt verträglich ist, da dann die Triebkraft zur Anlagerung an der Grenzfläche besonders ausgeprägt ist. Das bereits bekannte Phänomen, wonach der Wert der Grenzflächenspannung davon abhängig sein kann, in welcher der Phasen das Additiv zu Beginn der Messung vorliegt, wurde ausführlich untersucht. Es wird angenommen, dass das System nicht in jedem Fall das thermodynamische Gleichgewicht erlangt und der beobachtete Effekt auf das Erreichen stationärer Zustände zurückzuführen ist. Dieses Verhalten kann mit einem Modell beschrieben werden, in welches das Viskositätsverhältnis der Homopolymere sowie der Verteilungskoeffizient des Copolymers zwischen den Homopolymerphasen eingehen. Aus Löslichkeitsparametern wurde der binäre Wechselwirkungsparameter Chi PEO/PPO = 0.18 abgeschätzt und mit diesem die theoretischen Werte für sigma zwischen PEO und PPO nach den Modellen von Roe bzw. Helfand und Tagami berechnet. Der Vergleich mit den experimentellen Daten des binären Systems zeigt, dass beide Ansätze sigma-Werte liefern, die in der Größenordnung der experimentellen Daten liegen, hierbei erweist sich der Ansatz von Roe als besonders geeignet. Die Temperaturabhängigkeit der Grenzflächenspannung wird jedoch durch beide Ansätze unzutreffend wiedergegeben. Mit dem Modell von Helfand und Tagami wurden eine Grenzflächendicke von 7.9 Å und das Dichteprofil der Grenzfläche berechnet. Für die Copolymere EO92PO56EO92 und S9EO22 (die Indices geben die Zahl der Monomereinheiten an) können die Grenzflächenüberschusskonzentrationen, die kritische Mizellenkonzentration sowie der einem Additivmolekül an der Grenzschicht zur Verfügung stehende Platz bestimmt werden.Der Vergleich unterschiedlicher Copolymere hinsichtlich ihrer Fähigkeit, sigma wirkungsvoll herabzusetzen, zeigt, dass im Fall von Triblockcopolymeren die Anordnung der Blöcke gegenüber der Zusammensetzung eine untergeordnete Rolle spielt. Mit zunehmender Kettenlänge nimmt die Effektivität als Compatibilizer sowohl bei Blockcopolymeren als auch bei statistischen Copolymeren zu.

