Urinary acidifier in diet with high excess base for adult cats

Maintaining the pH of urine in the ideal range (6.2 - 6.4) is of great importance for health promotion in the lower urinary tract of cats. In the economic and standard feed sector this is a major concern, given that the animal urine tends to be alkaline after food consumption of those commercial segments, which predispose to the formation of struvite urolith. Therefore, this study aimed to study the effects of increasing levels of urinary acidifiers (0.0%, 0.3%, 0.6% and 0.9%, on a dry matter base) in feed with high excess base over the acid-basic balance in the organism, apparent digestibility coefficients of nutrients, urinary pH, hydro-electrolyte balance in cats, as well as the adequacy of equations proposed in the literature to estimate the urinary pH. Twenty-four adult cats, males and females were distributed in a completely randomized design, consisting of six animals per treatment. The dry matter content of urine presented a quadratic behavior (p<0,05; y = 9.5863 + 3.2299x + 0.7871x2 R2 = 99,91%), HCO3-, total CO2 and excess blood base during the period in which the animals were fed were high when including 0.9% acidifier compared to 0.6% (p<0.05). In contrast, the use of the additive did not change the urinary pH, blood electrolyte concentration, nutrient digestibility, fecal score, food and water intake (p>0.05). The equations proposed in the literature, which use excess of base in feed to estimate urinary pH, overestimated the pH values found in this study.

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.

Neuartige Polyelektrolytstrukturen auf der Basis von L-Lysin

In der vorliegenden Arbeit werden drei Polyelektrolyt-Architekturen zunehmender Verzweigung auf der Basis von L-Lysin vorgestellt. Zunächst wird auf das Aggregationsverhalten des linearen Blockpolyelektrolyten Polystyrol-b-Poly(L-Lysin) eingegangen. Dabei wird der Einfluss der Lysinblocklänge (NLys = 10…70) bei gleich bleibendem, sehr kurzem hydrophobem Polystyrolsegment untersucht. Wie sich der Polystyrolblock auf die Helixbildung auswirkt, kann mit Hilfe von Zirkulardichroismus nachgewiesen werden. Nach Bestimmung der kritischen Mizellenkonzentration über Fluoreszenzspektroskopie wird mittels statischer Streumethoden (SLS, SANS) eine zylinderförmige Mizelle mit einem Kernradius von 4,4 nm charakterisiert. Im zweiten Abschnitt werden die optischen Eigenschaften von sternförmigen, rot fluoreszierenden Perylendiimid-Poly(L-lysin)-Konjugaten mit variierender Armzahl (n = 4, 8, 16) und Kettenlänge (NLys = 10, 50, 100) beschrieben. Die guten Absorptionseigenschaften und schlechten Fluoreszenzeigenschaften zeigen weder eine Abhängigkeit von der Sekundärstruktur der Poly(L-lysin)-Arme noch von deren Zahl oder Kettenlänge. Der dritte Teil der Arbeit handelt von amin- (Fmoc-, TFAA- oder Z-) geschützten L-Lysindendrone bis zur dritten Generation, welche durch Verknüpfung der Carboxylfunktion der Dendrone mit der Amingruppe von Vinylbenzylamin in Makromonomere überführt werden. Das Polymerisationsverhalten der Makromonomere wird in Abhängigkeit der Dendrongeneration und der Monomerkonzentration zu Beginn der Polymerisation untersucht. Anhand von AFM-Aufnahmen kann nachgewiesen werden, dass das Polystyrolrückgrat der dendronisierten Polymere der ersten Z-geschützten Generation eine Streckung erfährt.

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.

