Gli autori ringraziano il sostegno finanziario dal dipartimento di chimica e ingegneria biologica (Università di Sheffield) ed EPSRC (EP/L017059/1 e 1/P006892/EP).

1. preparazione di soluzioni precursore (e incapsulante opzionale)
<ol><li>In un contenitore di plastica di 180 mL, misurano 1,5 mmol di silicato di sodio pentaidrato (318,2 mg) e sciogliere in 20 mL di acqua deionizzata.</li>
	<li>Allo stesso modo, in un secondo contenitore, misurare 0,25 mmol di Pentaetilenglicol dell'esammina (PEHA, 58,1 mg) e sciogliere in 20 mL di acqua deionizzata.<ol>
<li>Quando si utilizza alternativi contenenti composti ad es.,dietilentriammina (DETA) o triethylenetetraamine (TETA), assicurarsi che il rapporto di mole Si:N totale rimane costante a 1 (cioè, corrispondenti a 0,5 mmol di DETA o 0,375 mmol di TETA in la procedura descritta)15.</li>
		<li>Quando si utilizza additivi polimerici ammina per esempio,poly(ethyleneimine) (PEI) o poly(allylamine hydrochloride) (PAH), mantenere una concentrazione di 1 mg/mL (volume di reazione finale)15. Attenzione: Maneggiare queste ammine solo all'interno di una cappa aspirante, come sono corrosivi o tossici nelle loro forme pure (soprattutto come vapori).</li>
	</ol>
</li>
	<li>Per eseguire l'incapsulamento in situ durante la sintesi, sciogliere una pre-determinata massa della proteina (qui 50 mg di albumina di siero bovino, BSA) in 5 mL di acqua deionizzata. Sottrarre la quantità di acqua dal volume di acqua deionizzata per essere utilizzato per la dissoluzione del silicato di sodio pentaidrato.<ol>
<li>Per facilitare la dissoluzione della proteina senza alterare la sua struttura, una volta mescolato con acqua deionizzata, tappare il contenitore e conservare a 4 ° C. Verificare occasionalmente l'avanzamento di dissoluzione, preferibilmente senza mescolare.</li>
	</ol>
</li>
</ol>2. silice sintesi
<ol><li>Combinare le soluzioni di silicato di sodio pentaidrato e PEHA in uno del contenitore 180 mL e aggiungere sufficiente acqua deionizzata per fare la finale soluzione volume 41 mL (o 46 se in situ incapsulamento viene omesso).</li>
	<li>Mettere la miscela preparata di silicato di sodio e soluzioni PEHA sulla cima di una piastra di agitatore, aggiunta di una barra di agitatore per fornire coerente di miscelazione.</li>
	<li>In questo vaso, sospendere una sonda di pH e registrare il pH iniziale.<ol>
<li>In questa fase, facoltativamente, rimuovere un'aliquota di 750 µ l della miscela iniziale per la successiva determinazione della concentrazione iniziale [Si] usando l'analisi spettrofotometrica di molibdeno blu, come descritto al punto 8.1.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Inizia la sintesi aggiungendo una quantità predeterminata di 1 M HCl, come calcolato dalla Figura 1e osservare l'evoluzione immediata di torbidità (Vedi Figura 2)</li>
	<li>Appena finira ' l'aggiunta di acido, aggiungere la soluzione incapsulante (se presente) più velocemente possibile. Nota: Il volume finale dato queste quantità è 50 mL di miscela di reazione totale, conducendo a concentrazioni Si e N di 30mM. Questo può essere scalato come desiderato moltiplicando tutti sopra la quantità per una quantità costante.</li>
	<li>Registrare il pH dopo 5 min per determinare il completamento della reazione; Assicurarsi che il pH è di 7 ± 0.05.</li>
</ol>3. acido eluizione dei materiali
<ol><li>Modificare la composizione del silice prodotta dopo la reazione ha raggiunto il completamento (sia come un coagulamento come fatti o risospensione un precedente campione sintetizzato di silice) tramite l'aggiunta di ulteriore acido.</li>
	<li>Se risospendere silice, mescolare circa silice come preparato bioinalati di 150 mg con 100 mL di acqua deionizzata in un contenitore di plastica di 180 mL e posto sulla cima di una piastra di agitatore.</li>
	<li>Quando la sospensione è ben amalgamata, sospendere una sonda di pH nel vaso.</li>
	<li>Titolare in ulteriore HCl fino a pH desiderato (tra 7 e 2) è stato raggiunto e permettono di stabilizzare per ca. 1 min.</li>
	<li>Aspettare un ulteriore 5 min per assicurarsi il sistema è completamente equilibrato e poi procedere per isolare la silice solida.</li>
</ol>4. silice separazione e asciugatura
<ol><li>Decantare la sospensione di silice bioinalati in provette centrifuga da 50 mL.</li>
	<li>Centrifugare la sospensione a 5.000 g per 15 min.</li>
	<li>Rimuovere il supernatante dopo centrifugazione e store per ulteriori analisi (ad es., analisi di Bradford, vedi sotto). Riempire le provette per centrifuga con acqua deionizzata e risospendere la silice utilizzando un miscelatore vortex.</li>
	<li>Ripetere due volte la centrifugazione, deposito surnatante e risospensione.</li>
	<li>Dopo la centrifugazione finale, rimuovere il supernatante e raschiare la silice in un crogiolo in ceramica.</li>
	<li>Secco in un forno durante la notte a 85 ° C.<ol>
<li>Se incapsulamento ha avuto luogo, è possibile utilizzare un impianto di liofilizzazione o un forno di funzionamento sotto vuoto per evitare la denaturazione proteica.</li>
	</ol>
</li>
</ol>5. produzione di molibdeno blu reagente (MBR) per determinazione [Si]
<ol><li>In un matraccio plastica 1 L, aggiungere 8 mmol (10g) Ammonio molibdato tetraidrato in una cappa.</li>
	<li>Questo sciogliere in 500 mL di acqua deionizzata sotto agitazione.</li>
	<li>Acidificare la soluzione aggiungendo attentamente 60 mL di soluzione di HCl 10 M.</li>
	<li>Regolare il volume finale di 1 L.</li>
</ol>6. produzione di para-amminofenolo solfato riducente (RA) per la determinazione di [Si]
<ol><li>Posto un matraccio di vetro 500 mL in un bagno di acqua a temperatura ambiente su una piastra di agitatore in una cappa.</li>
	<li>Aggiungere 111 mmol (10 g) di acido ossalico anidro, 19,5 mmol (3,35 g) di para-amminofenolo solfato e 16 mmol (2 g) di sodio solfito e sciogliere in 250 mL di acqua.</li>
	<li>Lentamente e con cautela aggiungere 92g (50 mL) di acido solforico saturo continuando a mescolare e attendere che la soluzione raffreddare.</li>
	<li>Infine, diluire a 500 mL con acqua deionizzata.</li>
</ol>7. Silicomolybdic acido Assay su specie di silice monomerico
<ol><li>In un flaconcino di plastica da 5 mL, diluire 300 µ l di MBR prodotta nel passaggio 5.4 con 3 mL di acqua deionizzata.</li>
	<li>Aggiungere 10 µ l di una soluzione di test di acido silicico e agita per mescolare. Nota: Questa soluzione lentamente diventerà di colore gialla.</li>
	<li>Dopo esattamente 15 min, aggiungere 1,6 mL del riducente preparato dalla sezione 6 per ridurre il silicomolybdate giallo complesso al suo isomero blu.</li>
	<li>Consentire un colore blu di sviluppare per almeno 2, ma non più di 24 h.</li>
	<li>Misurare l'assorbanza del campione a 810 nm in uno spettrofotometro UV-vis e calcolare [Si] contro una curva di calibrazione.</li>
</ol>8. Silico dosaggio acido molibdico su specie di silice polimerici
<ol><li>Per misurare la concentrazione di specie polysilicate utilizzando il metodo di molibdeno blu, in un tubo del microcentrifuge, combinare 750 µ l di soluzione di idrossido di sodio di 2 M con sospensione di silice 750 µ l.</li>
	<li>Guarnizione e posto in un microcentrifuga galleggiante.<ol>
<li>Garantire sufficiente spazio di testa è rimasto nel tubo per evitare la rottura a causa di accumulo di pressione. Nota: Uno spazio di testa di 500 µ l è solitamente sufficiente per evitare questo. In alternativa, la procedura può essere effettuata in fiale aperte purché liquido perdita dovuta all'evaporazione viene contabilizzata.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Galleggiare la microcentrifuga in un bagno di acqua riscaldato a 80 ° C e lasciare sciogliere per 1 h.</li>
	<li>Una volta trascorso 1 h, rimuovere le provette microcentrifuga e asciugare l'esterno.</li>
	<li>Una volta raffreddato, [Si] può essere determinato come descritto in precedenza come descritto ai punti 7.2-7.5.</li>
</ol>9. Bradford procedura di dosaggio per la determinazione di concentrazione nella proteina in silice
<ol><li>Inserire un importo predeterminato di reagente (temperatura ambiente) Bradford e campione in ogni provetta assegnato (Vedi tabella 1 e tabella 2 per volumi specifici). Utilizzare puntali monouso per ogni provetta per evitare le alterazioni di volume a causa della natura del reagente e ripetere ogni punto in triplice copia.</li>
	<li>Mescolare ogni provetta capovolgendo 3 volte e lasciare sviluppare per 10 min.</li>
	<li>Misurare l'assorbanza a 595 nm utilizzando puro surnatante come vuoto.</li>
	<li>Calcolare l'assorbanza originale di ciascuna cuvetta sottraendo da ogni misura l'assorbanza trovato per il campione di controllo (provetta n. 0 in entrambe le analisi).</li>
	<li>Calcolare la concentrazione nella proteina del campione sconosciuto utilizzando una curva di calibrazione (Figura 3). In caso di diluizione del campione originale, il fattore di diluizione deve essere contabilizzata.<ol>
<li>Creare una curva di calibrazione per ogni set di esperimenti di plottaggio assorbanza misurato contro concentrazione di BSA per evitare fluttuazioni casuali che potrebbero influire sulla sensibilità del dosaggio.</li>
		<li>Anche se questa analisi della proteina è pensata per utilizzare BSA come standard per quantificare qualsiasi tipo di proteina, creare una curva di calibrazione per ogni specifica proteina di interesse per una maggiore precisione.</li>
		<li>Se il contenuto proteico del campione sconosciuto dovrebbe essere superiore alla gamma coperta della curva di taratura, diluire se necessario.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Determinare contenuto proteico per ciascun campione durante la risospensione per monitorare la perdita di proteine possibili.</li>
</ol>

