Amplified singlet oxygen generation in metallated-porphyrin doped conjugated polymer nanoparticles

We report on the mechanism and efficiencies of singlet oxygen O2(1Δg) generation of nanoparticles (NP) of the conjugated polymer (CP) poly(9,9-dioctylfluorene-alt-benzothiadiazole) (F8BT) doped with platinum octaethylporphyrin (PtOEP) suspended in water. A detailed study of the photophysics of these NP, using stationary and time-resolved absorption and emission techniques, indicates that O2(1Δg) is generated by the triplet excited state of F8BT and not by that of PtOEP, as previously observed for other porphyrin doped CP NP. O2(1Δg) quantum yields (ΦΔ) were measured by quantifying the characteristic phosphorescence of O2(1Δg) in the NIR region (∼1268 nm). It was found that incorporation of relatively small amounts of PtOEP to F8BT NP results in a significant increase of ΦΔ. NP containing 10% PtOEP (w/w) show a ΦΔ ∼ 0.24, which is 3 times larger than that observed for undoped F8BT NP, and larger than the reported for most water-soluble porphyrins. ΦΔ were also calculated from the oxidation rates (v0) of 3-[10-(2-carboxyethyl)anthracen-9-yl]propanoic acid (ADPA), a well-known chemical O2(1Δg) trap. Unexpectedly, this method was found to significantly overestimate the ΦΔ values due to the adsorption of ADPA on the surface of NP. The ADPA/NP adsorption process was characterized using a simple adsorption model yielding an (average) equilibrium constant of ∼8 × 103 M−1 and an (average) number of NP-binding sites of ∼14000. These results necessarily caution about the use of ADPA as a probe to evaluate ΦΔ in these NP systems. In addition, the interaction of F8BT NP with other anionic, cationic and zwitterionic dyes (dissolved in water) was studied. It was found that even at nano-molar concentrations all the dyes efficiently adsorb on the NP surface. This general and simple self-assembly strategy can be used to prepare superficially-dye-doped CP NP with potentially interesting technological applications.Fil: Spada, Ramiro Martín. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentina. Universidad Nacional de Río Cuarto. Facultad de Ciencias Exactas Fisicoquímicas y Naturales. Departamento de Química; ArgentinaFil: Macor, Lorena Paola. Universidad Nacional de Río Cuarto. Facultad de Ciencias Exactas Fisicoquímicas y Naturales. Departamento de Química; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; ArgentinaFil: Hernández, Laura. Universidad Nacional de Río Cuarto. Facultad de Ciencias Exactas Fisicoquímicas y Naturales. Departamento de Química; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; ArgentinaFil: Ponzio, Rodrigo Andrés. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentina. Universidad Nacional de Río Cuarto. Facultad de Ciencias Exactas Fisicoquímicas y Naturales. Departamento de Química; ArgentinaFil: Ibarra, Luis Exequiel. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentina. Universidad Nacional de Río Cuarto. Facultad de Ciencias Exactas Fisicoquímicas y Naturales. Departamento de Biología Molecular; ArgentinaFil: Lorente, Carolina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata. Instituto de Investigaciones Fisicoquímicas Teóricas y Aplicadas. Universidad Nacional de La Plata. Facultad de Ciencias Exactas. Instituto de Investigaciones Fisicoquímicas Teóricas y Aplicadas; ArgentinaFil: Chesta, Carlos Alberto. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentina. Universidad Nacional de Río Cuarto. Facultad de Ciencias Exactas Fisicoquímicas y Naturales. Departamento de Química; ArgentinaFil: Palacios, Rodrigo Emiliano. Universidad Nacional de Río Cuarto. Facultad de Ciencias Exactas Fisicoquímicas y Naturales. Departamento de Química; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentin

In vitro studies of biofilm-forming Bacillus strains, biocontrol agents isolated from the maize phyllosphere

