Este trabalho foi apoiado pelos Pilhas de Combustível e europeus empresa comum Hydruogen sob BOR4STORE colaborativa de projetos (Acordo de Subvenção No. 303428) e um programa de infra-estrutura H2FC (Acordo de Subvenção No. FP7-284522).

1. Aparelho <ol><li> Usar uma secagem super-critica (SCD) aparelho de base constituído por quatro componentes primários ligados por tubagem de gás de alta pressão: o fornecimento de gás, um sistema de vácuo, sensores (temperatura e pressão), e o ambiente de amostra (que pode ser submerso num banho). Certifique-se de que a construção é de válvulas de alta qualidade de aço inoxidável, conexões e tubos, pressão nominal de pelo menos 10 MPa na faixa de temperatura entre 80-300 K. Nota: Um esquema é mostrado na Figura 1. </li><li> Para nitrogênio ScD (nscd) tratamentos, garantir que o fornecimento de gás é a pureza de pesquisa (&gt; 99,999%) de azoto gasoso equipado com um regulador de pressão para controle de pressão de saída entre 0-10 MPa. Anexar uma garrafa de 50 L (20 MPa) para o aparelho, e purgar o sistema com nitrogênio puro várias vezes antes do uso. </li><li> Certifique-se de que o sistema de vácuo é capaz de atingir pressões de vácuo até &lt;0,1 Pa e está ligada ao aparelho com umválvula de agulha-controle fino. De preferência, use uma bomba de desbaste oil-free e uma bomba turbo molecular-arrasto, colocado em série. </li><li> Use pelo menos dois sensores de pressão para medição precisa da pressão durante os tratamentos SCD: um sensor de baixa pressão para a medição de vácuo e um sensor de alta pressão para alcançar um intervalo de pressão mensurável total entre 0,1-10 7 Pa. </li><li> Use pelo menos dois sensores de temperatura para a precisão mínimo necessário para realizar tratamentos típicos SCD: um sensor em contacto térmico com a amostra e um sensor dentro do colector de doseamento de gás primário para medições precisas entre 77-300 K (por exemplo, termopares tipo K) . </li><li> Verificar que o suporte de amostra tem um volume interno apropriado para conter a quantidade de amostra necessária para o tratamento, e é construída de aço inoxidável. Nota: A SIDA cilíndricos alongados em contacto térmico com o banho. </li><li> Certifique-se de que a montagem que fecha o recipiente da amostra é aproprIATE para altas pressões e uso repetido (por exemplo, Swagelok VCR). Ligue o volume do recipiente da amostra para uma válvula de isolamento a partir do ambiente exterior através de um comprimento adequado do tubo (o tubo de mergulho) para a completa imersão do suporte de amostras para o banho. </li></ol><img alt="Figura 1" src="/files/ftp_upload/52817/52817fig1.jpg" /> . Figura 1. supercrítico Azoto Secagem (NSCD) Aparelho Uma representação esquemática do aparelho NSCD simplificado para uso em laboratório típico: (A) à temperatura ambiente e (B), após imersão da amostra no banho. O fornecimento de gás para o processo descrito neste trabalho é azoto, mas em geral este aparelho é generalizáveis ​​a outros fluidos SCD com um ponto crítico encontra-se dentro de uma gama prática de temperatura e pressão, tal como CO 2. Os componentes estão marcados para a coerência com the protocolo aqui descrito. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/52817/52817fig1highres.jpg" target="_blank">Por favor clique aqui para ver uma versão maior desta figura.</a> 2. Preparação <ol><li> Carga 0,2-0,5 g de amostra (γ-Mg (BH4) 2, na forma de pó, seguindo-síntese química húmida e métodos de secagem padrão) no suporte da amostra sob condições adequadas, normalmente, numa atmosfera inerte, tal como uma caixa de luvas de árgon, à temperatura ambiente ou abaixo. Feche o suporte da amostra (F2 montagem) com uma junta de filtro e, em seguida, fechar a válvula (V4 válvula). Transferir o porta-amostra para o aparelho e anexar (F1 encaixe). </li><li> Abra o colector de dosagem para aspirar via V2 e evacuar. Abrir V3 e evacuar. Purgar o aparelho com nitrogênio via V1 e V2 evacuar via. Abrir V4 e evacuar a amostra à temperatura ambiente durante até 24 horas, para atingir a pressão mínima do sistema (&lt;0,1 Pa). </li><li> Instale o banho de amostra (ver <strong&gt; Figura 