<ol>
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Gli autori non dichiarano alcun interesse finanziario concorrenti.

Nel lavoro attuale, presentiamo un metodo per la precipitazione rapidamente materiali bioinalati silice e incapsulamento di biomolecole in esso. Dimostriamo passaggi critici all'interno della routine, vale a dire la quantità di acido reazione-avviata da aggiungere e la tempistica di aggiunta di incapsulante la biomolecola. Vi mostriamo l'effetto di aggiunta di acido quantità sulla progressione di reazione e la resa (Figura 4 e Figura 5, rispettivamente) e ha dimostrato un metodo per stretto controllo sulle condizioni di sintesi, permettendo per coerenza nonostante questa sensibilità. Per quanto riguarda l'incapsulamento specie attive, anche se semplice in termini di procedura, incapsulamento è indicato per essere sensibili alle condizioni dell'esperimento (ordine di aggiunta, pH di aggiunta, condizioni ambientali), tuttavia, coerenza in materiale Proprietà è ancora realizzabile.
Le condizioni di sintesi possono essere modificate attraverso l'uso di additivi differenti, molti dei quali sono stati pubblicati altrove,15 fornendo una gamma di morfologie e porosità. Più ulteriormente, post-sintetiche tecniche per modificare e adattare chimicamente materiali bioinalati silice sono state segnalate come decorazione di ammina13 e superficie delicata purificazione. 20 infine, a causa della natura delicata, acquosa della sintesi, in situ incapsulamento è possibile per una vasta gamma di substrati che quelli hanno dimostrato qui, che vanno da enzimi17,18 a celle intere,21 sali metallici, ingredienti farmaceutici attivi22 ,23 e quantum dots. 24
A differenza di altre sintesi di silice organica-mediata (ad esempio la famiglia di materiali MCM-41 o SBA-15), la natura polifunzionale di bioinalati additivi non possono produrre ordinato strutture di poro, né altamente monodispersi distribuzioni di dimensione delle particelle caratteristica di silice Stöber-tipo. 25 questo è a causa della mancanza di micellizzazione ben definito comportamento di bioinalati additivi (di fuori di casi particolari)26 accoppiato con la loro maggiore attività catalitica monofunzionale contenenti additivi eccessivi. 26
D'altra parte, questa natura additivo polifunzionale consente di utilizzare tempi di reazione più brevi e più mite temperatura & pressione rispetto ad altre sintesi di silice organica-mediata. Questo porta anche alla possibilità di eluizione additivo temperatura come descritto sopra, che deve ancora essere raggiunto per queste altre famiglie di silice a causa della specificità della loro chimica di superficie. 27 , 28 , 29 di conseguenza, materiali bioinalati silice sono stati indicati per essere sia più economico e pratico per produrre in larga scala, che conduce allo sviluppo e alla commercializzazione di più facile. 14
In sintesi, sintesi di silice bioinalati rappresenta un metodo veloce e facile per la produzione di specie attive supporti o gas sorbente media. Attraverso il controllo stretto del pH durante e dopo la reazione, una vasta gamma di materiali compositi silice-ammina può essere sintetizzata con diverse proprietà, che viene ulteriormente completato dalla possibilità di in situ incapsulamento di una matrice di diversi organico, materiali inorganici, o bio-organici. Anche se indipendente modifiche post-sintetiche bioinalati additivo e concentrazione di incapsulante deve ancora essere raggiunto, questi metodi rappresentano un passo promettente verso processi chimici ecocompatibili.