We aimed to assess how biofilm formation by three Bacillus isolates was affected by changes in temperature, water potential, growth media, time, and the combinations between these factors. The strains had been selected as potential biological control agents (BCAs) in earlier studies, and they were identified as B. subtilis and B. velezensis spp. through 16 rRNA sequencing and MALDI-TOF MS. Maize leaves (ML) were used as one of the growth media, since they made it possible to simulate the nutrient content in the maize phyllosphere, from which the bacteria were originally isolated. The strains were able to form biofilm both in ML and biofilm-inducing MSgg after 24, 48, and 72 h. Biofilm development in the form of pellicles and architecturally complex colonies varied morphologically from one strain to another and depended on the conditions mentioned above. In all cases, colonies and pellicles were less complex when both temperature and water potential were lower. Scanning electron microscopy (SEM) revealed that changing levels of complexity in pellicles were correlated with those in colonies. Statistical analyses found that the quantification of biofilm produced by the isolates was influenced by all the conditions tested. In terms of motility (which may contribute to biofilm formation), swimming and swarming were possible for all strains in 0.3 and 0.7% agar, respectively. A more in-depth understanding of how abiotic factors influence biofilm formation can contribute to a more effective use of these biocontrol strains against pathogens in the maize phyllosphere.Fil: Fessia, Alumine Soledad. Universidad Nacional de Río Cuarto. Facultad de Ciencias Exactas, Fisicoquímicas y Naturales. Departamento de Microbiología e Inmunología; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Córdoba; ArgentinaFil: Sartori, Melina Victoria. Universidad Nacional de Río Cuarto. Facultad de Ciencias Exactas, Fisicoquímicas y Naturales. Departamento de Microbiología e Inmunología; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Córdoba; ArgentinaFil: García, Daiana. Universidad Nacional de Rio Cuarto. Facultad de Cs.exactas Fisicoquímicas y Naturales. Departamento de Física; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Córdoba; ArgentinaFil: Fernandez, Luciana Andrea. Universidad Nacional de Río Cuarto. Facultad de Ciencias Exactas Fisicoquímicas y Naturales; Argentina. 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: Ponzio, Rodrigo Andrés. 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 Rio Cuarto. Facultad de Cs.exactas Fisicoquímicas y Naturales. Departamento de Física; ArgentinaFil: Barros, Germán Gustavo. Universidad Nacional de Río Cuarto. Facultad de Ciencias Exactas, Fisicoquímicas y Naturales. Departamento de Microbiología e Inmunología; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Córdoba; ArgentinaFil: Nesci, Andrea Verónica. Universidad Nacional de Río Cuarto. Facultad de Ciencias Exactas, Fisicoquímicas y Naturales. Departamento de Microbiología e Inmunología; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Córdoba; Argentin

Amplified singlet oxygen generation in metallated-porphyrin doped conjugated polymer nanoparticles

Abstract We report on the mechanism and efficiencies of singlet oxygen O2(1Δg) generation of nanoparticles (NP) of the conjugated polymer (CP) poly(9,9-dioctylfluorene- alt -benzothiadiazole) (F8BT) doped with platinum octaethylporphyrin (PtOEP) suspended in water. A detailed study of the photophysics of these NP, using stationary and time-resolved absorption and emission techniques, indicates that O2(1Δg) is generated by the triplet excited state of F8BT and not by that of PtOEP, as previously observed for other porphyrin doped CP NP. O2 (1Δg) quantum yields (ΦΔ) were measured by quantifying the characteristic phosphorescence of O2(1Δg) in the NIR region (∼1268 nm). It was found that incorporation of relatively small amounts of PtOEP to F8BT NP results in a significant increase of ΦΔ. NP containing 10% PtOEP (w/w) show a ΦΔ ∼ 0.24, which is 3 times larger than that observed for undoped F8BT NP, and larger than the reported for most water-soluble porphyrins. ΦΔ were also calculated from the oxidation rates ( v 0 ) of 3-[10-(2-carboxyethyl)anthracen-9-yl]propanoic acid (ADPA), a well-known chemical O2(1Δg) trap. Unexpectedly, this method was found to significantly overestimate the ΦΔ values due to the adsorption of ADPA on the surface of NP. The ADPA/NP adsorption process was characterized using a simple adsorption model yielding an (average) equilibrium constant of ∼8 × 103 M−1 and an (average) number of NP-binding sites of ∼14000. These results necessarily caution about the use of ADPA as a probe to evaluate ΦΔ in these NP systems. In addition, the interaction of F8BT NP with other anionic, cationic and zwitterionic dyes (dissolved in water) was studied. It was found that even at nano-molar concentrations all the dyes efficiently adsorb on the NP surface. This general and simple self-assembly strategy can be used to prepare superficially-dye-doped CP NP with potentially interesting technological applications.Instituto de Investigaciones Fisicoquímicas Teóricas y Aplicada