2) em torno do suporte da amostra. Execute este levantando o banho em posição em um elevador de tesoura, ou mecanismo similar. </li><li> Definir o aquecedor para o futuro desejada temperatura do líquido (t l, ver passo 3.1) de 110 K, e continuar a evacuar o aparelho até que a temperatura se equilibra. </li></ol><img alt="Figura 2" src="/files/ftp_upload/52817/52817fig2.jpg" /> Figura 2. forno de banho criogénico da amostra. Uma ilustração esquemática (esquerda) e fotografia (direita) de um banho de ambiente térmico criostato apropriado para conter o suporte de amostras durante o processamento NSCD, permitindo a medição e controlo da temperatura da amostra entre 77-298 K. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/52817/52817fig2highres.jpg" target="_blank">Por favor clique aqui para ver uma versão maior desta figura.</a> 3. Supercritical Nitrogênio Exposição <ol&gt; <li> Para NSCD processamento de γ-Mg (BH4) 2, (o objecto de demonstração neste protocolo) seleccionar uma temperatura do líquido (t l) de 110 K. Isto corresponde a uma densidade de solvente líquido moderada (~ 0,6 g ml -1) ; Ajuste conforme necessário para a aplicação do presente protocolo a outros processos de tratamento NSCD (ver nota abaixo). </li><li> Feche o sistema de vácuo, fechando V2. Borboleta aberta V1 lentamente, permitindo que a pressão aumente dentro da região de líquido da diagrama de fases. Equilibrar o sistema a 2 MPa e T l. </li><li> Mergulhe a amostra em N2 líquido durante 4 h. </li><li> Definir o aquecedor a 150 K com um min -1 rampa ≤2 K. Permitir que a pressão aumente não seja superior à pressão máxima do aparelho (esta P max deve ser ≥10 MPa); se necessário, ventilar cuidadosamente o excesso de pressão a vácuo através de V2. Equilibrar o sistema em P max e 150 K. </li><li> Mergulhe a amostra em supercritical N2 durante 1 h. </li></ol><img alt="Figura 3" src="/files/ftp_upload/52817/52817fig3.jpg" /> Figura 3. Diagrama de Fase de nitrogênio. Um diagrama de fases detalhada de azoto, em que a densidade do fluido (mostrado na escala de cinzentos linear) é calculada usando REFPROP (a equação Webb-Benedict-Rubin de estado modificado). 41 Várias linhas de densidade constante são mostrados no roxo. Os limites de fase sólida e linhas de transição de ebulição são mostrados em vermelho. As linhas azuis indicam o limite da região do diagrama de fases que é relevante para a secagem ou processamento de extração utilizando N 2. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/52817/52817fig3highres.jpg" target="_blank">Por favor clique aqui para ver uma versão maior desta figura.</a> Nota: Para a aplicação do presente protocolo a outros materiais, estabelecer um schem tratamento adequado NSCDe escolhendo as condições necessárias para a solvatação eficaz da espécie-alvo. Consulte o diagrama de fase de N 2, mostrada na Figura 3. Para alcançar uma alta densidade do fluido na fase líquida (por exemplo, 0,8-1 g ml -1), seleccionar um t l de 80-90 K. Para densidade líquida moderada (por exemplo, 0,6-0,8 g ml -1), seleccionar um t l de 90-115 K. Uma abordagem de tentativa e erro poderá ser necessário. 4. Supercritical nitrogênio lançamento <ol><li> Rachar cuidadosamente o sistema de vácuo por estrangulamento V2, permitindo que a pressão para diminuir o mais lentamente possível. Repetidamente quebrar o sistema de vácuo para taxas mais elevadas, conforme necessário para alcançar um declínio gradual para alto vácuo (&lt;0,1 Pa) no intervalo de tempo de aproximadamente 12-24 horas. </li><li> Remover o banho de amostra e totalmente V2 aberta para evacuar completamente a amostra. Equilibre à TA e alto vácuo (&lt;0,1 Pa). </li><li> Desgaseificar a amostra à temperatura ambiente e &lt;0,1 Pa para 1-24 horas, como desired. </li></ol> 5. Publicar Tratamento <ol><li> Feche as válvulas V3 e V4, e remover o suporte de amostras do aparelho (ajuste F1). </li><li> Transferir o porta-amostra para um ambiente inerte para manuseamento, tal como uma caixa de luvas cheia de árgon. Retirar a amostra do suporte de amostras (montagem F2) e armazenar em um recipiente fechado à temperatura ambiente ou abaixo. </li></ol>

