Thermal conditions of freeze-thaw processes on the cliff face in winter 2019-2020 on the Jeziorsko Reservoir, central Poland

The thermal conditions of freeze-thaw processes acting on the active cliff face of the Jeziorsko Reservoir were recognised based on temperatures of surface sediments measured directly on the monitored cliff face and data from the Kalisz weather station forming part of the network of the Institute of Meteorology and Water Management –National Research Institute (IMWM-NRI) in Warsaw, Poland. In the period from 15.01 to 04.05.2020, directly on the cliff face, 77 freeze-thaw cycles were recorded over 41 freeze-thaw days (FTD), which, on average, corresponds to two cycles per day. Concurrently, in the same period only 33 FTD were recorded in the instrument shelter, which is 20% less. In addition, the outcomes corroborate the view reported in literature; namely, that on the northern hemisphere vertical cliff faces exhibiting western exposure are advantaged in terms of the development of freeze-thaw processes

Wolne rodniki w chemii, biologii i medycynie

Wykład dotyczy różnorodnych aspektów związanych z powstawaniem, właściwościami i identyfikacją wolnych rodników. Szczegółowo przedstawione będzie działanie wolnych rodników na materię. Omówione zostaną różne metody generowania i wykorzystanie rodników w praktyce oraz procesy rodnikowe zachodzące samorzutnie w przyrodzie. Szczególna uwaga będzie poświęcona problemom związanym z wpływem wolnych rodników na organizmy żywe, ich działaniu patogennemu oraz sposobom zapobiegania tym negatywnym skutkom

Magnetite nanoparticles coated with chitosan and poly (acrylic acid) blends for biomedical applications

In recent years, the synthesis and characterization of nanoparticles has been used in many are-as of science. Magnetite nanoparticles have been highly employed in many biomedical applications, such as drugs delivery system, catalysis, and magnetic resonance imaging. The properties of the magnetic materials depends on the stabilizer type, covering their surface. In this study was obtained magnetite nanoparticles with chitosan and poly (acrylic acid). Pure monomer of acrylic acid were subjected to photopolymerization, while a photopolymerization kinetics was followed by FTIR spectroscopy. The band corresponding to the C=C vibrations has been selected for calculation of conversion degree of monomer. The structure and mor-phology of the obtained nanoparticles characterized by ATR-FTIR spectroscopy, X-ray analy-sis, and transmission electron microscopy. Acknowledgements The project was supported by research grant: National Science Centre 2014/15/B/NZ7/00972

Dialdehyde starch-cross-linking agent for biomedical applications

Polysaccharides are an important class of biological polymers joined by glycosidic bonds, universally found in all living organisms. Due to their diversity of structures and their properties, polysaccharides constitute interesting sources of materials that can be used as in many fields of science and industry. They are biocompatible, non-toxic, biodegradable, and wide availability in nature. To the most commonly known and available polysaccharide is starch. Starch is a polymer consisting residue of α-D-glucose units. In fact the polysaccharide is not a chemically uniform compound. It consists of unbranched amylose and branched amylopectin. The native and modified starch are both used for food and other applications such as textile industries, pharmaceutics, and drug delivery systems. Controlled periodate oxidation of polysaccharides results in partial oxidation of the hydroxyl groups on carbons 2 and 3. The partial oxidation of these groups leads to the rupture of bond between carbons 2 and 3 and to the formation of two aldehyde groups in each oxidized monomeric units. Dialdehyde polysaccharides have found wide application in tissue engineering, the food industry, and in biomedical applications, where they perform the function of cross-linking agents. In this study, potato and corn starch were oxidized by sodium periodate to prepare a dialdehyde functionalized material. The obtained modified starches have been characterized with chemical analysis, scanning electron microscopy, and ATR-FTIR spectroscopy. The samples were exposed to high-energy ultraviolet radiation and the photochemical reaction was monitored by ATR-FTIR spectroscopy. The surface properties of native and dialdehyde starches before and after UV irradiation were determined by measuring the contact angles and calculating the surface free energy. The crystallinity of the samples were characterized by X-ray diffractometry (XRD). Bibliography: [1] R. F. Tester, J. Karkalas, X. Qi, Journal of Cereal Science, 2014, 39, 151-165. [2] J. Skopinska-Wisniewska, K. Wegrzynowska-Drzymalska, A. Bajek, M. Maj, A. Sionkowska, Journal of Materials Science: Materials in Medicine, 2016, 27, 1-10. The project was supported by research grant: National Science Centre 2014/15/D/NZ7/0180

