Co-encapsulation of Daphnia magna and microalgae in silica matrices, a stepping stone toward a portable microcosm

We report on the first silica encapsulation of a metazoan (Daphnia magna), with a high initial viability (96% of the population remained active 48 h after encapsulation). Moreover, the co-encapsulation of this crustacean and microalgae (Pseudokirchneriella subcapitata) was achieved, creating inside a silica monolith, the smallest microcosm developed to present. This artificial ecosystem in a greatly diminished scale isolated inside a silica nanoporous matrix could have applications in environmental monitoring, allowing ecotoxicity studies to be carried out in portable devices for on-line and in situ pollution level assessment.Fil: Perullini, Ana Mercedes. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química, Física de los Materiales, Medioambiente y Energía. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química, Física de los Materiales, Medioambiente y Energía; ArgentinaFil: Orias, Frédéric. Université Claude Bernard Lyon 1; FranciaFil: Durrieu, Claude. Université Claude Bernard Lyon 1; FranciaFil: Jobbagy, Matias. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química, Física de los Materiales, Medioambiente y Energía. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química, Física de los Materiales, Medioambiente y Energía; ArgentinaFil: Aldabe, Sara Alfonsina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química, Física de los Materiales, Medioambiente y Energía. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química, Física de los Materiales, Medioambiente y Energía; Argentin

A New Route to Obtain Perfluorodecalin Nanocapsules as An Oxygen Carrier in Cosmetic Formulations

The preparation of Perfluorodecalin (PFD) encapsulated silica nanocapsules via a two-step process method using a combination of emulsifiers ( Pluronic 127, purified Soy Lecithin and Polysorbate 80 ) to obtain first stabilized water nanoemulsions of PFD as a template, followed by ?in situ? precipitation of silica is demonstrated herein. Our method differs from previously published sol-gel processes starting from TEOS (Tetraethyl Orthosilicate) or TMOS (Tetramethyl Orthosilicate) because Sodium Silicate was used as departing material, hydrolyzed under strictly controlled conditions aswe describe in what follows. To obtain uniform sized nanocapsules we found essential to slow down the hydrolytic process, controlling the temperature, pH and ionic strength. Successful incorporation of PDF (20% wt) into the silica nanocapsule core was evident from EDAX analysis. Our aim was to propose PFD charged nano-silica carriers as a new approach to topical treatment of aging skin due to intrinsic instability of perfluorocarbon emulsions.Fil: Svarc, Federico. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Departamento de Química Inorgánica, Analítica y Química Física; ArgentinaFil: Ranocchia, Romina Paola. Instituto de Análisis Fares Taie; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; ArgentinaFil: Perullini, Ana Mercedes. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química, Física de los Materiales, Medioambiente y Energía. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química, Física de los Materiales, Medioambiente y Energía; Argentina. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Departamento de Química Inorgánica, Analítica y Química Física; ArgentinaFil: Jobbagy, Matias. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química, Física de los Materiales, Medioambiente y Energía. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química, Física de los Materiales, Medioambiente y Energía; Argentina. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Departamento de Química Inorgánica, Analítica y Química Física; ArgentinaFil: Aldabe, Sara Alfonsina. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Departamento de Química Inorgánica, Analítica y Química Física; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química, Física de los Materiales, Medioambiente y Energía. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química, Física de los Materiales, Medioambiente y Energía; Argentin

Role of rare earth elements and entropy on the anatase-to-rutile phase transformation of TiO2thin films deposited by ion beam sputtering