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C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Ultra-High-Pressure+Gas+Chromatography+in+Micro+Columns+to+2000+Atmospheres.">Ultra-High-Pressure Gas Chromatography in Micro Columns to 2000 Atmospheres.</a> Sep. Sci. 1 (6), 761-776 (1966).</li><li>McLeary, E. E., Jansen, J. C., Kapteijn, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Zeolite+based+films,+membranes+and+membrane+reactors:+Progress+and+prospects.">Zeolite based films, membranes and membrane reactors: Progress and prospects.</a> Microporous Mesoporous Mater. 90, 198-220 (2006).</li><li>Richter, B., Ravnsb&#230;k, D. B., Tumanov, N., Filinchuk, Y., Jensen, T. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Manganese+borohydride;+synthesis+and+characterization.">Manganese borohydride; synthesis and characterization.</a> Dalton Trans. , (2015).</li><li>Liang, S., Tilotta, D. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Extraction+of+petroleum+hydrocarbons+from+soil+using+supercritical+argon.">Extraction of petroleum hydrocarbons from soil using supercritical argon.</a> Anal. Chem. 70 (3), 616-622 (1998).</li></ol>

Os autores não têm nada a revelar.

Talvez devido à sua relativamente baixa temperatura crítica (126 K), N 2 historicamente tem sido negligenciado como um solvente ScD eficaz. Em relatórios anteriores, 3,17,42,43 só foi aludido no contexto de processamento temperaturas iguais ou acima da temperatura ambiente, onde ele exibe apenas o poder de solvatação modesta devido à sua baixa densidade do fluido na região de seu diagrama de fases (excepto a altíssimas pressões 43). O passo chave na realização a utilidade pr?...