Nanocząstki magnetyczne pokryte mieszaniną chitozanu i poli(kwasu akrylowego) dla aplikacji biomedycznych

W ostatnich latach wzrasta zainteresowanie projektowaniem, syntezą i zastosowaniem nanocząstek w wielu dziedzinach nauki. Szczególną klasą nanocząstek są nanocząstki magnetyczne, których rdzeń bazuje na magnetycie (Fe3O4), wykazującym właściwości superparamagnetyczne (Rys. 1.) [1]. Nanocząstki magnetyczne są szeroko wykorzystane w naukach biomedycznych, m.in. w hipertermii magnetycznej, dostarczaniu leków oraz detoksykacji płynów biologicznych (ustrojowych) [2]. Rdzeń magnetytowy wymaga pokrycia stabilizatorem, od którego zależą właściwości nanocząstek magnetycznych. Jednymi z szeregu stabilizatorów polimerowych stosowanych do pokrywania magnetytu są chitozan oraz poli(kwas akrylowy) (PAA). Standardowymi metodami otrzymywania nanocząstek magnetycznych przy użyciu PAA, jako stabilizatora są termiczna polimeryzacja lub kopolimeryzacja kwasu akrylowego (AA) na powierzchni rdzenia magnetytu [3,4]. Metody te są jednak czasochłonne i kosztowne. Alternatywą dla tych metod jest pokrywanie nanocząstek magnetytu PAA na drodze fotopolimeryzacji. Czysty monomer kwasu akrylowego poddano procesowi fotopolimeryzacji, a kinetykę fotopolimeryzacji wykonano przy pomocy spektroskopii FTIR. Pasmo przy długości fali 1635 cm-1, odpowiadające drganiom rozciągającym C=C zostało wybrane do obliczenia stopnia konwersji monomeru. Strukturę i morfologię otrzymanych nanocząstek scharakteryzowano za pomocą spektroskopii ATR-FTIR, analizy rentgenograficznej oraz transmisyjnej mikroskopii elektronowej. Zbadano również rozmiar otrzymanych nanocząstek metodą DLS (Nanosizer). Literatura: [1] Chełminiak D., Ziegler-Borowska M., Kaczmarek H., Synthesis of magnetite nanoparticles coated with poly(acrylic acid) by photopolymerization, Materials Letters 164 (2016) 464-467, [2] Ziegler-Borowska M., Chełminiak D., Siódmiak T., Sikora A., Marszałł M.P., Kaczmarek H., Synthesis of new chitosan coated magnetic nanoparticles with surface modified with long-distanced amino groups as a suport for bioligands binding, Materials Letters 132 (2014) 63-65, [3] Wu Y., Guo J., Yang W., Wang C.H., Fu S., Preparation and characterization of chitosan-poly(acrylic acid) polymer magnetic microspheres, Polymer 47 (2006) 5287-5294, [4] Guo L., Liu G., Hong R.Y., Li H.Z., Preparation and characterization of chitosan poly(acrylic acid) magnetic microspheres, Marine Drugs 8 (2010) 2212-2222

Nanomateriały wytwarzane z fazy gazowej i polimeryczne nanokompozyty; Seminarium/Laboratorium