The role played by oxygen vacancies and rare earth (RE) elements in the anatase-to-rutile (A−R) phase transformation of titanium dioxide (TiO2) is still a matter of controversy. Here, we report the A−R transformation of TiO2 thin solid films as obtained by ion beam sputtering a RE-decorated titanium target in an oxygen-rich atmosphere. The samples correspond to undoped, single-doped (Sm, Tm, and Tb), and codoped (Sm:Tb, Sm:Tm, and Sm:Tb:Tm) TiO2 films. In the as-prepared form, the films are amorphous and contain ∼0.5 at. % of each RE. The structural modifications of the TiO2 films due to the RE elements and the annealing treatments in an oxygen atmosphere are described according to the experimental results provided by Raman scattering, X-ray photoelectron spectroscopy, and optical measurements. The A−R transformation depends on both the annealing temperature and the characteristics of the undoped, single-doped, and codoped TiO2 films. As reported in the literature, the A−R transformation can be inhibited or enhanced by the presence of impurities and is mostly related to energetic contributions. The experimental results were analyzed, considering the essential and stabilizing role of the entropy of mixing in the A−R transformation due to the introduction of more and multiple quantum states originated in vacancies and impurities in the anatase phase.Fil: Scoca, Diego L.S.. Universidade Estadual de Campinas; BrasilFil: Cemin, Felipe. Universidade Estadual de Campinas; BrasilFil: Aldabe, Sara Alfonsina. Universidad de Buenos Aires; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química, Física de los Materiales, Medioambiente y Energía. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química, Física de los Materiales, Medioambiente y Energía; ArgentinaFil: Figueroa, Carlos A.. Universidade de Caxias Do Sul.; BrasilFil: Zanatta, Antonio R.. Universidade de Sao Paulo; BrasilFil: Alvarez, Fernando. Universidade Estadual de Campinas; Brasi

Heterogeneous photo-Fenton process mediated by Sn-substituted goethites with altered OH-surface density

Heterogeneous photo-Fenton process using several pure- and Sn-incorporated goethites was investigated for the decolourisation of methyl orange (MO). The used goethites presented a partial Sn(IV)-for-Fe(III)substitution. Among other properties variations, this partial replacement provoked changes in the OH-surface density (OSD)of the oxo(hydr)oxide. The effect of Sn-for-Fe substitution on the MO decolourisation was investigated by analysing several processes that might occur when combining H2O2, UV–vis irradiation and the iron oxides, with the dye. The best performance was achieved when a slight substitution of Sn-for-Fe was used, indicating that tin contributes indirectly to the decolourisation by increasing the OSD and assisting the reduction of Fe(III)→ Fe(II)through an intermediate between tin and H2O2 (SnOOH). The proposed mechanism for the MO decolourisation using the Sn-substituted goethite involves an indirect pathway not previously reported for the photo-Fenton process.Fil: Larralde, Ana Laura. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Departamento de Química Inorgánica, Analítica y Química Física; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química, Física de los Materiales, Medioambiente y Energía. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química, Física de los Materiales, Medioambiente y Energía; ArgentinaFil: Onna, Diego Ariel. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química, Física de los Materiales, Medioambiente y Energía. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química, Física de los Materiales, Medioambiente y Energía; Argentina. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Departamento de Química Inorgánica, Analítica y Química Física; Argentina. Universidad Nacional de San Martin. Instituto de Nanosistemas; ArgentinaFil: Fuentes Flores, Keyla Mayerlin. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química, Física de los Materiales, Medioambiente y Energía. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química, Física de los Materiales, Medioambiente y Energía; Argentina. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Departamento de Química Inorgánica, Analítica y Química Física; ArgentinaFil: Sileo, Elsa Ester. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Departamento de Química Inorgánica, Analítica y Química Física; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química, Física de los Materiales, Medioambiente y Energía. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química, Física de los Materiales, Medioambiente y Energía; ArgentinaFil: Hojamberdiev, Mirabbos. Technishe Universitat Berlin; AlemaniaFil: Aldabe, Sara Alfonsina. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Departamento de Química Inorgánica, Analítica y Química Física; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química, Física de los Materiales, Medioambiente y Energía. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química, Física de los Materiales, Medioambiente y Energía; Argentin

Estudio teórico-experimental de la adsorción y electrooxidación de monóxido de carbono sobre metales nobles

Fil: Aldabe, Sara Alfonsina Dora. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; Argentina