Extracção com fluido supercrítico (SFE) e secagem (SCD) métodos estão bem estabelecidos em uma ampla gama de aplicações práticas, especialmente nas indústrias alimentares e de petróleo, mas também 1-6 A utilização de secagem por síntese química, análise e processamento de materiais. ou meios de extracção em condições acima seus pontos críticos é muitas vezes mais rápido, mais limpo e mais eficiente do que (líquidos) as técnicas tradicionais, e tem a vantagem adicional de ser altamente ajustável com respeito ao poder de solvatação do fluido por ligeiro ajustamento das condições de operação . Um método 3,7 ScD simples consiste em três etapas básicas. O primeiro passo é a exposição do material sólido (ou talvez líquido) de partida que contém o composto alvo impureza a um fluido ScD apropriadamente escolhido no seu estado líquido (ou quase líquido supercrítico) de fase, onde a sua elevada densidade corresponde a uma alta (e talvez selectiva 7) poder solvente em relação à espécie alvo. Tele segundo passo é o aquecimento e a compressão do sistema acima do ponto crítico do fluido ScD escolhido num recipiente fechado, de modo que o fluido e as suas espécies alvo dissolvidos não transmitir um limite de fase, que pode resultar na separação. O passo final é a redução lentamente a pressão do fluido ScD a vácuo a uma temperatura acima da temperatura crítica, permitindo que a solução de fluido contendo as espécies alvo escapar, novamente sem a ocorrência de um limite de fase ou quaisquer efeitos prejudiciais de tensão superficial ao longo do caminho. O material de partida é deixado empobrecido da espécie alvo e pode ser sujeito a tratamentos iterados se necessário. Em casos de extracção de fluido supercrítico, as espécies do soluto alvo é o produto desejado, e é recolhida a partir de solução para utilização posterior 8,9. Em outros casos, o material de partida seco ou purificada é o produto desejado, e as impurezas extraídas são descartados. Este último caso, aqui referidoscomo a abordagem ScD, foi descoberto para ser uma estratégia eficaz para o pré-tratamento de elevada área superficial, materiais microporosos, tais como estruturas metal-orgânicas (MOFs), onde os métodos tradicionais de tratamento térmico sob vácuo são, em muitos casos não é suficiente na limpeza dos poros de todos os hóspedes indesejados, ou resultar em colapso de poros. dióxido de carbono 10 ScD (CSCD) processamento é agora um processo de pós-sintética de rotina para MOFs, 11 levando a aumentos em áreas de superfície em nitrogênio acessível sobre os materiais não tratados de até 1.000% e 12 outras melhorias, tais como na actividade catalítica. 13 Outras aplicações de fluidos supercríticos são notáveis ​​como um meio largamente sintonizável para reacções químicas, 14-16 cromatografia supercrítica de fluidos (SCFC) 6,17,18 e síntese dos aerogéis e materiais compósitos avançados. 19- 22 Para aplicações de secagem, um fluido ScD é escolhido com base em dois critérios: a) a proximidade da suaponto crítico em condições ambiente (por conveniência e para reduzir os custos de energia ou a complexidade do processo) e b) o seu poder de solvatação em relação à espécie alvo. O dióxido de carbono (CO 2) provou ser um fluido ScD conveniente em muitas aplicações, uma vez que não é tóxico, não inflamável, e mais barato, e pode ser ajustado para exibir um elevado poder de solvatação para um número de espécies orgânicas alvo comum na sua quase-líquida Estado (a pressões &lt;10 MPa e temperaturas de 273-323 K). 1-3,7-9 outros solventes supercríticos comuns (ou co-solventes) incluem água (abrangendo uma gama notável de propriedades de solventes entre seu ambiente e estado supercrítico 23), acetona, etileno, metanol, etanol, e o etano, cobrindo o espectro de polar (prótico e aprótico) para não polar, e tendo pontos críticos relativamente próximo às condições ambientais. O dióxido de carbono é, de longe, o fluido ScD mais comum utilizado. Em métodos cscd estabelecidos, a reactividadedo material de partida não é um factor inibidor desde CO 2 só é muito fracamente reactivo a temperaturas próximas do seu ponto crítico. No entanto, certas classes de materiais, tais como os chamados hidretos complexos (por exemplo, boro-hidretos e alanates) apresentam grandes desafios no manuseamento devido à sua forte reactividade na presença de água ou de CO 2 para além da sua (talvez intencionalmente concebidos) instabilidade sob aquecimento 24-26. Além disso, há um grande interesse internacional em materiais tais como compostos de armazenamento de hidrogénio de alta densidade, 27-30 e, portanto, também em nanoestruturada e / ou variedades porosas 31-33. Para a purificação eficaz de tais, instável e materiais nanoestruturados reactivos, os métodos são SCD uma estratégia promissora. Um fluido de 34 ScD deve ser utilizado, que tem um diâmetro molecular pequeno apropriado para a penetração nas cavidades estreitas e que também tem um elevado poder de solvatação para o impurezas alvo, while restante não reactiva para com o próprio material de partida. Aqui, a utilização de azoto supercrítico (N2) como um fluido efectivo para tal extracção e especialmente secagem de aplicações é apresentada. Uma metodologia específica supercrítico secagem azoto (NSCD) é descrito abaixo para a purificação de boro-hidreto de magnésio de fase γ onde a espécie alvo incluem tanto diborano e um composto de n-butilo (similar a, mas não especificamente identificadas como n-butano). O protocolo a seguir podem ser facilmente modificados para a extensão global para outros processos de secagem de azoto ou de extração supercrítica.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0">
	<tbody>
		<tr>
			<td>Compressed Nitrogen Gas</td>
			<td>Messer Schweiz AG</td>
			<td></td>
			<td>50 L bottle, purity &#62; 99.999%, &#60;3 ppmv H2O</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Liquid Nitrogen</td>
			<td>Pan Gas AG</td>
			<td></td>
			<td>Bulk storage, on site</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Custom Supercritical Drying Apparatus</td>
			<td>Empa</td>
			<td></td>
			<td>Swagelok (compression fitting and VCR) components</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Custom Cryogenic Furnace Bath</td>
			<td>Empa</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Custom Labview Interface</td>
			<td>Empa</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

supercritical nitrogen processing for the purification of reactive porous materials

Supercritical fluid extraction and drying methods are well established in numerous applications for the synthesis and processing of porous materials. Herein, nitrogen is presented as a novel supercritical drying fluid for specialized applications such as in the processing of reactive porous materials, where carbon dioxide and other fluids are not appropriate due to their higher chemical reactivity. Nitrogen exhibits similar physical properties in the near-critical region of its phase diagram as compared to carbon dioxide: a widely tunable density up to ~1 g ml-1, modest critical pressure (3.4 MPa), and small molecular diameter of ~3.6 &#197;. The key to achieving a high solvation power of nitrogen is to apply a processing temperature in the range of 80-150 K, where the density of nitrogen is an order of magnitude higher than at similar pressures near ambient temperature. The detailed solvation properties of nitrogen, and especially its selectivity, across a wide range of common target species of extraction still require further investigation. Herein we describe a protocol for the supercritical nitrogen processing of porous magnesium borohydride.

Boro-hidretos de metais alcalinos e alcalino-terrosos são materiais de armazenamento de hidrogénio potenciais, que proporcionam um elevado teor de hidrogénio gasoso após a decomposição. 27,29 Outros produtos de decomposição, tais como diborano, por vezes, têm também sido detectados no gás dessorvido, mas a sua origem não é, a priori, claro ; é possível que são produtos da decomposição da fase pura, mas também podem ser impurezas ou produtos de reacções de impurezas que tenham ficado de s?...

