Characterization of dimethacrylate polymeric networks: A study of the crosslinked structure formed by monomers used in dental composites

The resin phase of dental composites is mainly composed of combinations of dimethacrylate comonomers, with final polymeric network structure defined by monomer type/reactivity and degree of conversion. This fundamental study evaluates how increasing concentrations of the flexible triethylene glycol dimethacrylate (TEGDMA) influences void formation in bisphenol A diglycidyl dimethacrylate (BisGMA) co-polymerizations and correlates this aspect of network structure with reaction kinetic parameters and macroscopic volumetric shrinkage. Photopolymerization kinetics was followed in real-time by a near-infrared (NIR) spectroscopic technique, viscosity was assessed with a viscometer, volumetric shrinkage was followed with a linometer, free volume formation was determined by positron annihilation lifetime spectroscopy (PALS) and the sol-gel composition was determined by extraction with dichloromethane followed by (1)H NMR analysis. Results show that, as expected, volumetric shrinkage increases with TEGDMA concentration and monomer conversion. Extraction/(1)H NMR studies show increasing participation of the more flexible TEGDMA towards the limiting stages of conversion/crosslinking development. As the conversion progresses, either based on longer irradiation times or greater TEGDMA concentrations, the network becomes more dense, which is evidenced by the decrease in free volume and weight loss after extraction in these situations. For the same composition (BisGMA/TEGDMA 60-40 mol%) light-cured for increasing periods of time (from 10 to 600 s), free volume decreased and volumetric shrinkage increased, in a linear relationship with conversion. However, the correlation between free volume and macroscopic volumetric shrinkage was shown to be rather complex for variable compositions exposed for the same time (600 s). The addition of TEGDMA decreases free-volume up to 40 mol% (due to increased conversion), but above that concentration, in spite of the increase in conversion/crosslinking, free volume pore size increases due to the high concentration of the more flexible monomer. In those cases, the increase in volumetric shrinkage was due to higher functional group concentration, in spite of the greater free volume. Therefore, through the application of the PALS model, this study elucidates the network formation in dimethacrylates commonly used in dental materials. (C) 2010 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Improved multiexponential transient spectroscopy by iterative deconvolution

The analysis of multiexponential decays is challenging because of their complex nature. When analyzing these signals, not only the parameters, but also the orders of the models, have to be estimated. We present an improved spectroscopic technique specially suited for this purpose. The proposed algorithm combines an iterative linear filter with an iterative deconvolution method. A thorough analysis of the noise effect is presented. The performance is tested with synthetic and experimental data.

Characterization of the major nutritional components of Caryocar brasiliense fruit pulp by nmr spectroscopy

Pequi (Caryocar brasiliense Camb.), a typical fruit of Brazilian Cerrado, is well known in regional cookery and used in folk medicine to treat various illnesses. Mass spectrometry and chromatographic methods have identified the organic composition of pequi fruit pulp; however, NMR spectroscopy is used for the first time to characterize the nutritional components of organic and aqueous-ethanolic extracts. This spectroscopic technique determined the triacylglycerols in the pequi organic fraction, which is constituted mainly by oleate and palmitate esters, and detected the carbohydrate mixtures as the major components of aqueous and ethanolic fractions, respectively. In this study, presence of phenolic compounds was only evidenced in the ethanolic fraction.

Effect of metal ions on the in vitro availability of enoxacin, its in vivo implications, kinetic and antibacterial studies

The present paper describes the effect of metals ions on the in vitro availability of enoxacin (a second generation quinolone antibiotic) owing to drug-metal interaction. These interaction studies were performed at 37 °C in different pH environments simulating human body compartments and were studied by UV spectroscopic technique. In order to determine the probability of these reactions different kinetic parameters (dissolution constants (K) and free energy change (ΔG)) for these reactions were also calculated. It is proposed that the structure of enoxacin contains various electron donating sites which facilitate its binding with metallic cations forming chelates. Hence taking food products, nutritional supplements or multivitamins containing multivalent cations at the same time as enoxacin, could reduce the absorption of the drug into the circulation and thus would decrease the effectiveness of the drug. In addition, the MIC of enoxacin for various microorganisms before and after interaction with metal ions was calculated which in most cases was increased which possibly could impair the clinical efficacy of the drug.