Maximizing Product Formation and Minimizing Degradation: A Look at Buffering Conditions and Post-Reaction Degradation for the In-Line Jaffe Reaction with Capillary Electrophoresis

Creatinine levels in blood serum are typically used to assess renal function. Clinical determination of creatinine is often based on the Jaffe reaction, in which creatinine in the serum reacts with sodium picrate, resulting in a spectrophotometrically quantifiable product. Previous work from our lab has introduced an electrophoretically mediated initiation of this reaction, in which nanoliter plugs of individual reagent solutions can be added to the capillary and then mixed and reacted. Following electrophoretic separation of the product from excess reactant(s), the product can be directly determined on column. This work aims to gain a detailed understanding of the in-capillary reagent mixing dynamics, in-line reaction yield, and product degradation during electrophoresis, with an overall goal of improving assay sensitivity. One set of experiments focuses on maximizing product formation through manipulation of various conditions such as pH, voltage applied, and timing of the applied voltage, in addition to manipulations in the identity, concentration, and pH of the background electrolyte. Through this work, it was determined that dramatic changes in local voltage fields within the various reagent zones lead to ineffective reagent overlapping. Use of the software simulation program Simul 5 enabled visualization of the reaction dynamics within the capillary, specifically the wide variance between the electric field intensities within the creatinine and picrate zones. Because of this simulation work, the experimental method was modified to increase the ionic strength of the creatinine reagent zone to lower the local voltage field, thus producing more predictable and effective overlap conditions for the reagents and allowing the formation of more Jaffe product. As second set of experiments focuses on controlling the post-reaction product degradation. In that vein, we have systematically explored the importance of the identity, concentration, and pH of the background electrolyte on the post-reaction degradation rate of the product. Although prior work with borate background electrolytes indicated that product degradation was probably a function of the ionic strength of the background electrolyte, this work with a glycine background electrolyte demonstrates that degradation is in fact not a function of ionic strength of the background electrolyte. As the concentration and pH of the glycine background increased, the rate of degradation of product did not change dramatically, whereas in borate-buffered systems, the rate of Jaffe product degradation increased linearly with background electrolyte concentration above 100.0 mM borate. Similarly, increasing pH of the glycine background electrolyte did not result in a corresponding increase in product degradation, as it had with the borate background electrolyte. Other general trends that were observed include: increasing background electrolyte concentration increases peak efficiency and higher pH favors product formation; thus, it appears that use of a background electrolyte other than borate, such as glycine, the rate of degradation of the Jaffe product can be slowed, increasing the sensitivity of this in-line assay.

Hydrodynamic Characterization of Bile Salt Host-Guest Complexes by Pulsed Field Gradient NMR Spectroscopy

The work described herein is aimed at understanding primary and secondary aggregation of bile salt micelles and how micelles can perform chiral recognition of binapthyl analytes. Previous work with cholate and deoxycholate using micellar electrokinetic chromatography (MEKC) and nuclear magnetic resonance (NMR) has provided insightinto cholate and deoxycholate micelle formation, especially with respect to the critical micelle concentration (CMC). Chiral separations of the model analyte, 1,1â??-binaphthyl-2,2â??-diyl hydrogen phosphate (BNDHP), via cholate (C) and deoxycholate (DC) mediated MEKC separataions previously have shown the DC CMC to be 7-10 mM andthe cholate CMC at 14 mM at ph 12. A second model analyte,1,1â??-binaphthol (BN), was also previously investigated to probe micellar structure, but the MEKC data for this analyte implied a higher CMC, which may be interpreted as secondary aggregation. Thiswork extends the investigation of bile salts to include pulsed field gradient spin echo (PFGSE) NMR experiments being used to gain information about the size and degree of polydispersity of cholate and deoxycholate micelles. Concentrations of cholate below 10mM show a large variation in effective radius likely due to the existence of transient preliminary aggregates. The onset of the primary micelle shows a dramatic increase in effective radius of the micelle in cholate and deoxycholate. In the region of expectedsecondary aggregation a gradual increase of effective radius was observed with cholate; deoxycholate showed a persistent aggregate size in the secondary micelle region that is modulated by the presence of an analyte molecule. Effective radii of cholate anddeoxycholate (individually) were compared with and without R- and S-BNDHP in order to observe the effective radius difference of micelles with and without analyte present. The presence of S-BNDHP consistently resulted in a larger effective aggregate radius incholate and deoxycholate, confirming previous data of the S-BNDHP interacting more with the micelle than R-BNDHP. In total, various NMR techniques, like diffusion NMR can be used to gain a greater understanding of the bile salt micellization process and chiral resolution.