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Supercritical Nitrogen Processing for the Purification of Reactive Porous Materials

O azoto é um fluido supercrítico eficazes para os processos de extracção ou de secagem, devido ao seu pequeno tamanho molecular e de alta densidade em regime quase-líquido supercrítico, e inércia química. Nós apresentamos um protocolo de secagem azoto supercrítico para o tratamento de purificação, os materiais porosos reactivos.

Processamento de nitrogênio supercrítico para a purificação de Reativos Porous Materials

Supercritical fluid extraction and drying methods are well established in numerous applications for the synthesis and processing of porous materials. ...

supercritical-nitrogen-processing-for-purification-reactive-porous

Research

JoVE Journal

Chemistry

14.6K visualizações.  Empa, Swiss Federal Laboratories for Materials Science and Technology.  O azoto é um fluido supercrítico eficazes para os processos de extracção ou de secagem, devido ao seu pequeno tamanho molecular e de alta densidade em regime quase-líquido supercrítico, e inércia química. Nós apresentamos um protocolo de secagem azoto supercrítico para o tratamento de purificação, os materiais porosos reactivos. 

Vídeo: Supercritical Nitrogen Processing for the Purification of Reactive Porous Materials

Folding and Characterization of a Bio-responsive Robot from DNA Origami

The DNA nanorobot is a hollow hexagonal nanometric device, designed to open in response to specific stimuli and present cargo sequestered inside. Both stimuli and cargo can be tailored according to specific needs. Here we describe the DNA nanorobot fabrication protocol, with the use of the DNA origami technique. The procedure initiates by mixing short single-strand DNA staples into a stock mixture which is then added to a long, circular, single-strand DNA scaffold in presence of a folding buffer. A standard thermo cycler is programmed to gradually lower the mixing reaction temperature to facilitate the staples-to-scaffold annealing, which is the guiding force behind the folding of the nanorobot. Once the 60 hr folding reaction is complete, excess staples are discarded using a centrifugal filter, followed by visualization via agarose-gel electrophoresis (AGE). Finally, successful fabrication of the nanorobot is verified by transmission electron microscopy (TEM), with the use of uranyl-formate as negative stain.

DNA origami is a powerful method for fabricating precise nanoscale objects by programming the self-assembly of DNA molecules. Here we describe a protocol for the folding of a bio-responsive robot from DNA origami, its purification and negative staining for transmission electron microscopic imaging (TEM).

Dobragem e Caracterização de um robô Bio-responsivo a partir de ADN de Origami

The DNA nanorobot is a hollow hexagonal nanometric device, designed to open in response to specific stimuli and present cargo sequestered inside. Both ...

Química

Preparation of Highly Porous Coordination Polymer Coatings on Macroporous Polymer Monoliths for Enhanced Enrichment of Phosphopeptides

We describe a protocol for the preparation of hybrid materials based on highly porous coordination polymer coatings on the internal surface of macroporous polymer monoliths. The developed approach is based on the preparation of a macroporous polymer containing carboxylic acid functional groups and the subsequent step-by-step solution-based controlled growth of a layer of a porous coordination polymer on the surface of the pores of the polymer monolith. The prepared metal-organic polymer hybrid has a high specific micropore surface area. The amount of iron(III) sites is enhanced through metal-organic coordination on the surface of the pores of the functional polymer support. The increase of metal sites is related to the number of iterations of the coating process.
The developed preparation scheme is easily adapted to a capillary column format. The functional porous polymer is prepared as a self-contained single-block porous monolith within the capillary, yielding a flow-through separation device with excellent flow permeability and modest back-pressure. The metal-organic polymer hybrid column showed excellent performance for the enrichment of phosphopeptides from digested proteins and their subsequent detection using matrix-assisted laser desorption/ionization time-of-flight mass spectrometry. The presented experimental protocol is highly versatile, and can be easily implemented to different organic polymer supports and coatings with a plethora of porous coordination polymers and metal-organic frameworks for multiple purification and/or separation applications.

A procedure for the preparation of porous hybrid separation media composed of a macroporous polymer monolith internally coated by a high surface area microporous coordination polymer is presented.

Preparação de altamente poroso Coordenação Polymer Revestimentos em macroporosas Polymer Monólitos para o enriquecimento avançado de Fosfopeptídeos

We describe a protocol for the preparation of hybrid materials based on highly porous coordination polymer coatings on the internal surface of macroporous ...