L'uso di silice come supporto strutturale per catalizzatori industriali è ben consolidata, che permette per l'attività del catalizzatore migliorata, la stabilità e la lavorabilità,1 quindi potenzialmente riducendo il costo di gestione. Questi benefici sono aggravati in caso di immobilizzazione degli enzimi, come deposito all'interno di un sistema di poro di silice può conferire benefici significativi sulla durata degli enzimi sopra sua controparte gratuita. Di conseguenza, molto sforzo è stato consumato nel trovare il metodo migliore per fissare gli enzimi a specie di silice, con molteplici recensioni confrontando le indagini utilizzando diversi metodi di immobilizzazione su supporti solidi silicei. 2 , 3 , 4
Gli enzimi sono in genere collegati tramite physisorption o legame covalente, oltre a incapsulamento all'interno di un materiale poroso. 5 tuttavia, ci sono svantaggi significativi relazionati a ogni metodo: physisorption si basa su interazioni superficie transitorie tra la silice e biomolecole, che possono molto facilmente essere indebolita dalle condizioni di reazione che porta l'inaccettabile enzima di lisciviazione. Il molto più forte legame covalente provoca solitamente inferiore attività dovuto la libertà conformazionale ridotta della specie attiva. Incapsulamento può comportare attività ridotta a causa della inaccessibilità degli enzimi o limitazioni diffusionale. 6
Recenti sviluppi nel campo della sintesi di silice più lievi (spesso soprannominato ' ispirati') hanno stabilito l'incapsulamento in situ di biomolecole e altre specie attive durante la sintesi del materiale. 7 , 8 , 9 questo metodo nega molti degli svantaggi di immobilizzazione convenzionale - a differenza degli approcci di chemisorbimento la libertà conformazionale delle biomolecole è mantenuta mediante l'uso di interazioni non covalenti più deboli, ma come le forme di cavità poro intorno la biomolecola, lisciviazione è ancora evitata. Infatti, incapsulamento è stato dimostrato di lavorare per una gamma di biomolecole e persino intere cellule,10 e tramite l'incapsulamento in effetti di silice bioinalati come disattivazione a causa di processo difficili condizioni possono essere evitate. 7 , 11
L'obiettivo del metodo descritto nel presente documento è quello di preparare una silice porosa con proprietà controllabile, condizioni ambientali, utilizzando un additivo organico bioinalati. Il metodo può essere facilmente modificato per includere incapsulamento delle molecole di composti inorganici o Bioorganica, una selezione di cui possono figurare. Più ulteriormente indichiamo un facile metodo per modificare i materiali sintetizzati come per ottenere la proprietà desiderata e purificazione rimuovendo il modello organico mediante eluizione acida.
Rispetto alla tradizionale sintesi di silice porosa basato su modelli supporta (ad es.,silice materiali basati su modelli attraverso assemblee di tensioattivo supramolecolari come MCM-41 o SBA-15)12 che questo metodo è significativamente più veloce e più mite, consentendo su misura, in situ incapsulamento senza la necessità di numerosi passaggi di immobilizzazione e laboriosa purificazione. Inoltre, l'uso di eluizione acida anziché calcinazione apre la possibilità di funzionalizzazione superficiale organica.
Questo metodo è altamente applicabile a coloro che lavorano in immobilizzazione di specie attive che hanno trovato physisorption o immobilizzazione covalente di essere inefficace. È anche utile per chi ricerca la scalabilità di processo come la sintesi bioinalati è posizionata in modo univoco per l'industrializzazione rispetto ai materiali convenzionali basati su modelli di silice. 13 , 14 che questo metodo non è consigliato per applicazioni che richiedono una matrice ordinata di pori all'interno il materiale ad es.,per la fotonica, come la struttura del materiale è disordinata nonostante qualsiasi somiglianza nelle proprietà di massa.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" style="width:672px;" width="670">
	<tbody>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:139px;">Silica synthesis</td>
			<td style="width:223px;"></td>
			<td style="width:123px;"></td>
			<td style="width:188px;"></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:139px;">Sodium silicate pentahydrate</td>
			<td style="width:223px;">Fisher scientific</td>
			<td style="width:123px;">10070470</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:139px;">Pentaethylene hexamine (PEHA)</td>
			<td style="width:223px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td>292753</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:139px;">Diethylenetriamine (DETA)</td>
			<td style="width:223px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td style="width:123px;">D93856</td>
			<td>Toxic</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:139px;">Triethylenetetraamine (TETA)</td>
			<td style="width:223px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td style="width:123px;">90460</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:139px;">Poly(ethyleneimine) (PEI)</td>
			<td style="width:223px;">Polysciences</td>
			<td style="width:123px;">6088</td>
			<td>1.2K MW</td>
		</tr>
		<tr height="63">
			<td height="63" style="height:63px;width:139px;">Poly(allylamine hydrochloride) (PAH)</td>
			<td style="width:223px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td style="width:123px;">283215</td>
			<td>17.5k MW</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:139px;">Bovine Serum Albumin (BSA)</td>
			<td style="width:223px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td style="width:123px;">A2153</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="43">
			<td height="43" style="height:43px;width:139px;">Hydrochloric acid (HCl) 1M</td>
			<td style="width:223px;">Fisher Scientific</td>
			<td style="width:123px;">10487830</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:139px;">Silicomolybdic acid assay</td>
			<td style="width:223px;"></td>
			<td style="width:123px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="63">
			<td height="63" style="height:63px;width:139px;">Ammonium molybdate tetrahydrate</td>
			<td style="width:223px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td style="width:123px;">A7302</td>
			<td>Product replaced by M1019</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:139px;">Hydrochloric acid (HCl) 37.0%wt</td>
			<td style="width:223px;">Fluka Analytical</td>
			<td>84436</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:139px;">Anhydrous oxalic acid</td>
			<td style="width:223px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td style="width:123px;">75688</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:139px;">Para-aminophenol sulphate</td>
			<td style="width:223px;">Fisher Scientific</td>
			<td style="width:123px;">10446880</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:139px;">Sodium sulphite</td>
			<td style="width:223px;">Fisher Scientific</td>
			<td style="width:123px;">10234400</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="22">
			<td height="22" style="height:22px;width:139px;">Sulphuric acid</td>
			<td style="width:223px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td style="width:123px;">84727</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:139px;">Bradford assay</td>
			<td style="width:223px;"></td>
			<td style="width:123px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="22">
			<td height="22" style="height:22px;width:139px;">Bradford reagent</td>
			<td style="width:223px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td style="width:123px;">B6916</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:139px;">Equipment</td>
			<td style="width:223px;"></td>
			<td style="width:123px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:139px;">Autotitrator Titrando 902</td>
			<td style="width:223px;">Metrohm</td>
			<td style="width:123px;">2.902.0010</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:139px;">801 magnetic stirrer plate</td>
			<td style="width:223px;">Metrohm</td>
			<td style="width:123px;">2.801.0040</td>
			<td>For use with above</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:139px;">800 Dosino</td>
			<td style="width:223px;">Metrohm</td>
			<td style="width:123px;">2.800.0010</td>
			<td>For use with above</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:139px;">Aquatrode Plus</td>
			<td style="width:223px;">Metrohm</td>
			<td style="width:123px;">6.0253.100</td>
			<td>For use with above</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:139px;">Centrifuge Sorvall ST16</td>
			<td style="width:223px;">Thermo Scientific</td>
			<td style="width:123px;">11814243</td>
			<td>Code is for Fisher scientific</td>
		</tr>
		<tr height="64">
			<td height="64" style="height:64px;width:139px;">UV-Vis spectrophotometer Genesys 10A</td>
			<td style="width:223px;">Thermo scientific</td>
			<td style="width:123px;">12104972</td>
			<td>Code is for Fisher scientific</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