Liquid transportation and distribution during (re)wetting : impact on coated papers in printing

In many industrial applications, such as the printing and coatings industry, wetting of porous materials by liquids includes not only imbibition and permeation into the bulk but also surface spreading and evaporation. By understanding these phenomena, valuable information can be obtained for improved process control, runnability and printability, in which liquid penetration and subsequent drying play important quality and economic roles. Knowledge of the position of the wetting front and the distribution/degree of pore filling within the structure is crucial in describing the transport phenomena involved. Although exemplifying paper as a porous medium in this work, the generalisation to dynamic liquid transfer onto a surface, including permeation and imbibition into porous media, is of importance to many industrial and naturally occurring environmental processes. This thesis explains the phenomena in the field of heatset web offset printing but the content and the analyses are applicable in many other printing methods and also other technologies where water/moisture monitoring is crucial in order to have a stable process and achieve high quality end products. The use of near-infrared technology to study the water and moisture response of porous pigmented structures is presented. The use of sensitive surface chemical and structural analysis, as well as the internal structure investigation of a porous structure, to inspect liquid wetting and distribution, complements the information obtained by spectroscopic techniques. Strong emphasis has been put on the scale of measurement, to filter irrelevant information and to understand the relationship between interactions involved. The near-infrared spectroscopic technique, presented here, samples directly the changes in signal absorbance and its variation in the process at multiple locations in a print production line. The in-line non-contact measurements are facilitated by using several diffuse reflectance probes, giving the absolute water/moisture content from a defined position in the dynamic process in real-time. The nearinfrared measurement data illustrate the changes in moisture content as the paper is passing through the printing nips and dryer, respectively, and the analysis of the mechanisms involved highlight the roles of the contacting surfaces and the relative liquid carrier properties of both non-image and printed image areas. The thesis includes laboratory studies on wetting of porous media in the form of coated paper and compressed pigment tablets by mono-, dual-, and multi-component liquids, and paper water/moisture content analysis in both offline and online conditions, thus also enabling direct sampling of temporal water/moisture profiles from multiple locations. One main focus in this thesis was to establish a measurement system which is able to monitor rapid changes in moisture content of paper. The study suggests that near-infrared diffuse reflectance spectroscopy can be used as a moisture sensitive system and to provide accurate online qualitative indicators, but, also, when accurately calibrated, can provide quantification of water/moisture levels, its distribution and dynamic liquid transfer. Due to the high sensitivity, samples can be measured with excellent reproducibility and good signal to noise ratio. Another focus of this thesis was on the evolution of the moisture content, i.e. changes in moisture content referred to (re)wetting, and liquid distribution during printing of coated paper. The study confirmed different wetting phases together with the factors affecting each phase both for a single droplet and a liquid film applied on a porous substrate. For a single droplet, initial capillary driven imbibition is followed by equilibrium pore filling and liquid retreat by evaporation. In the case of a liquid film applied on paper, the controlling factors defining the transportation were concluded to be the applied liquid volume in relation to surface roughness, capillarity and permeability of the coating giving the liquid uptake capacity. The printing trials confirmed moisture gradients in the printed sheet depending on process parameters such as speed, fountain solution dosage and drying conditions as well as the printed layout itself. Uneven moisture distribution in the printed sheet was identified to be one of the sources for waving appearance and the magnitude of waving was influenced by the drying conditions.

Analyse des paramètres atmosphériques des étoiles naines blanches dans le voisinage solaire

Ce mémoire présente une analyse homogène et rigoureuse de l’échantillon d’étoiles naines blanches situées à moins de 20 pc du Soleil. L’objectif principal de cette étude est d’obtenir un modèle statistiquement viable de l’échantillon le plus représentatif de la population des naines blanches. À partir de l’échantillon défini par Holberg et al. (2008), il a fallu dans un premier temps réunir le plus d’information possible sur toutes les candidates locales sous la forme de spectres visibles et de données photométriques. En utilisant les modèles d’atmosphère de naines blanches les plus récents de Tremblay & Bergeron (2009), ainsi que différentes techniques d’analyse, il a été permis d’obtenir, de façon homogène, les paramètres atmosphériques (Teff et log g) des naines blanches de cet échantillon. La technique spectroscopique, c.-à-d. la mesure de Teff et log g par l’ajustement des raies spectrales, fut appliquée à toutes les étoiles de notre échantillon pour lesquelles un spectre visible présentant des raies assez fortes était disponible. Pour les étoiles avec des données photométriques, la distribution d’énergie combinée à la parallaxe trigonométrique, lorsque mesurée, permettent de déterminer les paramètres atmosphériques ainsi que la composition chimique de l’étoile. Un catalogue révisé des naines blanches dans le voisinage solaire est présenté qui inclut tous les paramètres atmosphériques nouvellement determinés. L’analyse globale qui en découle est ensuite exposée, incluant une étude de la distribution de la composition chimique des naines blanches locales, de la distribution de masse et de la fonction luminosité.