On-line Analysis of Nitrogen Containing Compounds in Complex Hydrocarbon Matrixes

The shift to heavy crude oils and the use of alternative fossil resources such as shale oil are a challenge for the petrochemical industry. The composition of heavy crude oils and shale oils varies substantially depending on the origin of the mixture. In particular they contain an increased amount of nitrogen containing compounds compared to the conventionally used sweet crude oils. As nitrogen compounds have an influence on the operation of thermal processes occurring in coker units and steam crackers, and as some species are considered as environmentally hazardous, a detailed analysis of the reactions involving nitrogen containing compounds under pyrolysis conditions provides valuable information. Therefore a novel method has been developed and validated with a feedstock containing a high nitrogen content, i.e., a shale oil. First, the feed was characterized offline by comprehensive two-dimensional gas chromatography (GC &#215; GC) coupled with a nitrogen chemiluminescence detector (NCD). In a second step the on-line analysis method was developed and tested on a steam cracking pilot plant by feeding pyridine dissolved in heptane. The former being a representative compound for one of the most abundant classes of compounds present in shale oil. The composition of the reactor effluent was determined via an in-house developed automated sampling system followed by immediate injection of the sample on a GC &#215; GC coupled with a time-of-flight mass spectrometer (TOF-MS), flame ionization detector (FID) and NCD. A novel method for quantitative analysis of nitrogen containing compounds using NCD and 2-chloropyridine as an internal standard has been developed and demonstrated.

A method combining comprehensive two-dimensional gas chromatography with nitrogen chemiluminescence detection has been developed and applied to on-line analysis of nitrogen containing compounds in a complex hydrocarbon matrix.

Análise on-line de compostos contendo azoto em matrizes de hidrocarbonetos complexos

The shift to heavy crude oils and the use of alternative fossil resources such as shale oil are a challenge for the petrochemical industry. The ...

Insights into the Interactions of Amino Acids and Peptides with Inorganic Materials Using Single-Molecule Force Spectroscopy

The interactions between proteins or peptides and inorganic materials lead to several interesting processes. For example, combining proteins with minerals leads to the formation of composite materials with unique properties. In addition, the undesirable process of biofouling is initiated by the adsorption of biomolecules, mainly proteins, on surfaces. This organic layer is an adhesion layer for bacteria and allows them to interact with the surface. Understanding the fundamental forces that govern the interactions at the organic-inorganic interface is therefore important for many areas of research and could lead to the design of new materials for optical, mechanical and biomedical applications. This paper demonstrates a single-molecule force spectroscopy technique that utilizes an AFM to measure the adhesion force between either peptides or amino acids and well-defined inorganic surfaces. This technique involves a protocol for attaching the biomolecule to the AFM tip through a covalent flexible linker and single-molecule force spectroscopy measurements by atomic force microscope. In addition, an analysis of these measurements is included.

Here we present a protocol to measure the force of interactions between a well-defined inorganic surface and either peptides or amino acids by single-molecule force spectroscopy measurements using an atomic force microscope (AFM). The information obtained from the measurement is important to better understand the peptide-inorganic material interphase.

Insights sobre as interações de aminoácidos e peptídeos com Materiais Inorgânicos Usando Single-Molecule Força Spectroscopy

The interactions between proteins or peptides and inorganic materials lead to several interesting processes. For example, combining proteins with minerals ...

Facet-to-facet Linking of Shape-anisotropic Colloidal Cadmium Chalcogenide Nanostructures

Here, we describe a protocol that allows for shape-anisotropic cadmium chalcogenide nanocrystals (NCs), such as nanorods (NRs) and tetrapods (TPs), to be covalently and site-specifically linked via their end facets, resulting in polymer-like linear or branched chains. The linking procedure begins with a cation-exchange process in which the end facets of the cadmium chalcogenide NCs are first converted to silver chalcogenide. This is followed by the selective removal of ligands at their surface. This results in cadmium chalcogenide NCs with highly reactive silver chalcogenide end facets that spontaneously fuse upon contact with each other, thereby establishing an interparticle facet-to-facet attachment. Through the judicious choice of precursor concentrations, an extensive network of linked NCs can be produced. Structural characterization of the linked NCs is carried out via low- and high-resolution transmission electron microscopy (TEM), as well as energy-dispersive X-ray spectroscopy, which confirm the presence of silver chalcogenide domains between chains of cadmium chalcogenide NCs.

A protocol detailing how shape-anisotropic colloidal cadmium chalcogenide nanocrystals can be covalently linked via their end facets is presented here.

Faceta-para-faceta vinculando de forma anisotrópica cádmio coloidal calcogênio nanoestruturas

Here, we describe a protocol that allows for shape-anisotropic cadmium chalcogenide nanocrystals (NCs), such as nanorods (NRs) and tetrapods (TPs), to be ...