preparation of functional silica using a bioinspired method

L'obiettivo dei protocolli descritti nel presente documento è quello di sintetizzare materiali bioinalati silice, eseguire incapsulamento degli enzimi in esso e parzialmente o totalmente lo stesso purificare mediante eluizione acida. Combinando il silicato di sodio con un polifunzionale bioinalati additivo, silice sono formata rapidamente alle condizioni ambientali al momento di neutralizzazione.
L'effetto di neutralizzazione tasso e biomolecola aggiunta punto sul rendimento di silice sono studiati, e l'efficienza di immobilizzazione di biomolecole è segnalato per variare il punto di aggiunta. A differenza di altri metodi di sintesi di silice porosa, è indicato che le condizioni miti richieste per la sintesi di silice bioinalati sono pienamente compatibili con l'incapsulamento di biomolecole delicato. Inoltre, condizioni miti vengono utilizzate in tutti i passaggi di sintesi e modificazione, rendendolo bioinalati silice un bersaglio promettente per la scalabilità e la commercializzazione sia come un materiale nudo e supporto attivo.
La sintesi è indicata per essere altamente sensibile alle condizioni, cioè, il tasso di neutralizzazione e sintesi finale pH, tuttavia stretto controllo di questi parametri è dimostrato attraverso l'uso di metodi di titolazione automatica, che portano ad alta riproducibilità in percorso di progressione di reazione e rendimento.
Di conseguenza, bioinalati silice sono una scelta eccellente sostegno materiale attivo, mostrando versatilità verso molte applicazioni correnti, non limitate a quelle dimostrate qui e la potenza in future applicazioni.

