Hydrogel-graphene oxide nanocomposites as electrochemical platform to simultaneously determine dopamine in presence of ascorbic acid using an unmodified glassy carbon electrode

The detection of dopamine, an important neurotransmitter in the central nervous system, is relevant because low levels of dopamine can cause brain disorders. Here, a novel electrochemical platform made of a hydrogel–graphene oxide nanocomposite was employed to electrochemically determine simultaneously dopamine (DA) and ascorbic acid (AA). Unlike previous work, where the base electrode is modified, the active material (graphene oxide, GO) was dispersed in the hydrogel matrix, making an active nanocomposite where the electrochemical detection occurs. The GO, hydrogel and nanocomposite synthesis is described. Dynamic Light Scattering, UV-visible and FTIR spectroscopies showed that the synthesized GO nanoparticles present 480 nm of diagonal size and a few sheets in height. Moreover, the polymer swelling, the adsorption capacity and the release kinetic of DA and AA were evaluated. The nanocomposite showed lower swelling capacity, higher DA partition coefficient and faster DA release rate than in the hydrogel. The electrochemical measurement proved that both materials can be employed to determine DA and AA. Additionally, the nanocomposite platform allowed the simultaneous determination of both molecules showing two well separated anodic peaks. This result demonstrates the importance of the incorporation of the nanomaterial inside of the hydrogel and proves that the nanocomposite can be used as a platform in an electrochemical device to determinate DA using an unmodified glassy carbon electrode.Fil: Pereyra, Jesica Yanina del Carmen. Universidad Nacional de Río Cuarto. Facultad de Ciencias Exactas Fisicoquímicas y Naturales. Instituto de Investigaciones en Tecnologías Energéticas y Materiales Avanzados. - Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Córdoba. Instituto de Investigaciones en Tecnologías Energéticas y Materiales Avanzados; ArgentinaFil: Martinez, María Victoria. Universidad Nacional de Río Cuarto. Facultad de Ciencias Exactas Fisicoquímicas y Naturales. Instituto de Investigaciones en Tecnologías Energéticas y Materiales Avanzados. - Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Córdoba. Instituto de Investigaciones en Tecnologías Energéticas y Materiales Avanzados; ArgentinaFil: Barbero, César Alfredo. Universidad Nacional de Río Cuarto. Facultad de Ciencias Exactas Fisicoquímicas y Naturales. Instituto de Investigaciones en Tecnologías Energéticas y Materiales Avanzados. - Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Córdoba. Instituto de Investigaciones en Tecnologías Energéticas y Materiales Avanzados; ArgentinaFil: Bruno, Mariano Martín. Universidad Nacional de Río Cuarto. Facultad de Ciencias Exactas Fisicoquímicas y Naturales. Instituto de Investigaciones en Tecnologías Energéticas y Materiales Avanzados. - Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Córdoba. Instituto de Investigaciones en Tecnologías Energéticas y Materiales Avanzados; ArgentinaFil: Acevedo, Diego Fernando. Universidad Nacional de Río Cuarto. Facultad de Ciencias Exactas Fisicoquímicas y Naturales. Instituto de Investigaciones en Tecnologías Energéticas y Materiales Avanzados. - Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Córdoba. Instituto de Investigaciones en Tecnologías Energéticas y Materiales Avanzados; Argentina. Universidad Nacional de Río Cuarto. Facultad de Ingeniería. Departamento de Tecnología Química; Argentin

Antibacterial effects of in situ zinc oxide nanoparticles generated inside the poly (acrylamide-co-hydroxyethylmethacrylate) nanocomposite