Relevé et analyse spectroscopiques d'étoiles naines blanches brillantes et riches en hydrogène

Nous présentons un relevé et une analyse spectroscopiques de plus de 1300 naines blanches brillantes (V < 17.5) et riches en hydrogène. Des spectres dans le domaine du visible avec un rapport signal-sur-bruit élevé ont été obtenus et les données ont ensuite été analysées avec notre méthode spectroscopique habituelle qui compare les profils observés des raies de Balmer à des spectres synthétiques calculés à partir de la dernière génération de modèles d’atmosphère. D’abord, nous présentons une analyse détaillée de 29 naines blanches de type DAO utilisant une nouvelle grille de modèles qui inclut du carbone, de l’azote et de l’oxygène aux abondances solaires. Nous démontrons que l’ajout de ces métaux dans les modèles d’atmosphère est essentiel pour surmonter le problème des raies de Balmer qui empêche un ajustement simultané de toutes les raies de Balmer avec des paramètres atmosphériques cohérents. Nous identifions également 18 naines blanches chaudes de type DA qui souffrent aussi du problème des raies de Balmer. Des spectres dans l’ultraviolet lointain obtenus des archives du satellite FUSE sont ensuite examinés pour démontrer qu’il existe une corrélation entre les abondances métalliques élevées et les cas du problème des raies de Balmer. Les conséquences de ces résultats pour toutes les naines blanches chaudes et riches en hydrogène sont discutées. En particulier, le scénario évolutif pour les naines blanches DAO est révisé et nous n’avons plus besoin d’évoquer l’évolution post-EHB pour expliquer la majorité des étoiles DAO. Finalement, nous élaborons un scénario dans lequel les métaux engendrent un faible vent stellaire qui expliquerait la présence d’hélium dans les étoiles DAO. Ensuite, nous présentons les résultats globaux de notre relevé, ce qui inclut une analyse spectroscopique de plus de 1200 naines blanches de type DA. En premier lieu, nous présentons le contenu spectroscopique de notre échantillon qui contient de nombreuses classifications erronées ainsi que plusieurs naines blanches de type DAB, DAZ et magnétiques. Nous discutons ensuite des nouveaux modèles d'atmosphère utilisés dans notre analyse. De plus, nous utilisons des modèles de naines M pour obtenir de meilleures valeurs des paramètres atmosphériques pour les naines blanches qui sont membres de systèmes binaires DA+dM. Certaines naines blanches uniques et quelques systèmes binaires double-dégénérées sont également analysés de manière plus détaillée. Nous examinons ensuite les propriétés globales de notre échantillon incluant la distribution de masse et la distribution de masse en fonction de la température. Nous étudions également la façon dont les nouveaux profils de raies de Balmer affectent la détermination des paramètres atmosphériques. Nous testons la précision et la robustesse de nos méthodes en comparant nos résultats avec ceux du projet SPY, dans le cadre duquel plus de 300 des mêmes naines blanches ont été analysées d'une manière complètement indépendante. Finalement, nous faisons un retour sur la bande d'instabilité des naines blanches pulsantes de type ZZ Ceti pour voir quels effets ont les nouveaux profils de raies sur la détermination de ses frontières empiriques.

Detection of methotrexate using surface plasmon resonance biosensors for chemotherapy monitoring