Más allá de la molécula

La interacción entre moléculas da origen a estructuras químicas con comportamiento diferente delque tendría la simple suma de las partes interactuantes. La química supramolecular, una nueva rama dela disciplina, sintetiza y analiza esas supermoléculas, para diseñar innovadoras aplicaciones e intentarcomprender algunos mecanismos biológicos, entre ellos el origen de la vida.Fil: Silber, Juana J.. Universidad Nacional de Río Cuarto. Facultad de Ciencias Exactas Fisicoquímicas y Naturales; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; ArgentinaFil: Aldabe, Sara Alfonsina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química, Física de los Materiales, Medioambiente y Energía. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química, Física de los Materiales, Medioambiente y Energía; Argentin

Microorganism mediated biosynthesis of metal chalcogenides; a powerful tool to transform toxic effluents into functional nanomaterials

Cadmium contained in soil and water can be taken up by certain crops and aquatic organisms and accumulate in the food-chain, thus removal of Cd from mining or industrial effluents – i.e. Ni-Cd batteries, electroplating, pigments, fertilizers – becomes mandatory for human health. In parallel, there is an increased interest in the production of luminescent Q-dots for applications in bioimaging, sensors and electronic devices, even the present synthesis methods are economic and environmentally costly. An alternative green pathway for producing Metal chalcogenides (MC: CdS, CdSe, CdTe) nanocrystals is based on the metabolic activity of living organisms. Intracellular and extracellular biosynthesis of can be achieved within a biomimetic approach feeding living organisms with Cd precursors providing new routes for combining bioremediation with green routes for producing MC nanoparticles. In this mini-review we present the state-of-the-art of biosynthesis of MC nanoparticles with a critical discussion of parameters involved and protocols. Few existing examples of scaling-up are also discussed. A modular reactor based on microorganisms entrapped in biocompatible mineral matrices – already proven for bioremediation of dissolved dyes – is proposed for combining both Cd-depletion and MC nanoparticle's production.Fil: Vena, María Paula. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química, Física de los Materiales, Medioambiente y Energía. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química, Física de los Materiales, Medioambiente y Energía; ArgentinaFil: Jobbagy, Matias. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química, Física de los Materiales, Medioambiente y Energía. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química, Física de los Materiales, Medioambiente y Energía; ArgentinaFil: Aldabe, Sara Alfonsina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química, Física de los Materiales, Medioambiente y Energía. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química, Física de los Materiales, Medioambiente y Energía; Argentin

Rhodamine B doped silica encapsulation matrices for the protection of photosynthetic organisms

An advanced encapsulation matrix that efficiently protects microalgae from harmful UV light without causing toxicity to the entrapped culture is developed based on the electrostatic adsorption of the dye Rhodamine B on silica preformed particles during sol-gel synthesis. The three microalgae (Chlorella vulgaris, Pseudokirchneriella subcapitata and Chlamydomonas reinhardtii) were previously immobilized in alginate following the Two-step procedure. Once entrapped in the silica gel, Rhodamine B act as an inner cut-off filter, protecting the encapsulated organisms from UV radiation. This matrix allows the sterilization of encapsulation devices without affecting the viability of the entrapped microalgae cells. The condensation of Si(IV) in the presence of silica particles with adsorbed dye generates silica matrices with good mechanical stability. Furthermore; no appreciable differences in microstructure, as assessed by SAXS (Small Angle X-ray Scattering), are caused by the addition of the dye.Fil: Perullini, Ana Mercedes. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química, Física de los Materiales, Medioambiente y Energía. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química, Física de los Materiales, Medioambiente y Energía; ArgentinaFil: Durrieu, Claude. Ecole Nationale des Travaux Publics de l’Etat; FranciaFil: Jobbagy, Matias. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química, Física de los Materiales, Medioambiente y Energía. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química, Física de los Materiales, Medioambiente y Energía; ArgentinaFil: Aldabe, Sara Alfonsina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química, Física de los Materiales, Medioambiente y Energía. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química, Física de los Materiales, Medioambiente y Energía; Argentin

Alginate/porous silica matrices for the encapsulation of living organisms: tunable properties for biosensors, modular bioreactors, and bioremediation devices