Struktur-Dynamik-Beziehungen in amorphen festen Lösungen

Feste Lösungen homogen dispergierter Wirkstoffmoleküle in amorphen Polymermatrizen sind wichtige Materialien in vielen pharmazeutischen Anwendungen, bei denen eine kontrollierte Abgabe wasserunlöslicher Wirkstoffe in wässrige Systeme eine Rolle spielt. Die intermolekulare Bindungs-stärke zwischen Polymer- und Wirkstoffmolekülgruppen bestimmt die Stabilität der festen Lösung und steuert somit die biologische Aktivität der Wirkstoffmoleküle. In festen Lösungen, die aus acryl-säurehaltigen Copolymeren (Protonendonoren) und basischen Wirkstoffmolekülen (Protonenakzepto-ren) hergestellt werden, sind intermolekulare Wasserstoffbrücken zwischen den Systemkomponenten Triebkraft für die Bildung einer stabilen homogenen Dispersion und für die Entstehung struktureller Merkmale zwischen den Molekülgruppen der Systemkomponenten. Zudem ist die Bindungsstärke der Wasserstoffbrücken im Hinblick auf die kontrollierte Abgabe der Wirkstoffe von Bedeutung. Da dynamische chemische Gleichgewichte bei der Bildung der Wasserstoffbrücken eine wichtige Rolle spielen müssen neben strukturellen Parametern auch dynamische Faktoren beleuchtet werden. Ziel dieser Arbeit ist neben der Ermittlung von intermolekularen Bindungsstärken vor allem die Identifika-tion struktureller Verhältnisse zwischen den Systemkomponenten auf molekularer Ebene. Die Be-stimmung der Abhängigkeit dieser Parameter von der Struktur der verwendeten Polymere und einer Vielzahl weiterer Einflüsse wie z.B. Feuchtigkeit, Lagerdauer oder Wirkstoffkonzentration soll ein kontrolliertes Design fester Lösungen mit definierten anwendungsspezifischen Eigenschaften ermögli-chen. Temperaturabhängige 1H-Festkörper-MAS-NMR (Magic Angle Spinning Nuclear Magnetic Resonance) Experimente an festen Lösungen mit unterschiedlichen Copolymer-Zusammensetzungen weisen die Existenz dynamischer chemischer Gleichgewichte in den komplexen Wasserstoffbrücken-netzwerken nach. Veränderungen in der chemischen Verschiebung und in der Linienform der Reso-nanzlinien acider Protonen erlauben einen tiefen Einblick in die Architektur dieser Netzwerke und legen die Bindungsverhältnisse unter Berücksichtigung der Polymerchemie und der Mobilität der Systemkomponenten dar, wobei die Befunde mithilfe quantenchemischer Rechnungen untermauert werden können. Die Gegenwart acider Protonen ermöglicht einen einfachen 1H-2H-Austausch, wor-aufhin mithilfe rotorsynchronisierter temperaturabhängiger 2H-MAS-NMR Experimente die Wasser-stoffbrückenbindungsstärke bestimmt werden kann. Mit 1H-1H-Korrelationsexperimenten (Doppelquantenspektroskopie) stehen Methoden für die Bestimmung homonuklearer dipolarer 1H-1H-Kopplungen zur Verfügung, die strukturelle Aussagen aufgrund von bevorzugten räumlichen Kontak-ten bestimmter Molekülgruppen ermöglichen. Weiterhin können diese Experimente verwendet werden, um Wasserstoffbrücken zwischen Polymergruppen von Polymer-Wirkstoff-Wasserstoffbrücken zu unterscheiden, wodurch eine quantitative Beschreibung des Bindungsnetzwerks und der Konkurrenz-prozesse zwischen den einzelnen wasserstoffverbrückten Spezies ermöglicht wird. Eine Kristallisation der Wirkstoffmoleküle ist in vielen Anwendungen unerwünscht, da sie die biologische Verfügbarkeit des Wirkstoffs reduzieren. Mit 1H-Festkörper-MAS-NMR Experimenten können kristalline von amorph dispergierten Wirkstoffmolekülen unterschieden werden, wodurch eine Quantifizierung der Destabilisierungsprozesse ermöglicht wird, die durch Exposition der festen Lösungen mit Wasserdampf ausgelöst werden können. Die Zeit- und Konzentrationsabhängigkeit der Wasseraufnahme kann mit NMR-Experimenten verfolgt werden, wobei unterschiedlich mobile Was-serspezies an unterschiedlichen Bindungsorten identifiziert werden können, was zum molekularen Verständnis der Destabilisierungsprozesse beiträgt. Zusätzlich wird die Mobilität der Wirkstoffmole-küle bestimmt, die sich – wie auch die Wirkstoffkonzentration - als wichtige Größe in der Beschrei-bung der Destabilisierung erweist. Aufbauend auf den Beobachtungen wird ein Zusammenhang zwischen der Copolymerzusammensetzung und einer kritischen Wirkstoffkonzentration hergestellt, der für die Anwendungen amorpher fester Lösungen in biologischen Systemen von großer Bedeutung ist.

Lake Ladoga: Water Resources for the Sustainable Development of North-Western Russia and Finland

The aim of this project was to evaluate the present state and possible changes of water resources in Lake Ladoga and its drainage basin for the purposes of the sustainable development of North-Western Russia and Finland. The group assessed the state of the water resources in quantitative and qualitative terms, taking the system of sustainable development indicators suggested by the International Commission on Sustainable Development as a basis for assessment. These include pressure indicators (annual withdrawals of ground and surface water, domestic consumption of water per capita), state indicators (ground water reserves, concentration of faecalcoliform in fresh water, biochemical oxygen demand), and response indicators (waste-water treatment coverage, density of hydrological networks). The group proposed the following additional indicators and indices for the complex evaluation of the qualitative and quantitative state of the region's water resources: * Pressure indicators (external load, coefficient of anthropogenic pressure) * State indicators and indices (concentrations of chemicals in water, concentrations of chemicals in sediments, index of water pollution, critical load, critical limit, internal load, load/critical load, concentration/critical limit, internal load/external load, trophic state, biotic indicators and indices) * Response indicators (discharges of pure water, polluted water, partly treated water and the ratio between these, trans-boundary fluxes of pollutants, state expenditure on environmental protection, human life span) The assessment considered both temporal and spatial aspects and produced a regional classification of the area according to the index of water pollution. Mathematical models were developed to describe and forecast the processes under way in the lake and can be used to estimate the influence of climatic changes on the hydrological regime, as well as the influence of anthropogenic load on the trophic state of Lake Ladoga and to assess the consequences of accidental discharges of polluting admixtures of different kinds into the lake. The results of this mathematical modelling may be of use to decision-makers responsible for the management of water resources.