Le méthotrexate (MTX), un agent anti-cancéreux fréquemment utilisé en chimiothérapie, requiert généralement un suivi thérapeutique de la médication (Therapeutic Drug Monitoring, TDM) pour surveiller son niveau sanguin chez le patient afin de maximiser son efficacité tout en limitant ses effets secondaires. Malgré la fenêtre thérapeutique étroite entre l’efficacité et la toxicité, le MTX reste, à ce jour, un des agents anti-cancéreux les plus utilisés au monde. Les techniques analytiques existantes pour le TDM du MTX sont coûteuses, requièrent temps et efforts, sans nécessairement fournir promptement les résultats dans le délai requis. Afin d’accélérer le processus de dosage du MTX en TDM, une stratégie a été proposée basée sur un essai compétitif caractérisé principalement par le couplage plasmonique d’une surface métallique et de nanoparticules d’or. Plus précisément, l’essai quantitatif exploite la réaction de compétition entre le MTX et une nanoparticule d’or fonctionnalisée avec l’acide folique (FA-AuNP) ayant une affinité pour un récepteur moléculaire, la réductase humaine de dihydrofolate (hDHFR), une enzyme associée aux maladies prolifératives. Le MTX libre mixé avec les FA-AuNP, entre en compétition pour les sites de liaison de hDHFR immobilisés sur une surface active en SPR ou libres en solution. Par la suite, les FA-AuNP liées au hDHFR fournissent une amplification du signal qui est inversement proportionnelle à la concentration de MTX. La résonance des plasmons de surface (SPR) est généralement utilisée comme une technique spectroscopique pour l’interrogation des interactions biomoléculaires. Les instruments SPR commerciaux sont généralement retrouvés dans les grands laboratoires d’analyse. Ils sont également encombrants, coûteux et manquent de sélectivité dans les analyses en matrice complexe. De plus, ceux-ci n’ont pas encore démontré de l’adaptabilité en milieu clinique. Par ailleurs, les analyses SPR des petites molécules comme les médicaments n’ont pas été explorés de manière intensive dû au défi posé par le manque de la sensibilité de la technique pour cette classe de molécules. Les développements récents en science des matériaux et chimie de surfaces exploitant l’intégration des nanoparticules d’or pour l’amplification de la réponse SPR et la chimie de surface peptidique ont démontré le potentiel de franchir les limites posées par le manque de sensibilité et l’adsorption non-spécifique pour les analyses directes dans les milieux biologiques. Ces nouveaux concepts de la technologie SPR seront incorporés à un système SPR miniaturisé et compact pour exécuter des analyses rapides, fiables et sensibles pour le suivi du niveau du MTX dans le sérum de patients durant les traitements de chimiothérapie. L’objectif de cette thèse est d’explorer différentes stratégies pour améliorer l’analyse des médicaments dans les milieux complexes par les biocapteurs SPR et de mettre en perspective le potentiel des biocapteurs SPR comme un outil utile pour le TDM dans le laboratoire clinique ou au chevet du patient. Pour atteindre ces objectifs, un essai compétitif colorimétrique basé sur la résonance des plasmons de surface localisée (LSPR) pour le MTX fut établi avec des nanoparticules d’or marquées avec du FA. Ensuite, cet essai compétitif colorimétrique en solution fut adapté à une plateforme SPR. Pour les deux essais développés, la sensibilité, sélectivité, limite de détection, l’optimisation de la gamme dynamique et l’analyse du MTX dans les milieux complexes ont été inspectés. De plus, le prototype de la plateforme SPR miniaturisée fut validé par sa performance équivalente aux systèmes SPR existants ainsi que son utilité pour analyser les échantillons cliniques des patients sous chimiothérapie du MTX. Les concentrations de MTX obtenues par le prototype furent comparées avec des techniques standards, soit un essai immunologique basé sur la polarisation en fluorescence (FPIA) et la chromatographie liquide couplée avec de la spectrométrie de masse en tandem (LC-MS/MS) pour valider l’utilité du prototype comme un outil clinique pour les tests rapides de quantification du MTX. En dernier lieu, le déploiement du prototype à un laboratoire de biochimie dans un hôpital démontre l’énorme potentiel des biocapteurs SPR pour utilisation en milieux clinique.

Influence of ambient gas on the temperature and density of laser produced carbon plasma

The effect of ambient gas on the dynamics of the plasma generated by laser ablation of a carbon target using 1.06 μm radiation from a Q-switched Nd:YAG laser has been investigated using a spectroscopic technique. The emission characteristics of the carbon plasma produced in argon, helium and air atmospheres are found to depend strongly on the nature and pressure of the surrounding gas. It has been observed that hotter and denser plasmas are formed in an argon atmosphere rather than in helium or air as an ambient.

Temporal and spatial evolution of C2 in laser induced plasma from graphite target

Laser ablation of graphite has been carried out using 1.06mm radiation from a Q-switched Nd:YAG laser and the time of flight distribution of molecular C2 present in the resultant plasma is investigated in terms of distance from the target as well as laser fluences employing time resolved spectroscopic technique. At low laser fluences the intensities of the emission lines from C2 exhibit only single peak structure while beyond a threshold laser fluence, emission from C2 shows a twin peak distribution in time. The occurrence of the faster velocity component at higher laser fluences is explained as due to species generated from recombination processes while the delayed peak is attributed to dissociation of higher carbon clusters resulting in the generation of C2 molecule. Analysis of measured data provides a fairly complete picture of the evolution and dynamics of C2 species in the laser induced plasma from graphite.