Techniki osadzania z fazy gazowej należą do jednego z najstarszych i najważniejszych sposobów wytwarzania nanomateriałów, szczególnie nanowarstw, nanokryształów, nanodrutów, czy też nanorurek. W odizolowanej komorze odparowywany jest materiał lub związek chemiczny, z którego zamierza się otrzymać nanomateriał. Zachodzące w następnej kolejności procesy fizyczne lub chemiczne prowadzą do zarodkowania i wzrostu nanocząstek, które dzięki dalszym procesom powierzchniowym i samoorganizacji prowadzą do utworzenia określonego obiektu. Metody osadzania z fazy gazowej można podzielić na: (a) techniki osadzania, w których najważniejsza rolę odgrywają procesy fizyczne, (b) techniki chemicznego osadzania z fazy gazowej (CVD) i (c) techniki oparte na procesach pirolizy. Kompozyty polimerowe, zwane również kompozycjami polimerowymi lub tworzywami wzmocnionymi, są układami dwu- lub wieloskładnikowymi, w których bazę stanowi związek wielkocząsteczkowy, a dodany modyfikator jest składnikiem decydującym o zmianie jego właściwości fizykochemicznych w stosunku do wyjściowego polimeru. Najczęściej dodawanymi substancjami modyfikującymi są napełniacze, które powodują pożądaną zmianę wytrzymałości mechanicznej, udarności, twardości, odporności termicznej, czy fotostabilności. Do innych powszechnie stosowanych modyfikatorów można zaliczyć plastyfikatory, stabilizatory lub środki ułatwiające przetwórstwo. Najczęściej są to substancje w postaci stałej, chociaż niektóre mogą być też cieczami. Modyfikacja powoduje też zmianę innych właściwości fizykochemicznych polimeru (m. in. gęstości, właściwości optycznych, elektrycznych, spektroskopowych, powierzchniowych)

Skrobia dialdehydowa – synteza i charakterystyka nowych czynników sieciujących dla powłok polimerowych

Odpowiednio zmodyfikowana skrobia, stanowiąca polisacharyd zawierający reaktywne ugrupowania aldehydowe znajduje coraz szersze zastosowanie, jako czynnik sieciujący w inżynierii tkankowej (projektowanie implantów), farmacji (immobilizacja enzymów) oraz przemyśle spożywczym (otrzymywanie folii do pakowania żywności). Polisacharydowe czynniki sieciujące otrzymywane są poprzez proces selektywnego utleniania polisacharydu roztworem nadjodanu sodu, w wyniku czego, następuje rozerwanie wiązania pomiędzy 2 i 3 atomem węgla w pierścieniu piranozowym. Proces sieciowania polega na reakcji grup funkcyjnych polimeru z grupami funkcyjnymi czynników sieciujących. Umożliwia to tworzenie wiązań kowalencyjnych, które korzystnie wpływają na cechy otrzymanego materiału. W przeciwieństwie do powszechnie stosowanych czynników sieciujących, takich jak: aldehyd glutarowy i epichlorohydryna, polisacharydy zawierające ugrupowania aldehydowe nie wywołują efektu cytotoksyczności. W ramach niniejszej pracy otrzymano szereg czynników sieciujących - skrobi dialdehydowych różniących się zawartością grup aldehydowych oraz ich botanicznym pochodzeniem. Uzyskany materiał zanalizowano przy pomocy zdjęć SEM oraz analizy ATR-FTIR, a także określono zawartość grup aldehydowych, fotostabilność otrzymanych związków oraz charakter powierzchni uzyskanego materiału