Characterization of a Coal Fly Ash-Cement Slurry by the Absolute Foam Index

This dissertation established a standard foam index: the absolute foam index test. This test characterized a wide range of coal fly ash by the absolute volume of air-entraining admixture (AEA) necessary to produce a 15-second metastable foam in a coal fly ash-cement slurry in a specified time. The absolute foam index test was used to characterize fly ash samples having loss on ignition (LOI) values that ranged from 0.17 to 23.3 %wt. The absolute foam index characterized the fly ash samples by absolute volume of AEA, defined as the amount of undiluted AEA solution added to obtain a 15-minute endpoint signified by 15-second metastable foam. Results were compared from several foam index test time trials that used different initial test concentrations to reach termination at selected times. Based on the coefficient of variation (CV), a 15-minute endpoint, with limits of 12 to 18 minutes was chosen. Various initial test concentrations were used to accomplish consistent contact times and concentration gradients for the 15-minute test endpoint for the fly ash samples. A set of four standard concentrations for the absolute foam index test were defined by regression analyses and a procedure simplifying the test process. The set of standard concentrations for the absolute foam index test was determined by analyzing experimental results of 80 tests on coal fly ashes with loss on ignition (LOI) values ranging from 0.39 to 23.3 wt.%. A regression analysis informed selection of four concentrations (2, 6, 10, and 15 vol.% AEA) that are expected to accommodate fly ashes with 0.39 to 23.3 wt.% LOI, depending on the AEA type. Higher concentrations should be used for high-LOI fly ash when necessary. A procedure developed using these standard concentrations is expected to require only 1-3 trials to meet specified endpoint criteria for most fly ashes. The AEA solution concentration that achieved the metastable foam in the foam index test was compared to the AEA equilibrium concentration obtained from the direct adsorption isotherm test with the same fly ash. The results showed that the AEA concentration that satisfied the absolute foam index test was much less than the equilibrium concentration. This indicated that the absolute foam index test was not at or near equilibrium. Rather, it was a dynamic test where the time of the test played an important role in the results. Even though the absolute foam index was not an equilibrium condition, a correlation was made between the absolute foam index and adsorption isotherms. Equilibrium isotherm equations obtained from direct isotherm tests were used to calculate the equilibrium concentrations and capacities of fly ash from 0.17 to 10.5% LOI. The results showed that the calculated fly ash capacity was much less than capacities obtained from isotherm tests that were conducted with higher initial concentrations. This indicated that the absolute foam index was not equilibrium. Rather, the test is dynamic where the time of the test played an important role in the results. Even though the absolute foam index was not an equilibrium condition, a correlation was made between the absolute foam index and adsorption isotherms for fly ash of 0.17 to 10.5% LOI. Several batches of mortars were mixed for the same fly ash type increasing only the AEA concentration (dosage) in each subsequent batch. Mortar air test results for each batch showed for each increase in AEA concentration, air contents increased until a point where the next increase in AEA concentration resulted in no increase in air content. This was maximum air content that could be achieved by the particular mortar system; the system reached its air capacity at the saturation limit. This concentration of AEA was compared to the critical micelle concentration (CMC) for the AEA and the absolute foam index.

Structures and Concentrations of Surfactants in Gut Fluid of the Marine Polychaete Arenicola Marina

Marine invertebrate deposit feeders secrete surfactants into their gut fluid in concentrations sufficient to induce micelle formation, enhancing solubilization of sedimentary lipids. We isolated and identified 3 related surfactant molecules from the deposit-feeding polychaete lugworm Arenicola marina. Surfactants were isolated and separated by a combination of solvent extraction and thin-layer and gas chromatography. Identification was performed using mass and infrared spectrometry, coupled to various derivatization and hydrolysis reactions. A. marina produces a mixture of related yet distinct anionic surfactants composed of branched, C9, saturated and unsaturated fatty acids that are amide linked to leucine or glycine residues, showing some similarity to crustacean surfactants. The critical micelle concentration of the mixture of these surfactants in gut fluid was about 2 mM, and total concentrations ranged from 5.5 to 19.5 mM. The hydrophilic amide linkage helps to explain previous observations that gut surfactants do not adsorb onto sediment transiting the gut.

(Table 1) Composition of manganese-iron accumulates in the Kiel Bay, western Baltic Sea

Manganese-iron accumulates in the Kiel Bay were investigated with regard to their occurence, chemical composition and formation. Three morphologically different types were identified: a) growth on mussels, b) spherical nodules (ca. 1-3 cm) and c) disshaped symetrical and asymetrical nodules (up to 10 cm). Average values from 110 accumulates representing the three types were: Mn 29.3%, Fe 10.0%, Co 77 ppm, Ni 97 ppm, Cu 21 ppm and Zn 340 ppm. Accumulates on mussels showed the highest trace metal concentrations. A growth rate of ca. 0.6 mm/yr for type (a) was estimated. Heavy metal concentrations were determined in ca. 60 sediment and 30 pore water samples, and in 110 Baltic sea water samples. During certain periods, large increases in Mn values (up to 400 (µg/l) were found in the deeper waters. These concentrations develop during periods of strong stagnant conditions in the sediments where dissolution of Mn oxides, and diffusion mobilizes the Mn into the overlying waters. The manganese is then reprecipitated close to the boundary of the O2-enriched surface waters. This critical O2-concentration was found to be 40% saturation. In the Kiel Bay, Mn-Fe-accumulates are found in a zone which marks the upper limit sometimes reached by the deep waters of lower O2-concentration. Additionally, the availability of larger particles (especially stones or mussels) on the sediment surface is necessary. These conditions are met in the Kiel Bay in a water depth of 20-28 m at several places.