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.

Self-assembling cannabinomimetics: supramolecular structures of N-alkyl amides

Certain fatty acid N-alkyl amides from the medicinal plant Echinacea activate cannabinoid type-2 (CB2) receptors. In this study we show that the CB2-binding Echinacea constituents dodeca-2E,4E-dienoic acid isobutylamide (1) and dodeca-2E,4E,8Z,10Z-tetraenoic acid isobutylamide (2) form micelles in aqueous medium. In contrast, micelle formation is not observed for undeca-2E-ene-8,10-diynoic acid isobutylamide (3), which does not bind to CB2, or structurally related endogenous cannabinoids, such as arachidonoyl ethanolamine (anandamide). The critical micelle concentration (CMC) range of 1 and 2 was determined by fluorescence spectroscopy as 200-300 and 7400-10000 nM, respectively. The size of premicelle aggregates, micelles, and supermicelles was studied by dynamic light scattering. Microscopy images show that compound 1, but not 2, forms globular and rod-like supermicelles with radii of approximately 75 nm. The self-assembling N-alkyl amides partition between themselves and the CB2 receptor, and aggregation of N-alkyl amides thus determines their in vitro pharmacological effects. Molecular mechanics by Monte Carlo simulations of the aggregation process support the experimental data, suggesting that both 1 and 2 can readily aggregate into premicelles, but only 1 spontaneously assembles into larger aggregates. These findings have important implications for biological studies with this class of compounds.

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.

MyoD forms micelles which can dissociate to form heterodimers with E47: implications of micellization on function.

MyoD is a member of a family of DNA-binding transcription factors that contain a helix-loop-helix (HLH) region involved in protein-protein interactions. In addition to self-association and DNA binding, MyoD associates with a number of other HLH-containing proteins, thereby modulating the strength and specificity of its DNA binding. Here, we examine the interactions of full-length MyoD with itself and with an HLH-containing peptide portion of an E2A gene product, E47-96. Analytical ultracentrifugation reveals that MyoD forms micelles that contain more than 100 monomers and are asymmetric and stable up to 36 degrees C. The critical micelle concentration increases slightly with temperature, but micelle size is unaffected. The micelles are in reversible equilibrium with monomer. Addition of E47-96 results in the stoichiometric formation of stable MyoD-E47-96 heterodimers and the depletion of micelles. Micelle formation effectively holds the concentration of free MyoD constant and equal to the critical micelle concentration. In the presence of micelles, the extent of all interactions involving free MyoD is independent of the total MyoD concentration and independent of one another. For DNA binding, the apparent relative specificity for different sites can be affected. In general, heterodimer-associated activities will depend on the self-association behavior of the partner protein.

Proenzyme of Manduca sexta phenol oxidase: purification, activation, substrate specificity of the active enzyme, and molecular cloning.

Phenol oxidase (PO) was isolated as a proenzyme (pro-phenol oxidase, pro-PO) from the hemolymph of Manduca sexta larvae and purified to homogeneity. Pro-PO exhibits a M(r) of 130,000 on gel filtration and two bands with an apparent M(r) of approximately 100,000 on SDS/PAGE, as well as size-exclusion HPLC. Activation of pro-PO was achieved either by specific proteolysis by a cuticular protease or by the detergent cetylpyridinium chloride at a concentration below the critical micellar concentration. A cDNA clone for M. sexta pro-PO was obtained from a larval hemocyte cDNA library. The clone encodes a polypeptide of approximately 80,000 Da that contains two copper-binding sites and shows high sequence similarity to POs, hemocyanins, and storage proteins of arthropods. The M. Sexta pro-PO, together with other arthropod pro-POs, contains a short stretch of amino acids with sequence similarity to the thiol ester region of alpha-macroglobulins and complement proteins C3 and C4.