Le tecniche sopra descritte sono in grado di costante e riproducibile precipitare silice. Questo è più facile da determinare mediante la rapida insorgenza di torbidità all'interno del recipiente di reazione, che al momento della cessazione di agitazione spontaneamente si depositerà in un coagulamento spesso di silice precipitata (Figura 2). Le dimensioni della reazione e quindi la resa può essere confermata misurando la massa di questo coagulo dopo la separazione ed è in genere 58 ± 6,5% (Figura 4, giallo).
Ulteriore comprensione nella progressione di reazione possa essere generati, adattando il metodo spettroscopico di molibdeno blu per rilevare la quantità di specie non reagito silicato monomerico, nonché quelle specie che hanno reagito per formare polysilicates o 'oligomeri', ma non sono riusciti a raggiungere una dimensione sufficiente per coagulare (Figura 4, rosso e blu rispettivamente).
Questi dati di speciazione di silice specifico sono di particolare interesse quando si confrontano le efficienze di titolazione differenti per la reazione di precipitazione - vale a dire come il pH finale di reazione e la velocità con cui questo viene raggiunto colpisce la polimerizzazione di silice monomerica per un 'oligomero' e sua successiva coagulazione alla silice solida. Modificando la quantità di acido aggiunto nella fase 2.4 leggermente sotto o sovra - titration della miscela di reazione può essere eseguita (Figura 5). Misurando la speciazione di silice ancora per questi due casi, una chiara differenza può essere visto il completamento della reazione (Figura 4) nonostante solo lievi modifiche al profilo di titolazione della reazione (Figura 5).
Anche se nessuna differenza è presente tra il consumo di monomerico specie per i casi di tre reazione (restanti tra 29-33%), c'è una netta differenza nella quantità di specie oligomeriche silice che precipitano in ogni caso. Questo è in accordo con la teoria tradizionale il sol-gel silici - nel caso di 'undershoot' il pH è tenuto più alto per più a lungo, consentendo per singole particelle a crescere e quindi aiutando coagulazione efficiente; nel caso di 'superamento' la coagulazione è indotto molto più velocemente a causa della titolazione rapida, quindi un minor numero di specie di silice sono cresciuti a una dimensione sufficiente per coagulare e rimangono intrappolati nella fase di colloide. 16
Data l'importanza della titolazione su formazione di silice, un priori conoscenza del volume titolazione appropriata è essenziale. Anche se non estraibile dalla stechiometria di reazione a causa del comportamento complesso protonazione degli additivi di ammina e cambiamento in silice acidità superficiale sulla coagulazione, altamente affidabili relazioni empiriche tra contenuto del sistema, concentrazioni e titolo i volumi sono prontamente generati (Figura 1).
Al termine della coagulazione, le superfici del materiale possono essere facilmente modificate attraverso l'uso di eluizione acida, come recentemente è stata segnalata dagli autori altrove. 13 in questo modo per ottimizzare le proprietà del materiale come composizione, porosità e attività chimica dell'additivo (Figura 6a e b).
In questo studio, BSA è stato usato come un enzima di incapsulante exemplar, tuttavia, le tecniche qui descritte possono essere utilizzate per più enzimi17,18. La procedura seguita per la rilevazione di proteine è il protocollo di analisi di Bradford,19 utilizzo i surnatanti memorizzati da ogni ciclo di centrifugazione. La quantità di proteine nel surnatante viene calcolata utilizzando una curva di calibrazione creata da quantità note di BSA dissolto nel surnatante di un campione con zero contenuto proteico (campione di controllo). La quantità di proteina incapsulata in silice verrà calcolata per sottrazione della proteina rilevata in surnatanti dalla quantità iniziale di proteina aggiunta. L'unico reagente necessario per il dosaggio è il reagente di Bradford (acquistati o fatti secondo le ricette standard).
Ci sono tre tipi di formato di dosaggio, a seconda del volume di campione, la quantità prevista di proteina per essere rilevato e il metodo di misurazione utilizzato. Nel presente documento, il formato di seguito è specificato per uno spettrofotometro, richiede cuvette monouso di macro e di dimensioni micro e può rilevare da 10 µ g/mL a 1,4 mg/mL di proteina.
Nella Figura 7 la quantità di proteine rilevata dopo ogni lavaggio (punto 4.3) è mostrata come un % dell'importo iniziale della proteina (che era 50 mg). Circa ~ 50% di BSA è stato rilevato nel surnatante dopo la centrifugazione prima, che riguarda l'efficienza ~ 50% immobilizzazione. Come non c'era che nessun BSA rilevato nei seguenti lavaggi, che BSA (o qualsiasi altro enzima) poteva essere incapsulato in modo sicuro durante la sintesi di silice con nessun lisciviazione - questo è un notevole vantaggio di questo metodo. Al fine di confermare la presenza di BSA in silice prodotta, analisi di Fourier Transform Infrared spettroscopia (FTIR) è stata eseguita. La presenza dei caratteristici gruppi di ammide I e II nella zona di 1.500/cm e 1650/cm (Figura 8) nei campioni preparati in presenza di BSA, ma non nel controllo campioni (nessun BSA) ha confermato la presenza di BSA nei solidi.
Oltre al metodo di addizione di enzima descritto sopra (BSA aggiunto durante la neutralizzazione della miscela di reazione), ci sono altre possibili variazioni ad es.,BSA aggiunta durante la miscelazione del silicato e le soluzioni additiva, prima della neutralizzazione o aggiunto alla soluzione di silicato o additivo prima della loro miscelazione e neutralizzazione degli enzimi. Alcune di queste possibilità sono stati esplorati ulteriormente e le efficienze di immobilizzazione (massa di BSA immobilizzato come una percentuale dell'enzima aggiunto per il sistema di reazione, calcolato in base l'analisi di Bradford) e la quantità di BSA nella finale di silice sono stati misurati ( concentrazione di BSA in silice come percentuale del peso totale composito prodotto, vedere la Figura 9). Era chiaro che quando BSA è stato aggiunto ai reagenti non reagiti (casi A-C in Figura 9) non c'erano differenze notevoli in efficienza l'immobilizzazione o la quantità di BSA nel composito risultante. Tuttavia, quando BSA viene aggiunto durante la formazione del silice (caso D in Figura 9), efficienza di immobilizzazione e la quantità di BSA nel prodotto finale erano entrambi significativamente più basso. Nonostante queste differenze, la quantità media di silice prodotta è rimasta invariata (tra 85-90 mg). Queste osservazioni possono essere spiegate in base alla ionizzazione (o punto isoelettrico) di BSA, silicato/silice e l'additivo. I diversi metodi di aggiunta consentono diverse interazioni tra i precursori degli enzimi e silice. Come il pH al momento dell'aggiunta dei cambiamenti degli enzimi, l'ionizzazione di ciascuna specie determinerà le interazioni intermolecolari, che a sua volta controllerà l'efficienza di immobilizzazione.
<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always"><tbody>
<tr>
<td>Cuvetta No</td>
			<td>Concentrazione di BSA (mg/mL)</td>
			<td>Reattivo di Bradford (mL)</td>
			<td>Campione (mL)</td>
		</tr>
<tr>
<td>0</td>
			<td>0 (controllo)</td>
			<td>1.5</td>
			<td>0.05</td>
		</tr>
<tr>
<td>1</td>
			<td>0.1</td>
			<td>1.5</td>
			<td>0.05</td>
		</tr>
<tr>
<td>2</td>
			<td>0.25</td>
			<td>1.5</td>
			<td>0.05</td>
		</tr>
<tr>
<td>3</td>
			<td>0,5</td>
			<td>1.5</td>
			<td>0.05</td>
		</tr>
<tr>
<td>4</td>
			<td>0,75</td>
			<td>1.5</td>
			<td>0.05</td>
		</tr>
<tr>
<td>5</td>
			<td>1</td>
			<td>1.5</td>
			<td>0.05</td>
		</tr>
<tr>
<td>6</td>
			<td>1.25</td>
			<td>1.5</td>
			<td>0.05</td>
		</tr>
<tr>
<td>7</td>
			<td>Campione sconosciuto (X)</td>
			<td>1.5</td>
			<td>0.05</td>
		</tr>
</tbody></table>Tabella 1: impostazione dell'analisi di Bradford Macro e volumi calcolati componente. Valido per determinazione fascia 0.1-1.4mg/mL (volumi per 1 replicare)
<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always"><tbody>
<tr>
<td>Cuvetta No</td>
			<td>Concentrazione di BSA (ug/mL)</td>
			<td>Reattivo di Bradford (mL)</td>
			<td>Campione (mL)</td>
		</tr>
<tr>
<td>0</td>
			<td>0 (controllo)</td>
			<td>1</td>
			<td>1</td>
		</tr>
<tr>
<td>1</td>
			<td>1</td>
			<td>1</td>
			<td>1</td>
		</tr>
<tr>
<td>2</td>
			<td>2.5</td>
			<td>1</td>
			<td>1</td>
		</tr>
<tr>
<td>3</td>
			<td>5</td>
			<td>1</td>
			<td>1</td>
		</tr>
<tr>
<td>4</td>
			<td>7.5</td>
			<td>1</td>
			<td>1</td>
		</tr>
<tr>
<td>5</td>
			<td>10</td>
			<td>1</td>
			<td>1</td>
		</tr>
<tr>
<td>6</td>
			<td>Campione sconosciuto (X)</td>
			<td>1</td>
			<td>1</td>
		</tr>
</tbody></table>Tabella 2: impostazione dell'analisi di Bradford Micro e volumi calcolati componente. Valido per determinazione gamma 1-10 µ g/mL (volumi per 1 replicare)
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57730/57730fig1.jpg"> Figura 1 : Volume di titolo contro concentrazione di silice per sistemi di reazione utilizzando DETA o PEHA come additivo richiesto. Silice è stata sintetizzata a concentrazioni variabili pur mantenendo un [N]: rapporto [Si] di 1, per due diverse sostanze chimiche additivi. Barre di errore sono una deviazione standard intorno alla media. 
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57730/57730fig2.jpg"> Figura 2 : Fotografie del coagulo di silice nel recipiente di reazione (a) durante e (b) dopo agitazione, dimostrando la torbidità della soluzione e sedimentazione che sono indicativi di una reazione ottima.  
<img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57730/57730fig3.jpg"> Figura 3 : Curva di calibrazione esemplare per analisi di Bradford macro. Surnatante da bioinalati sintesi di silice in assenza di BSA è mescolato con una quantità nota della proteina, dopo i quali analisi di Bradford sono eseguito come descritto al punto 9.1.
<img alt="Figure 4" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57730/57730fig4.jpg"> Figura 4 : Stati di polimerizzazione finale di silice specie per le condizioni di reazione diversa. Silice sono sintetizzata utilizzando condizioni ottimali (linea di base), nonché come con sovra - o sotto-titolazione, dopo il quale concentrazione di silice relativa è quantificato per monomerica o dimerica silicati (rosso), polysilicate 'oligomeri' (blu) e di coagulazione instabile silice (giallo).
<img alt="Figure 5" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57730/57730fig5.jpg"> Figura 5 : Progressione del pH attraverso il sistema di reazione in funzione del volume iniziale titolo. L'acido viene dosato immediatamente dopo ca. 38s di miscelazione, causando il pH a scendere rapidamente di sotto 8. In seguito, ulteriori quantitativi di acido sono dosati automaticamente tale che il pH era 7,0 ± 0,05 300s dopo aggiunta iniziale. In caso di sovra-titolazione, questo non era realizzabile, poichè la dose iniziale era sufficiente per far cadere il pH inferiore a 7, raggiungendo pH 6,65 dopo 300s. Volume iniziale di HCl aggiunto per 'undershoot,' 'baseline', e 'superamento' era 6,90, 7,05 e 7,20 mL rispettivamente.
<img alt="Figure 6" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57730/57730fig6.jpg"> Figura 6 : Le modifiche delle proprietà rappresentante all'acidificazione del materiale coagulato silice. (a) cambiamento di concentrazione additivo rispetto al pH e (b) cambiamento della porosità di silice rispetto al pH. Riprodotto da Manning et al. 13 sotto licenza Creative Commons. 
<img alt="Figure 7" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57730/57730fig7.jpg"> Figura 7 : Concentrazione di BSA in surnatanti di sintesi silice bioinalati. Analisi di Bradford sono state effettuate sul surnatanti di reazione dopo la centrifugazione, da cui il restante ammontare relativo (quindi occluso dalla silice sintetizzata) è stato determinato.
<img alt="Figure 8" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57730/57730fig8.jpg"> Figura 8 : Analisi FTIR su silice bioinalati con e senza incapsulamento specie attive. Gli spettri hanno mostrati: linea nera: linea di silice, grigio bioinalati: puro BSA, linea blu: bioinalati silice caricati con BSA. Linee tratteggiate verticali indicano bande caratteristico dell'ammide. 
<img alt="Figure 9" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57730/57730fig9.jpg"> Figura 9 : Efficienza di immobilizzazione e la quantità di BSA in composito per la silice prodotta utilizzando PEHA. BSA è stato aggiunto (A) nella soluzione PEHA prima della miscelazione con silicato, (B) nella soluzione di silicato prima della miscelazione con PEHA, (C) dopo la miscelazione iniziale di soluzioni PEHA e silicato e (D) dopo la miscelazione PEHA e silicato soluzioni e neutralizzazione. L'efficienza è misurata come % BSA incapsulato dalla miscela di reazione in proporzione al totale BSA aggiunto, mentre BSA in silice significa concentrazione % di BSA in composito di silice finale di massa. Barre di errore sono una deviazione standard intorno alla media.