The present work reports the antibacterial activity against Pseudomonas aeruginosa of a nanocomposite made of zinc oxide nanoparticles dispersed in a poly(acrylamide-co-hydroxyethylmethacrylate) matrix (PAAm-Hema-ZnONPs). The in situ synthesis of ZnONPs inside of the PAAm-Hema crosslinked network is described. Moreover, the physicochemical properties of the PAAm-Hema-ZnONPs nanocomposite are analyzed. The results confirm that the PAAm-Hema hydrogel provides an excellent scaffold to generate ZnONPs. The presence of ZnONPs inside the hydrogel was confirmed by UV-visible (band at 320 nm), by Infrared spectroscopy (peak at 470 cm−1), SEM, and TEM images. The presence of NPs in PAAm-Hema diminish the swelling percentage by 70%, and the Young modulus by 33.7%, compared with pristine hydrogel. The 75% of ZnONPs are released from the nanocomposite after 48 h of spontaneous diffusion, allowing the use of the nanocomposite as an antibacterial agent. In vitro, the agar diffusion test presents an inhibition halo against P. aeruginosa bacteria 50% higher than the unloaded hydrogel. Also, the PAAm-Hema-ZnONPs live/dead test shows 54% of dead cells more than the hydrogel. These results suggest that the easy, one-step way generated composites can be used in biomedical applications as antimicrobial agents.Fil: Pereyra, Jesica Yanina del Carmen. Universidad Nacional de Río Cuarto. Facultad de Ciencias Exactas Fisicoquímicas y Naturales. Instituto de Investigaciones en Tecnologías Energéticas y Materiales Avanzados. - Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Córdoba. Instituto de Investigaciones en Tecnologías Energéticas y Materiales Avanzados; Argentina. Universidad Nacional de Río Cuarto. Facultad de Ciencias Exactas Fisicoquímicas y Naturales. Departamento de Química; ArgentinaFil: Barbero, César Alfredo. Universidad Nacional de Río Cuarto. Facultad de Ciencias Exactas Fisicoquímicas y Naturales. Instituto de Investigaciones en Tecnologías Energéticas y Materiales Avanzados. - Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Córdoba. Instituto de Investigaciones en Tecnologías Energéticas y Materiales Avanzados; Argentina. Universidad Nacional de Río Cuarto. Facultad de Ciencias Exactas Fisicoquímicas y Naturales. Departamento de Química; ArgentinaFil: Acevedo, Diego Fernando. Universidad Nacional de Río Cuarto. Facultad de Ciencias Exactas Fisicoquímicas y Naturales. Instituto de Investigaciones en Tecnologías Energéticas y Materiales Avanzados. - Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Córdoba. Instituto de Investigaciones en Tecnologías Energéticas y Materiales Avanzados; Argentina. Universidad Nacional de Río Cuarto. Facultad de Ciencias Exactas Fisicoquímicas y Naturales. Departamento de Química; ArgentinaFil: Yslas, Edith Inés. Universidad Nacional de Río Cuarto. Facultad de Ciencias Exactas Fisicoquímicas y Naturales. Instituto de Investigaciones en Tecnologías Energéticas y Materiales Avanzados. - Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Córdoba. Instituto de Investigaciones en Tecnologías Energéticas y Materiales Avanzados; Argentina. Universidad Nacional de Río Cuarto. Facultad de Ciencias Exactas Fisicoquímicas y Naturales. Departamento de Biología Molecular; Argentin

Improving the retention and reusability of Alpha-amylase by immobilization in nanoporous polyacrylamide-graphene oxide nanocomposites

Alpha-amylase was immobilized inside three different polymeric matrices: polyacrylamide hydrogel (PAAm), polyacrylamide-graphene oxide nanocomposite (PAAm-GO) and alginate in order to study and compare the effect of the matrix on the catalytic performance. The morphology, swelling, mechanical properties, retention efficiency, and the catalytic behavior of these newly supported biocatalysts were studied. Nanocomposite made of PAAm-GO matrix incorporated 98% of the enzyme, likely through a cooperative effect, while alginate gels incorporated only 30%. Moreover, the enzyme retention using PAAm-GO reached a value of 97.5%. Starch hydrolysis catalyzed by the immobilized enzyme in PAAm-GO matrix showed similar kinetics profiles up to 5 cycles suggesting that the enzymatic activity is retained. These results compare very favorably with conventional immobilization in alginate where almost no activity was observed after 3 cycles. All results suggest that the PAAm matrices protect the biocatalyst allowing its reusability. Moreover, the improvements in enzyme catalytic properties via immobilization made this system as an excellent candidate in bio-industrial applications such as bioethanol production. Furthermore, the synthesized catalyst could produce a high yield of bioethanol by using enzymes and yeast immobilized in the same PAAm matrix. In this way, it is possible to produce sequential or simultaneous saccharification and fermentation.Fil: Mulko, Lucinda Emma. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Córdoba. Instituto de Investigaciones en Físico-química de Córdoba. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Químicas. Instituto de Investigaciones en Físico-química de Córdoba; ArgentinaFil: Pereyra, Jesica Yanina del Carmen. Universidad Nacional de Río Cuarto. Facultad de Ciencias Exactas Fisicoquímicas y Naturales. Instituto de Investigaciones en Tecnologías Energéticas y Materiales Avanzados. - Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Córdoba. Instituto de Investigaciones en Tecnologías Energéticas y Materiales Avanzados; ArgentinaFil: Rivarola, Claudia Rosana. Universidad Nacional de Río Cuarto. Facultad de Ciencias Exactas Fisicoquímicas y Naturales. Instituto de Investigaciones en Tecnologías Energéticas y Materiales Avanzados. - Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Córdoba. Instituto de Investigaciones en Tecnologías Energéticas y Materiales Avanzados; ArgentinaFil: Barbero, César Alfredo. Universidad Nacional de Río Cuarto. Facultad de Ciencias Exactas Fisicoquímicas y Naturales. Instituto de Investigaciones en Tecnologías Energéticas y Materiales Avanzados. - Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Córdoba. Instituto de Investigaciones en Tecnologías Energéticas y Materiales Avanzados; ArgentinaFil: Acevedo, Diego Fernando. Universidad Nacional de Río Cuarto. Facultad de Ciencias Exactas Fisicoquímicas y Naturales. Instituto de Investigaciones en Tecnologías Energéticas y Materiales Avanzados. - Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Córdoba. Instituto de Investigaciones en Tecnologías Energéticas y Materiales Avanzados; Argentin