Síntese e caracterização de nanomateriais superparamagnéticos do tipo core-shell para aplicação em catálise e biomedicina

As diversas aplicações tecnológicas de nanopartículas magnéticas (NPM) vêm intensificando o interesse por materiais com propriedades magnéticas diferenciadas, como magnetização de saturação (MS) intensificada e comportamento superparamagnético. Embora MNP metálicas de Fe, Co e bimetálicas de FeCo e FePt possuam altos valores de MS, sua baixa estabilidade química dificulta aplicações em escala nanométrica. Neste trabalho foram sintetizadas NPM de Fe, Co, FeCo e FePt com alta estabilidade química e rigoroso controle morfológico. NPM de óxido metálicos (Fe e Co) também foram obtidas. Dois métodos de síntese foram empregados. Usando método baseado em sistemas nanoheterogêneos (sistemas micelares ou de microemulsão inversa), foram sintetizadas NPM de Fe3O4 e Co metálico. Foram empregados surfactantes cátion-substituídos: dodecil sulfato de ferro(III) (FeDS) e dodecil sulfato de cobalto(II) (CoDS). Para a síntese das NPM, foram estudados e determinados a concentração micelar crítica do FeDS em 1-octanol (cmc = 0,90 mmol L-1) e o diagrama de fases pseudoternário para o sistema n-heptano/CoDS/n-butanol/H2O. NPM esferoidais de magnetita com3,4 nm de diâmetro e comportamento quase-paramagnético foram obtidas usando sistemas micelares de FeDS em 1-octanol. Já as NPM de Co obtidas via microemulsão inversa, apesar da larga distribuição de tamanho e baixa MS, são quimicamente estáveis e superparamagnéticas. O segundo método é baseado na decomposição térmica de complexos metálicos, pelo qual foram preparadas NPM esféricas de FePt e de óxidos metálicos (Fe3O4, FeXO1-X, (Co,Fe)XO1-X e CoFe2O4) com morfologia controlada e estabilidade química. O método não mostrou a mesma efetividade na síntese de NPM de FeAg e FeCo: a liga FeAg não foi obtida enquanto que NPM de FeCo com estabilidade química foram obtidas sem controle morfológico. NPM de Fe e FeCo foram preparadas a partir da redução térmica de NPM de Fe3O4 e CoFe2O4, as quais foram previamente recobertas com sílica. A sílica previne a sinterização inter-partículas, além de proporcionar caráter hidrofílico e biocompatibilidade ao material. As amostras reduzidas apresentaram aumento dos valores de MS (entre 21,3 e 163,9%), o qual é diretamente proporcional às dimensões das NPM. O recobrimento com sílica foi realizado via hidrólise de tetraetilortosilicato (TEOS) em sistema de microemulsão inversa. A espessura da camada de sílica foi controlada variando-se o tempo de reação e as concentrações de TEOS e de NPM, sendo então proposto um mecanismo do processo de recobrimento. Algumas amostras receberam um recobrimento adicional de TiO2 na fase anatase, para o qual foi empregado etilenoglicol como solvente e ligante para formação de glicolato de Ti como precursor. A espessura da camada de TiO2 (2-12 nm) é controlada variando as quantidades relativas entre NPM e o precursor de Ti. Ensaios de hipertermia magnética foram realizados para as amostras recobertas com sílica. Ensaios de hipertermia magnéticas mostram grande aumento da taxa de aquecimento das amostras após a redução térmica, mesmo para dispersões diluídas de NPM (0,6 a 4,5 mg mL-1). Taxas de aquecimento entre 0,3 e 3,0oC min-1 e SAR entre 37,2 e 96,3 W g-1. foram obtidos. A atividade fotocatalítica das amostras recobertas foram próximas à da fase anatase pura, com a vantagem de possuir um núcleo magnético que permite a recuperação do catalisador pela simples aplicação de campos magnéticos externos. Os resultados preliminares dos ensaios de hipertermia magnética e fotocatálise indicam um forte potencial dos materiais aqui relatados para aplicações em biomedicina e em fotocatálise.