Fabrication and Testing of Catalytic Aerogels Prepared Via Rapid Supercritical Extraction

Protocols for preparing and testing catalytic aerogels by incorporating metal species into silica and alumina aerogel platforms are presented. Three preparation methods are described: (a) the incorporation of metal salts into silica or alumina wet gels using an impregnation method; (b) the incorporation of metal salts into alumina wet gels using a co-precursor method; and (c) the addition of metal nanoparticles directly into a silica aerogel precursor mixture. The methods utilize a hydraulic hot press, which allows for rapid (&#60;6 h) supercritical extraction and results in aerogels of low density (0.10 g/mL) and high surface area (200-800 m2/g). While the work presented here focuses on the use of copper salts and copper nanoparticles, the approach can be implemented using other metal salts and nanoparticles. A protocol for testing the three-way catalytic ability of these aerogels for automotive pollution mitigation is also presented. This technique uses custom-built equipment, the Union Catalytic Testbed (UCAT), in which a simulated exhaust mixture is passed over an aerogel sample at a controlled temperature and flow rate. The system is capable of measuring the ability of the catalytic aerogels, under both oxidizing and reducing conditions, to convert CO, NO and unburned hydrocarbons (HCs) to less harmful species (CO2, H2O and N2). Example catalytic results are presented for the aerogels described.

Here we present protocols for preparing and testing catalytic aerogels by incorporating metal species into silica and alumina aerogel platforms. Methods for preparing materials using copper salts and copper-containing nanoparticles are featured. Catalytic testing protocols demonstrate the effectiveness of these aerogels for three-way catalysis applications.

Fabricação e teste de catalítico Aerogels preparado através da rápida extração supercrítica

Protocols for preparing and testing catalytic aerogels by incorporating metal species into silica and alumina aerogel platforms are presented. Three ...

Deposition of Porous Sorbents on Fabric Supports

A microwave deposition technique for silanes, previously described for production of oleophobic fabrics, is adapted to provide a fabric support material that can be subsequently treated by dip coating. Dip coating with a sol preparation provides a supported porous layer on the fabric. In this case, the porous layer is a porphyrin functionalized sorbent system based on a powdered material that has been demonstrated previously for the capture and conversion of phosgene. A representative coating is applied to cotton fabric at a loading level of 10 mg/g. This coating has minimal impact on water vapor transport through the fabric (93% of the support fabric rate) while significantly reducing transport of 2-chloroethyl ethyl sulfide (CEES) through the material (7% of support fabric rate). The described approaches are suitable for use with other fabrics providing amine and hydroxyl groups for modification and can be used in combination with other sol preparations to produce varying functionality.

This report details a microwave-initiated approach for deposition of porphyrin functionalized porous organosilicate sorbents on a cotton fabric and demonstrates reduction in 2-chloroethyl ethyl sulfide (CEES) transport through the fabric resulting from this treatment.

Deposição de Sorbents porosa sobre suportes de tela

A microwave deposition technique for silanes, previously described for production of oleophobic fabrics, is adapted to provide a fabric support material ...

Chemical Synthesis of Porous Barium Titanate Thin Film and Thermal Stabilization of Ferroelectric Phase by Porosity-Induced Strain

Barium titanate (BaTiO3, hereafter BT) is an established ferroelectric material first discovered in the 1940s and still widely used because of its well-balanced ferroelectricity, piezoelectricity, and dielectric constant. In addition, BT does not contain any toxic elements. Therefore, it is considered to be an eco-friendly material, which has attracted considerable interest as a replacement for lead zirconate titanate (PZT). However, bulk BT loses its ferroelectricity at approximately 130 &#176;C, thus, it cannot be used at high temperatures. Because of the growing demand for high-temperature ferroelectric materials, it is important to enhance the thermal stability of ferroelectricity in BT. In previous studies, strain originating from the lattice mismatch at hetero-interfaces has been used. However, the sample preparation in this approach requires complicated and expensive physical processes, which are undesirable for practical applications.
In this study, we propose a chemical synthesis of a porous material as an alternative means of introducing strain. We synthesized a porous BT thin film using a surfactant-assisted sol-gel method, in which self-assembled amphipathic surfactant micelles were used as an organic template. Through a series of studies, we clarified that the introduction of pores had a similar effect on distorting the BT crystal lattice, to that of a hetero-interface, leading to the enhancement and stabilization of ferroelectricity. Owing to its simplicity and cost effectiveness, this fabrication process has considerable advantages over conventional methods.