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Preparation of Functional Silica Using a Bioinspired Method

Qui, presentiamo un protocollo per sintetizzare materiali bioinalati silice e immobilizzare gli enzimi in esso. Silice sono sintetizzata dalla combinazione di silicato di sodio e un'ammina "additiva", che neutralizzano a velocità controllata. Funzione e proprietà dei materiali possono essere alterate in situ immobilizzazione degli enzimi o post-sintetiche eluizione acida di additivi incapsulati.

Preparazione di silice funzionale utilizzando un metodo bioinalati

The goal of the protocols described herein is to synthesize bioinspired silica materials, perform enzyme encapsulation therein, and partially or totally ...

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Research

JoVE Journal

Chemistry

17.0K Views.  University of Sheffield. Qui, presentiamo un protocollo per sintetizzare materiali bioinalati silice e immobilizzare gli enzimi in esso. Silice sono sintetizzata dalla combinazione di silicato di sodio e un'ammina "additiva", che neutralizzano a velocità controllata. Funzione e proprietà dei materiali possono essere alterate in situ immobilizzazione degli enzimi o post-sintetiche eluizione acida di additivi incapsulati.

Video: Preparation of Functional Silica Using a Bioinspired Method

Preparation of Silica Nanoparticles Through Microwave-assisted Acid-catalysis

Microwave-assisted synthetic techniques were used to quickly and reproducibly produce silica nanoparticle sols using an acid catalyst with nanoparticle diameters ranging from 30-250 nm by varying the reaction conditions. Through the selection of a microwave compatible solvent, silicic acid precursor, catalyst, and microwave irradiation time, these microwave-assisted methods were capable of overcoming the previously reported shortcomings associated with synthesis of silica nanoparticles using microwave reactors. The siloxane precursor was hydrolyzed using the acid catalyst, HCl. Acetone, a low-tan &#948; solvent, mediates the condensation reactions and has minimal interaction with the electromagnetic field. Condensation reactions begin when the silicic acid precursor couples with the microwave radiation, leading to silica nanoparticle sol formation. The silica nanoparticles were characterized by dynamic light scattering data and scanning electron microscopy, which show the materials&#39; morphology and size to be dependent on the reaction conditions. Microwave-assisted reactions produce silica nanoparticles with roughened textured surfaces that are atypical for silica sols produced by St&#246;ber&#39;s methods, which have smooth surfaces.

Silica nanoparticles were prepared using acid-catalysis of a siloxane precursor and microwave-assisted synthetic techniques resulting in the controlled growth of nanomaterials ranging from 30-250 nm in diameter. The growth dynamics can be controlled by varying the initial silicic acid concentration, time of the reaction, and temperature of reaction.

Microwave-assisted synthetic techniques were used to quickly and reproducibly produce silica nanoparticle sols using an acid catalyst with nanoparticle ...

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Chimica

Preparing Silica Aerogel Monoliths via a Rapid Supercritical Extraction Method

A procedure for the fabrication of monolithic silica aerogels in eight hours or less via a rapid supercritical extraction process is described. The procedure requires 15-20 min of preparation time, during which a liquid precursor mixture is prepared and poured into wells of a metal mold that is placed between the platens of a hydraulic hot press, followed by several hours of processing within the hot press. The precursor solution consists of a 1.0:12.0:3.6:3.5 x 10-3 molar ratio of tetramethylorthosilicate (TMOS):methanol:water:ammonia. In each well of the mold, a porous silica sol-gel matrix forms. As the temperature of the mold and its contents is increased, the pressure within the mold rises. After the temperature/pressure conditions surpass the supercritical point for the solvent within the pores of the matrix (in this case, a methanol/water mixture), the supercritical fluid is released, and monolithic aerogel remains within the wells of the mold. With the mold used in this procedure, cylindrical monoliths of 2.2 cm diameter and 1.9 cm height are produced. Aerogels formed by this rapid method have comparable properties (low bulk and skeletal density, high surface area, mesoporous morphology) to those prepared by other methods that involve either additional reaction steps or solvent extractions (lengthier processes that generate more chemical waste).The rapid supercritical extraction method can also be applied to the fabrication of aerogels based on other precursor recipes.

This article describes a rapid supercritical extraction method for fabricating silica aerogels. By utilizing a confined mold and hydraulic hot press, monolithic aerogels can be made in eight hours or less.