The encapsulation of living cells within inorganic silica hydrogels is a promising strategy for the design of biosensors, modular bioreactors, and bioremediation devices, among other interesting applications, attracting scientific and technological interest. These host-guest multifunctional materials (HGFM) combine synergistically specific biologic functions of their guest with those of the host matrix enhancing their performance. Although inorganic immobilization hosts present several advantages over their (bio)polymer-based counterparts in terms of chemical and physical stability, the direct contact of cells with silica precursors during synthesis and the constraints imposed by the inorganic host during operating conditions have proved to influence their biological response. Recently we proposed an alternative two-step procedure including a pre-encapsulation in biocompatible polymers such as alginates in order to confer protection to the biological guest during the inorganic and more cytotoxic synthesis. By means of this procedure, whole cultures of microorganisms remain confined in small liquid volumes generated inside the inorganic host, providing near conventional liquid culture conditions. Moreover, the fact of protecting the biological guest during the synthesis of the host, allows extending the synthesis parameters beyond biocompatible conditions, tuning the microstructure of the matrix. In turn, the microstructure (porosity at the nanoscale, radius of gyration of particles composing the structure, and fractal dimension of particle clusters) is determinant of macroscopic parameters, such as optical quality and transport properties that govern the encapsulation material´s performance. Here we review the most interesting applications of the two-step procedure, making special emphasis on the optimization of optical, transport and mechanical properties of the host as well as in the interaction with the guest during operation conditions.Fil: Perullini, Ana Mercedes. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química, Física de los Materiales, Medioambiente y Energía. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química, Física de los Materiales, Medioambiente y Energía; ArgentinaFil: Calcabrini, Mariano. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química, Física de los Materiales, Medioambiente y Energía. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química, Física de los Materiales, Medioambiente y Energía; ArgentinaFil: Jobbagy, Matias. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química, Física de los Materiales, Medioambiente y Energía. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química, Física de los Materiales, Medioambiente y Energía; ArgentinaFil: Aldabe, Sara Alfonsina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química, Física de los Materiales, Medioambiente y Energía. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química, Física de los Materiales, Medioambiente y Energía; Argentin

Microstructure and transport properties of biocompatible silica hydrogels

Abstract: Silica matrices are suitable for encapsulation of biomolecules and microorganisms to build bioactive functional materials. For many applications of these host–guest systems, the performance highly depends on the tuning of transport properties. Here we analyze the microstructure of silica hydrogels from small-angle X-ray scattering (SAXS) experiments and its correlation with their transport properties evaluated from the fitting of diffusional profiles of the cationic dye crystal violet (CV). We found a clear correlation between the microstructure parameters and the transport of CV over a wide range of synthesis conditions (SiO2 total content from 3.6 to 9.0 % and pH of silica condensation from 4.5 to 7.5). At pH ~ 6, non-monotonic changes in transport properties can be attributed to the discontinuity observed in microscopic parameters, revealing the inherent complexity of the sol–gel transition. However, regardless of the pH of synthesis and for each set of samples with a fixed silica concentration, CV apparent diffusion coefficient (Dapp) is inversely proportional to the parameter S (related to the silica/aqueous-solution interfacial area) derived from SAXS. These results indicate that macroscopic properties cannot be easily predicted from the pH of synthesis, in particular around neutral pH that is relevant for biotechnological applications. Nonetheless, the close correlation between Dapp and the microstructure parameters of the studied systems allows proposing a predictive value of any of these approaches toward the other. Graphical Abstract: [Figure not available: see fulltext.]Fil: Perullini, Ana Mercedes. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química, Física de los Materiales, Medioambiente y Energía. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química, Física de los Materiales, Medioambiente y Energía; ArgentinaFil: Levinson, Nathael. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química, Física de los Materiales, Medioambiente y Energía. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química, Física de los Materiales, Medioambiente y Energía; ArgentinaFil: Jobbagy, Matias. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química, Física de los Materiales, Medioambiente y Energía. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química, Física de los Materiales, Medioambiente y Energía; ArgentinaFil: Aldabe, Sara Alfonsina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química, Física de los Materiales, Medioambiente y Energía. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química, Física de los Materiales, Medioambiente y Energía; Argentin