Here, we present a protocol for the synthesis of porous barium titanate (BaTiO3) thin film by a surfactant-assisted sol-gel method, in which self-assembled amphipathic surfactant micelles are used as an organic template.

Síntese química de película fina de titanato de bário porosa e estabilização térmica da fase ferroelétrica pela tensão induzida pela porosidade

Barium titanate (BaTiO3, hereafter BT) is an established ferroelectric material first discovered in the 1940s and still widely used because of its ...

Synthesis and Bioconjugation of Thiol-Reactive Reagents for the Creation of Site-Selectively Modified Immunoconjugates

Maleimide-bearing bifunctional probes have been employed for decades for the site-selective modification of thiols in biomolecules, especially antibodies. Yet maleimide-based conjugates display limited stability in vivo because the succinimidyl thioether linkage can undergo a retro-Michael reaction. This, of course, can lead to the release of the radioactive payload or its exchange with thiol-bearing biomolecules in circulation. Both of these processes can produce elevated activity concentrations in healthy organs as well as decreased activity concentrations in target tissues, resulting in reduced imaging contrast and lower therapeutic ratios. In 2018, we reported the creation of a modular, stable, and easily accessible phenyloxadiazolyl methyl sulfone reagent &#8212; dubbed &#8216;PODS&#8217; &#8212; as a platform for thiol-based bioconjugations. We have clearly demonstrated that PODS-based site-selective bioconjugations reproducibly and robustly create homogenous, well-defined, highly immunoreactive, and highly stable radioimmunoconjugates. Furthermore, preclinical experiments in murine models of colorectal cancer have shown that these site-selectively labeled radioimmunoconjugates exhibit far superior in vivo performance compared to radiolabeled antibodies synthesized via maleimide-based conjugations. In this protocol, we will describe the four-step synthesis of PODS, the creation of a bifunctional PODS-bearing variant of the ubiquitous chelator DOTA (PODS-DOTA), and the conjugation of PODS-DOTA to the HER2-targeting antibody trastuzumab.

In this protocol, we will describe the synthesis of PODS, a phenyoxadiazolyl methyl sulfone-based reagent for the site-selective attachment of cargos to the thiols of biomolecules, particularly antibodies. In addition, we will describe the synthesis and characterization of a PODS-bearing bifunctional chelator and its conjugation to a model antibody.

Síntese e Bioconjugation dos reagentes Thiol-reativa para a criação de Site-seletivamente modificado Immunoconjugates

Maleimide-bearing bifunctional probes have been employed for decades for the site-selective modification of thiols in biomolecules, especially antibodies. ...

Evaluation of Oxidative Stress in Biological Samples Using the Thiobarbituric Acid Reactive Substances Assay

Despite its limited analytical specificity and ruggedness, the thiobarbituric acid reactive substances (TBARS) assay has been widely used as a generic metric of lipid peroxidation in biological fluids. It is often considered a good indicator of the levels of oxidative stress within a biological sample, provided that the sample has been properly handled and stored. The assay involves the reaction of lipid peroxidation products, primarily malondialdehyde (MDA), with thiobarbituric acid (TBA), which leads to the formation of MDA-TBA2 adducts called TBARS. TBARS yields a red-pink color that can be measured spectrophotometrically at 532 nm. The TBARS assay is performed under acidic conditions (pH = 4) and at 95 &#176;C. Pure MDA is unstable, but these conditions allow the release of MDA from MDA bis(dimethyl acetal), which is used as the analytical standard in this method. The TBARS assay is a straightforward method that can be completed in about 2 h. Preparation of assay reagents are described in detail here. Budget-conscious researchers can use these reagents for multiple experiments at a low cost rather than buying an expensive TBARS assay kit that only permits construction of a single standard curve (and thus can only be used for one experiment). The applicability of this TBARS assay is shown in human serum, low density lipoproteins, and cell lysates. The assay is consistent and reproducible, and limits of detection of 1.1 &#956;M can be reached. Recommendations for the use and interpretation of the spectrophotometric TBARS assay are provided.

The goal of the thiobarbituric acid reactive substances assay is to assess oxidative stress in biological samples by measuring the production of lipid peroxidation products, primarily malondialdehyde, using visible wavelength spectrophotometry at 532 nm. The method described here can be applied to human serum, cell lysates, and low density lipoproteins.

Avaliação do estresse oxidativo em amostras biológicas usando o ensaio de substâncias reativas de ácido tiobarbitúrico

Despite its limited analytical specificity and ruggedness, the thiobarbituric acid reactive substances (TBARS) assay has been widely used as a generic ...