Preparazione Silica Aerogel Monoliti tramite una rapida supercritica metodo di estrazione

A procedure for the fabrication of monolithic silica aerogels in eight hours or less via a rapid supercritical extraction process is described. The ...

Synthesis and Catalytic Performance of Gold Intercalated in the Walls of Mesoporous Silica

As a promising catalytically active nano reactor, gold nanoparticles intercalated in mesoporous silica (GMS) were successfully synthesized and properties of the materials were investigated. We used a one pot sol-gel approach to intercalate gold nano particles in the walls of mesoporous silica. To start with the synthesis, P123 was used as template to form micelles. Then TESPTS was used as a surface modification agent to intercalate gold nano particles. Following this process, TEOS was added in as a silica source which underwent a polymerization process in acid environment. After hydrothermal processing and calcination, the final product was acquired. Several techniques were utilized to characterize the porosity, morphology and structure of the gold intercalated mesoporous silica. The results showed a stable structure of mesoporous silica after gold intercalation. Through the oxidation of benzyl alcohol as a benchmark reaction, the GMS materials showed high selectivity and recyclability.

Here, we present a protocol with a sol-gel process to synthesize gold intercalated in the walls of mesoporous materials (GMS), which is confirmed to possess a mesoporous matrix with gold intercalated in the walls imparting great stability and recyclability.

Sintesi e prestazioni catalitica dell&#39;oro intercalata nelle Mura di mesoporosi silice

As a promising catalytically active nano reactor, gold nanoparticles intercalated in mesoporous silica (GMS) were successfully synthesized and properties ...

Real-time Monitoring of Reactions Performed Using Continuous-flow Processing: The Preparation of 3-Acetylcoumarin as an Example

By using inline monitoring, it is possible to optimize reactions performed using continuous-flow processing in a simple and rapid way. It is also possible to ensure consistent product quality over time using this technique. We here show how to interface a commercially available flow unit with a Raman spectrometer. The Raman flow cell is placed after the back-pressure regulator, meaning that it can be operated at atmospheric pressure. In addition, the fact that the product stream passes through a length of tubing before entering the flow cell means that the material is at RT. It is important that the spectra are acquired under isothermal conditions since Raman signal intensity is temperature dependent. Having assembled the apparatus, we then show how to monitor a chemical reaction, the piperidine-catalyzed synthesis of 3-acetylcoumarin from salicylaldehyde and ethyl acetoacetate being used as an example. The reaction can be performed over a range of flow rates and temperatures, the in-situ monitoring tool being used to optimize conditions simply and easily.

Real-time monitoring allows for fast optimization of reactions performed using continuous-flow processing. Here the preparation of 3-acetylcoumarin is used as an example. The apparatus for performing in-situ Raman monitoring is described, as are the steps required to optimize the reaction.

Monitoraggio in tempo reale delle reazioni eseguita utilizzando la lavorazione a flusso continuo: La preparazione di 3-Acetylcoumarin come un esempio

By using inline monitoring, it is possible to optimize reactions performed using continuous-flow processing in a simple and rapid way. It is also possible ...

Layer-by-layer Synthesis and Transfer of Freestanding Conjugated Microporous Polymer Nanomembranes

CMP as large surface area materials have attracted growing interest recently, due to their high variability in the incorporation of functional groups in combination with their outstanding thermal and chemical stability, and low densities. However, their insoluble nature causes problems in their processing since usually applied techniques such as spin coating are not available. Especially for membrane applications, where the processing of CMP as thin films is desirable, the processing problems have hindered their commercial application.
Here we describe the interfacial synthesis of CMP thin films on functionalized substrates via molecular layer-by-layer (l-b-l) synthesis. This process allows the preparation of films with desired thickness and composition and even desired composition gradients.
The use of sacrificial supports allows the preparation of freestanding membranes by dissolution of the support after the synthesis. To handle such ultra-thin freestanding membranes the protection with sacrificial coatings showed great promise, to avoid rupture of the nanomembranes. To transfer the nanomembranes to the desired substrate, the coated membranes are upfloated at the air-liquid interface and then transferred via dip coating.

In this paper we describe the interfacial synthesis of conjugated microporous polymers (CMP) on sacrificial substrates, and the dissolution of the substrate for the preparation of freestanding CMP nanomembranes. In addition, we will describe how the fragile nanomembranes can be transferred to other substrates.

Sintesi layer-by-layer e di trasferimento delle Freestanding coniugati microporosi Polymer nanomembrane

CMP as large surface area materials have attracted growing interest recently, due to their high variability in the incorporation of functional groups in ...

Preparation of Biopolymer Aerogels Using Green Solvents

Although the first reports on aerogels made by Kistler1 in the 1930s dealt with aerogels from both inorganic oxides (silica and others) and biopolymers (gelatin, agar, cellulose), only recently have biomasses been recognized as an abundant source of chemically diverse macromolecules for functional aerogel materials. Biopolymer aerogels (pectin, alginate, chitosan, cellulose, etc.) exhibit both specific inheritable functions of starting biopolymers and distinctive features of aerogels (80-99% porosity and specific surface up to 800 m2/g). This synergy of properties makes biopolymer aerogels promising candidates for a wide gamut of applications such as thermal insulation, tissue engineering and regenerative medicine, drug delivery systems, functional foods, catalysts, adsorbents and sensors. This work demonstrates the use of pressurized carbon dioxide (5 MPa) for the ionic cross linking of amidated pectin into hydrogels. Initially a biopolymer/salt dispersion is prepared in water. Under pressurized CO2 conditions, the pH of the biopolymer solution is lowered to 3 which releases the crosslinking cations from the salt to bind with the biopolymer yielding hydrogels. Solvent exchange to ethanol and further supercritical CO2 drying (10 - 12 MPa) yield aerogels. Obtained aerogels are ultra-porous with low density (as low as 0.02 g/cm3), high specific surface area (350 - 500 m2/g) and pore volume (3 - 7 cm3/g for pore sizes less than 150 nm).

A new way for the production of biopolymer-based aerogels by carbon dioxide (CO2) induced gelation is shown. The technique utilizes pressurized carbon dioxide (5 MPa) for the production of biopolymer hydrogels and supercritical CO2 (12 MPa) to convert gels into aerogels. The only solvents needed besides CO2 are water and ethanol.

Preparazione del biopolimero Aerogels che utilizzano solventi verdi

Although the first reports on aerogels made by Kistler1 in the 1930s dealt with aerogels from both inorganic oxides (silica and others) and biopolymers ...