Photothermally enhanced bactericidal activity by the combined effect of NIR laser and unmodified graphene oxide against Pseudomonas aeruginosa

The manuscript shows the application of unmodified graphene oxide (GO) as a photothermally susceptible material to trigger antibacterial effects. The synthesis and characterization of unmodified GO easily dispersed in aqueous solutions is also shown. High GO concentrations in the dark and low GO concentrations irradiated with near infrared light (NIR) produced death in nosocomial bacterium (Pseudomonas aeruginosa). It is demonstrated that GO dispersion in the dark produced a dose-dependent increase in the antibacterial action at concentrations up to 120 μg/mL. On the other hand, by using much lower concentrations (c.a. 2 μg/mL) of GO (non toxic in the dark) and irradiating with near-infrared radiation during 15 min, a degree of mortality of 98.49% was observed. The P. aeruginosa treated with GO and irradiated exhibited DNA fragmentation due to the physical damage of cell membranes. The GO 2 μg/mL dispersions proved favorable, since they do not induce cell death in the dark, whereas the combination with NIR light triggers the damage to the cell membranes. This characteristic is clearly an advantage in comparison with traditional antibacterial nanomaterials (such as nanoparticles), which induce cell killing due to the nanoparticles toxicity per se. Furthermore, this work provides a novel treatment for combating bacterial nosocomial infections without the use of antibiotics, opening a new area of clinical application via simple photothermal therapy.Fil: Pereyra, Jesica Yanina del Carmen. Universidad Nacional de Río Cuarto. Facultad de Ciencias Exactas Fisicoquímicas y Naturales. Departamento de Química; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; ArgentinaFil: Cuello, Emma Antonia. Universidad Nacional de Río Cuarto. Facultad de Ciencias Exactas Fisicoquímicas y Naturales. Departamento de Química; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; ArgentinaFil: Salavagione, Horacio Javier. Instituto en Ciencia y Tecnología de Polímeros; EspañaFil: Barbero, César Alfredo. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentina. Universidad Nacional de Río Cuarto. Facultad de Ciencias Exactas Fisicoquímicas y Naturales. Departamento de Química; ArgentinaFil: Acevedo, Diego Fernando. Universidad Nacional de Río Cuarto. Facultad de Ciencias Exactas Fisicoquímicas y Naturales. Departamento de Química; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; ArgentinaFil: Yslas, Edith Inés. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentina. Universidad Nacional de Río Cuarto. Facultad de Ciencias Exactas, Fisicoquímicas y Naturales. Departamento de Biología Molecular. Sección Química Biológica; Argentin

Facile one-pot exfoliation and integration of 2D layered materials by dispersion in a photocurable polymer precursor

Efficient exfoliation of graphene and related materials (GRM) and fast and inexpensive integration/assembly are crucial to fulfil their full potential. A high degree of exfoliation in organic media can be achieved with high boiling point liquids that usually leave residues after drying, which is a handicap for many applications. Here, the effective exfoliation and dispersion of GRM in a vinyl monomer, which is subsequently converted to a functional polymer by photopolymerization, is reported. Nanocomposite membranes and three-dimensional objects are produced by the photo-curing process and stereolithography 3D printing, respectively.Fil: Gallardo, Carlos Alberto. Instituto en Ciencia y Tecnología de Polímeros; EspañaFil: Pereyra, Jesica Yanina del Carmen. Universidad Nacional de Río Cuarto. Facultad de Ciencias Exactas Fisicoquímicas y Naturales. Departamento de Química; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Córdoba; ArgentinaFil: Martínez-Campos, Enrique. Instituto en Ciencia y Tecnología de Polímeros; EspañaFil: García, Carolina. Instituto en Ciencia y Tecnología de Polímeros; EspañaFil: Acitores, David. Instituto en Ciencia y Tecnología de Polímeros; EspañaFil: Casado-Losada, Isabel. Instituto en Ciencia y Tecnología de Polímeros; EspañaFil: Gómez-Fatou, Marián A.. Instituto en Ciencia y Tecnología de Polímeros; EspañaFil: Reinecke, Helmut. Instituto en Ciencia y Tecnología de Polímeros; EspañaFil: Ellis, Gary. Instituto en Ciencia y Tecnología de Polímeros; EspañaFil: Acevedo, Diego Fernando. Universidad Nacional de Río Cuarto. Facultad de Ciencias Exactas Fisicoquímicas y Naturales. Departamento de Química; ArgentinaFil: Rodríguez-Hernández, Juan. Instituto en Ciencia y Tecnología de Polímeros; EspañaFil: Salavagione, Horacio J.. Instituto en Ciencia y Tecnología de Polímeros; Españ