Synteza nanokrystalicznej skrobi dialdehydowej dla aplikacji biomedycznych

Polisacharydy stanowią ważną klasę biopolimerów, połączonych wiązaniami glikozydowymi, które występują we wszystkich żywych organizmach, takich jak wodorosty (alginiany), rośliny (celuloza, pektyna, guma guar, skrobia), mikroorganizmy (dekstran) oraz zwierzęta (chityna, hialuronian, heparyna). Skrobia jest polisacharydem składającym się z reszt α-D-glukozy. Polisacharyd ten w rzeczywistości nie jest jednorodnym chemicznie związkiem, składa się ona z nierozgałęzionej amylozy oraz rozgałęzionej amylopektyny. Skrobia jest biokompatybilna, biodegradowalna, nietoksyczna oraz tania [1]. Ostatnie dziesięciolecia charakteryzuje niezwykle dynamiczny rozwój nanotechnologii stosowanych w wielu gałęziach nauki, a w szczególności w medycynie, farmacji i przemyśle spożywczym. Synteza, charakterystyka oraz biochemiczna funkcjonalizacja nanomateriałów jest przedmiotem wielu badań [2]. Właściwości tego typu materiałów, takie jak: niewielkie rozmiary, biozgodność oraz nietoksyczność powodują, że znajdują one bezpośrednie zastosowanie w wielu dziedzinach nauki oraz w przemyśle. Na szczególną uwagę zasługują nanokrystaliczne polisacharydy, składające się z naturalnych polimerów, charakteryzujące się dodatkowo wysoką wytrzymałością, zróżnicowaną morfologią oraz dużą powierzchnią materiału, co wyróżnia je w przeciwieństwie do tradycyjnych, nieorganicznych nanocząstek. Naturalne polisacharydy składają się z obszarów krystalicznych i amorficznych. Amorficzne obszary są bardzo podatne na hydrolizę w kontrolowanych warunkach, co powoduje usunięcie części amorficznej, a pozostawienie nienaruszonej części krystalicznej. Nanokrystaliczne polisacharydy są przyjazne dla środowiska, a ich powierzchnia jest pokryta wieloma grupami hydroksylowymi, które mogą być chemicznie modyfikowane, co jest ich dodatkowym atutem. Otrzymane nanokrystaliczne polisacharydy mogą ulegać reakcji utleniania, w wyniku czego, następuje rozerwanie wiązania pomiędzy 2 i 3 atomem węgla w pierścieniu piranozowym i utworzenie dwóch grup aldehydowych [3]. Tak otrzymane środki sieciujące, których struktura oparta jest na polisacharydach, cieszą się rosnącym zainteresowaniem, ze względu na szeroką dostępność w warunkach naturalnych, biokompatybilność oraz biodegradowalność. W ramach niniejszej pracy otrzymano nanokrystaliczną skrobię, którą scharakteryzowano przy pomocy skaningowej mikroskopii elektronowej, analizy ATR-FTIR oraz analizy rentgenograficznej. Tak uzyskany materiał poddano reakcji selektywnego utleniania przy użyciu 0,7 M roztworu NaIO4. Otrzymane nanokrystaliczne czynniki sieciujące o różnej zawartości grup aldehydowych zanalizowano przy pomocy zdjęć SEM oraz analizy ATR-FTIR, a także określono ilość grup aldehydowych. Projekt został sfinansowany ze środków Narodowego Centrum Nauki przyznanych na podstawie decyzji numer 2016/23/N/ST8/00211. [1] D.R. Lu, C.M. Xiao, S.J. Xu, Express Polym. Lett. 2009, 3, 366-375. [2] A. Mishra, Int. J. Mech. Eng. 2014, 3, 410-414. [3] W. Lu, Y. Shen, A. Xie, W. Zhang, J. Phys. Chem. B. 2013, 117, 3720-3725

Synteza i charakterystyka skrobi dialdehydowej dla zastosowań biomedycznych

Skrobia dialdehydowa (SD) stanowi polimeryczny dialdehyd wytwarzany na skutek selektywnego utleniania skrobi nadjodanem, który rozszczepia wiązanie C2-C3 łańcucha polisacharydowego skrobi z wytworzeniem dwóch grup aldehydowych (Rys. 1.). SD swą budową przypomina aldehyd glutarowy, ponieważ posiada dwie grupy aldehydowe w obrębie jednego monomeru, jednak jest ona nietoksyczna. Dzięki temu znajduje ona coraz szersze zastosowanie, jako czynnik sieciujący w inżynierii tkankowej - projektowanie implantów, farmacji - immobilizacja enzymów oraz przemyśle spożywczym - otrzymywanie folii do pakowania żywności. SD jest bardzo skuteczna, jako czynnik sieciujący przez reakcję grup aldehydowych z grupami funkcyjnymi polimerów. Tworzą się wówczas silne wiązania kowalencyjne, które wpływają na stabilność materiałów sieciowanych przy użyciu tego związku. W wyniku reakcji utleniania skrobi kukurydzianej oraz ziemniaczanej, roztworem nadjodanu sodu otrzymano skrobie dialdehydowe, których zawartość grup karbonylowych jest zależna od ilości użytego utleniacza do reakcji oraz botanicznego pochodzenia skrobi. Strukturę i morfologię otrzymanych związków scharakteryzowano za pomocą spektroskopii ATR-FTIR, analizy rentgenograficznej oraz skaningowej mikroskopii elektronowej. Określono również zawartość grup aldehydowych oraz fotostabilność otrzymanych związków. Projekt został sfinansowany ze środków Narodowego Centrum Nauki przyznanych na podstawie decyzji numer 2014/15/D/NZ7/0180