Sediment Core Extrusion Method at Millimeter Resolution Using a Calibrated, Threaded-rod

Aquatic sediment core subsampling is commonly performed at cm or half-cm resolution. Depending on the sedimentation rate and depositional environment, this resolution provides records at the annual to decadal scale, at best. An extrusion method, using a calibrated, threaded-rod is presented here, which allows for millimeter-scale subsampling of aquatic sediment cores of varying diameters. Millimeter scale subsampling allows for sub-annual to monthly analysis of the sedimentary record, an order of magnitude higher than typical sampling schemes. The extruder consists of a 2 m aluminum frame and base, two core tube clamps, a threaded-rod, and a 1 m piston. The sediment core is placed above the piston and clamped to the frame. An acrylic sampling collar is affixed to the upper 5 cm of the core tube and provides a platform from which to extract sub-samples. The piston is rotated around the threaded-rod at calibrated intervals and gently pushes the sediment out the top of the core tube. The sediment is then isolated into the sampling collar and placed into an appropriate sampling vessel (e.g., jar or bag). This method also preserves the unconsolidated samples (i.e., high pore water content) at the surface, providing a consistent sampling volume. This mm scale extrusion method was applied to cores collected in the northern Gulf of Mexico following the Deepwater Horizon submarine oil release. Evidence suggests that it is necessary to sample at the mm scale to fully characterize events that occur on the monthly time-scale for continental slope sediments.

An extrusion method using a calibrated threaded-rod is presented, which allows for mm scale subsampling of aquatic sediment cores. Millimeter-scale sampling is necessary to fully characterize recent event stratigraphy in sediment records.

Sedimenti Nucleo estrusione Metodo a Millimeter risoluzione usando una calibrata, filettata-rod

Aquatic sediment core subsampling is commonly performed at cm or half-cm resolution. Depending on the sedimentation rate and depositional environment, ...

Determination of Carbonyl Functional Groups in Bio-oils by Potentiometric Titration: The Faix Method

Carbonyl compounds present in bio-oils are known to be responsible for bio-oil property changes upon storage and during upgrading. Specifically, carbonyls cause an increase in viscosity (often referred to as &#39;aging&#39;) during storage of bio-oils. As such, carbonyl content has previously been used as a method of tracking bio-oil aging and condensation reactions with less variability than viscosity measurements. Additionally, carbonyls are also responsible for coke formation in bio-oil upgrading processes. Given the importance of carbonyls in bio-oils, accurate analytical methods for their quantification are very important for the bio-oil community. Potentiometric titration methods based on carbonyl oximation have long been used for the determination of carbonyl content in pyrolysis bio-oils. Here, we present a modification of the traditional carbonyl oximation procedures that results in less reaction time, smaller sample size, higher precision, and more accurate carbonyl determinations. While traditional carbonyl oximation methods occur at room temperature, the Faix method presented here occurs at an elevated temperature of 80 &#176;C.

Here we present a potentiometric titration technique for accurately quantifying carbonyl compounds in pyrolysis bio-oils.

Determinazione del carbonile gruppi funzionali in Bio-oli da potenziometrica Titolazione: Il Metodo Faix

Carbonyl compounds present in bio-oils are known to be responsible for bio-oil property changes upon storage and during upgrading. Specifically, carbonyls ...

Preparation and Evaluation of 99mTc-labeled Tridentate Chelates for Pre-targeting Using Bioorthogonal Chemistry

Pre-targeting combined with bioorthogonal chemistry is emerging as an effective way to create new radiopharmaceuticals. Of the methods available, the inverse electron demand Diels-Alder (IEDDA) cycloaddition between a radiolabeled tetrazines and trans-cyclooctene (TCO) linked to a biomolecule has proven to be a highly effective bioorthogonal approach to imaging specific biological targets. Despite the fact that technetium-99m remains the most widely used isotope in diagnostic nuclear medicine, there is a scarcity of methods for preparing 99mTc-labeled tetrazines. Herein we report the preparation of a family of tridentate-chelate-tetrazine derivatives and their Tc(I) complexes. These hitherto unknown compounds were radiolabeled with 99mTc using a microwave-assisted method in 31% to 83% radiochemical yield. The products are stable in saline and PBS and react rapidly with TCO derivatives in vitro. Their in vivo pre-targeting abilities were demonstrated using a TCO-bisphosphonate (TCO-BP) derivative that localizes to regions of active bone metabolism or injury. In murine studies, the 99mTc-tetrazines showed high activity concentrations in knees and shoulder joints, which was not observed when experiments were performed in the absence of TCO-BP. The overall uptake in non-target organs and pharmacokinetics varied greatly depending on the nature of the linker and polarity of the chelate.

Preparation and Evaluation of 99mTc-labeled Tridentate Chelates for Pre-targeting Using Bioorthogonal Chemistry

Here, we describe a protocol for radiolabeling and in vivo testing of tridentate 99mTc(I) chelate-tetrazine derivatives for pre-targeting and bioorthogonal chemistry.

Preparazione e valutazione di<sup&gt; 99m</sup&gt; Tc marcato tridentate chelati di pre-targeting Utilizzando Bioorthogonal Chimica

Pre-targeting combined with bioorthogonal chemistry is emerging as an effective way to create new radiopharmaceuticals. Of the methods available, the ...

Surface Properties of Synthesized Nanoporous Carbon and Silica Matrices

In this work, we report the synthesis and characterization of ordered nanoporous carbon material (also called ordered mesoporous carbon material [OMC]) with a 4.6 nm pore size, and ordered silica porous matrix, SBA-15, with a 5.3 nm pore size. This work describes the surface properties of nanoporous molecular sieves, their wettability, and the melting behavior of D2O confined in the differently ordered porous materials with similar pore sizes. For this purpose, OMC and SBA-15 with highly ordered nanoporous structures are synthesized via impregnation of the silica matrix by applying a carbon precursor and by the sol-gel method, respectively. The porous structure of investigated systems is characterized by an N2 adsorption-desorption analysis at 77 K. To determine the electrochemical character of the surface of synthesized materials, potentiometric titration measurements are conducted; the obtained results for OMC shows a significant pHpzc shift toward the higher values of pH, relative to SBA-15. This suggests that investigated OMC has surface properties related to oxygen-based functional groups. To describe the surface properties of the materials, the contact angles of liquids penetrating the studied porous beds are also determined. The capillary rise method has confirmed the increased wettability of the silica walls relative to the carbon walls and an influence of the pore roughness on the fluid/wall interactions, which is much more pronounced for silica than for carbon mesopores. We have also studied the melting behavior of D2O confined in OMC and SBA-15 by applying the dielectric method. The results show that the depression of the melting temperature of D2O in the pores of OMC is about 15 K higher relative to the depression of the melting temperature in SBA-15 pores with a comparable 5 nm size. This is caused by the influence of adsorbate/adsorbent interactions of the studied matrices.

Here we report the synthesis and characterization of ordered nanoporous carbon (with a 4.6 nm pore size) and SBA-15 (with a 5.3 nm pore size). The work describes the surface and textural properties of nanoporous molecular sieves, their wettability, and the melting behavior of D2O confined in the materials.

Proprietà della superficie di sintetizzato nanoporosi carbonio e matrici di silice

In this work, we report the synthesis and characterization of ordered nanoporous carbon material (also called ordered mesoporous carbon material [OMC]) ...