High resolution optogalvanic study in nitrogen discharge

Doppler limited high resolution spectrum in the wavelength region 17224 to 17236 cm−1 of the first positive system (B 3Π g −A 3Σ u + ) of the N2 molecule is recorded by optogalvanic spectroscopic technique using a single mode ring dye laser. It is observed that the intensity and line width of the rotational line increase with the discharge current. Dependence of the collision broadening coefficient on the current was also evaluated.

Ressonância magnética espectroscópica de rotação do ângulo mágico (HRMAS) como instrumento de caracterização de doentes obesos

A Obesidade é um problema em franco crescimento por todo o globo, com muitas relações com outras comorbilidades. Novos desenvolvimentos tecnológicos como a Ressonância Magmética Espectroscópica de Rotação do Ângulo Mágico (HRMAS) podem ajudar a acelaerar o nosso conhecimento deste complexo e principal tecido - a pele obesa. No presente trabalho os autores aplicaram a técnica de ressonância designada por 1H HRMAS NMR para estudar a pele de doentes obesos e assim contribuir para definir o seu perfil metabólico. Foram obtidas amostras de pele das regiões mamárias e abdominal de 5 doentes obesos e comparadas com idênticas amostras obtidas de 5 paciente normais. Os resultados, embora preliminares, sugerem a existência de diferenças entre os perfis lipídicos dos doentes obesos e dos pacientes normais, a nível da insaturação, especialmente reduzida nas amostras de abdómen da pele obesa. Assim a 1H HRMAS parece proporcionar um interessante meio adicional para melhor caracterizar esta patologia.

Metallicity gradients at large galactocentric radii using the near-infrared Calcium triplet

We describe a new spectroscopic technique for measuring radial metallicity gradients out to large galactocentric radii. We use the DEep Imaging Multi-Object Spectrograph (DEIMOS) on the Keck telescope and the galaxy spectrum extraction technique of Proctor et al. We also make use of the metallicity sensitive near-infrared Calcium ii triplet (CaT) features together with single stellar population models to obtain metallicities. Our technique is applied as a pilot study to a sample of three relatively nearby (< 30 Mpc) intermediate-mass to massive early-type galaxies. Results are compared with previous literature inner region values and generally show good agreement. We also include a comparison with profiles from dissipational disc-disc major merger simulations. Based on our new extended metallicity gradients combined with other observational evidence and theoretical predictions, we discuss possible formation scenarios for the galaxies in our sample. The limitations of our new technique are also discussed.

SERS mapping in langmuir-blodgett films and single-molecule detection

Plasmon-enhanced spectroscopic techniques have expanded single-molecule detection (SMD) and are revolutionizing areas such as bio-imaging and single-cell manipulation. Surface-enhanced (resonance) Raman scattering (SERS or SERRS) combines high sensitivity with molecularfingerprint information at the single-molecule level. Spectra originating from single-molecule SERS experiments are rare events, which occur only if a single molecule is located in a hot-spot zone. In this spot, the molecule is selectively exposed to a significant enhancement associated with a high, local electromagnetic field in the plasmonic substrate. Here, we report an SMD study with an electrostatic approach in which a Langmuir film of a phospholipid with anionic polar head groups (PO 4 -) was doped with cationic methylene blue (MB), creating a homogeneous, two-dimensional distribution of dyes in the monolayer. The number of dyes in the probed area of the Langmuir-Blodgett (LB) film coating the Ag nanostructures established a regime in which single-molecule events were observed, with the identification based on direct matching of the observed spectrum at each point of the mapping with a reference spectrum for the MB molecule. In addition, advanced fitting techniques were tested with the data obtained from micro-Raman mapping, thus achieving real-time processing to extract the MB single-molecule spectra. © 2013 Society for Applied Spectroscopy.

Espectroscopia de infravermelho e suas aplicações

Infrared spectroscopy (IR spectroscopy) explores the infrared region of the electromagnetic spectrum. Like any other spectroscopic technique, it can be used to identify a compound or the composition of investigate a sample. Spectroscopy (IR) is a very important technique in qualitative chemical analysis, widely used in the chemistry of natural products, organic synthesis and transformations. In this work we study of the theoretical foundations of infrared spectroscopy, the different vibration modes, experimental techniques, and the identification and characterization of solids. Were studied as applications: their use in thermograph and remote sensing satellites