Study of energy transfer processes innanostructured organic materials

Los polímeros conjugados (PC) son materiales orgánicos semiconductores de gran relevancia debido a su aplicación en dispositivos electrónicos orgánicos tales como celdas solares, diodos emisores de luz, transistores de efecto campo, memorias moleculares. El modelo típico de la estructura electrónica de los PC considera que las excitaciones electrónicas (excitones tipo Frenkel) en cada cadena polimérica se localizan en segmentos relativamente cortos (de 5 a 15 monómeros) denominados cromóforos. Estos cromóforos actúan en gran medida de forma independiente (el acoplamiento electrónico entre los mismos es débil) de manera tal que una cadena de PC es vista como un sistema multi-cromofórico. Consecuentemente, el funcionamiento y desempeño de dispositivos electrónicos orgánicos basados en estos materiales depende en gran medida de procesos fotofísicos elementales de transferencia de energía (TE) que ocurren entre cromóforos y dopantes o impurezas presentes en la matriz polimérica.Asimismo, las nanopartículas de polímero conjugado (NPC) dopadas con colorantes son sistemas nanoestructurados de interés académico y tecnológico. El interés académico reside en que pueden fabricarse con parámetros controlados, como el tamaño, la cantidad y distribución de dopantes, lo cual habilita su uso como sistemas modelo para el estudio de procesos de TE confinados. El interés tecnológico se debe a que las NPC pueden ser utilizadas como: fotosensibiladores de especies reactivas de oxígeno (ERO) para fototerapias anticancerígenas y antimicrobianas; sensores fluorescentes de parámetros de interés biológico (por ej. concentración de oxígeno, pH, iones, temperatura, etc.) y dispositivos de marcación celular fluorescentes. En estas aplicaciones, la eficiencia y direccionalidad de la TE desde la nanopartícula hacia el dopante es un factor crítico que determina el desempeño del material.En esta tesis se desarrollaron NPC (dopadas y sin dopar) y se caracterizaron los procesos de TE intrapartícula utilizando técnicas espectroscopicas convencionales, mediciones de fluorescencia de partícula única, y modelado computacional. El modelo desarrollado simula procesos de TE utilizando el método Monte Carlo y considerando: difusión de la energía en la NPC, transferencia de energía a defectos (trampas) y transferencia de energía a dopantes. Mediante el modelado de mediciones experimentales, se determinó la influencia de diversos parámetros en el proceso de TE, tales como: la cantidad y ubicación de los dopantes y trampas, distancia de difusión del excitón, tamaño de partícula, etc.; El conocimiento adquirido puede ser utilizado para la optimización de NPC con aplicaciones específicas en fototerapias y sensado fluorescente.Como parte del trabajo de tesis, se construyó un microscopio óptico ultrasensible modular capaz de implementar alternadamente las siguientes técnicas de molécula/partícula individual: imágenes de fluorescencia de campo amplio, microscopía de fluorescencia de reflexión interna total (TIRFM, por sus siglas en inglés) y confocal; microscopía de fluorescencia de imagen espectral; imágenes de campo oscuro; medición de espectros de dispersión por campo oscuro; y determinación de distribuciones de diámetros hidrodinámicos por medición y análisis de trayectorias de partículas individuales (fluorescencia o campo oscuro).Por último, a partir de colaboraciones interdisciplinarias se evaluó la efectividad de NPCs desarrolladas para fotosensibilización de ERO en protocolos de terapia fotodinámica contra el cáncer.Conjugated polymers(CP) are organic semiconductor materials of great relevance due to their application in organic-electronic devices such as solar cells, light emit-ting diodes, field effect transistors, molecular memories. The typical model of CP’selectronic structure considers that the electronic excitations (Frenkel type excitons)in each polymer chain are located in relatively short segments (from 5 to 15 mo-nomers) called chromophores. These chromophores act largely independently (theirelectronic coupling is weak) so that a CP chain is viewed as a multi-chromophoricsystem. Consequently, the performance of organic-electronic devices based on thes ematerials depends to a large extent on elementary photophysical processes of energyt ransfer(ET) that occur between chromophores and dopant or impurities presentin the polymeric matrix. Likewise, conjugated polymer nanoparticles (CPN) doped with dyes are nanostructured systems of academic and technological interest. The academic interest is that they can be manufactured with controlled parameters, such as the size, quantityand distribution of dopants, which enables their use as model systems for the studyof confined ET processes. The technological interest is due to the fact that CPN can be used as: photosensitizers ofreactive oxygen species(ROS) for anticancer andantimicrobial phototherapies; fluorescent sensors of parameters of biological interest (e.g. concentration of oxygen, pH, ions, temperature, etc.) and fluorescent cellular marking devices. In these applications, the efficiency and directionality of ET from nanoparticle to dopant is a critical factor that determines the performance of the material. In this thesis, CPN (doped and undoped) were developed and the intraparti-cle ET processes were characterized using conventional spectroscopic techniques, single particle fluorescence measurements, and computational modeling. The deve-loped model simulates ET processes using the Monte Carlo method and considering diffusion of energy in the CPN, transfer of energy to defects (“traps”) and transferof energy to dopants. By modelling experimental measurements, the influence ofvarious parameters on the ET process were determined, such as: the amount andlocation of the dopants and traps, exciton diffusion length and particle size. The knowledge obtained can be used for the optimization of CPN with specific applica-tions in phototherapy and fluorescent sensing. As part of the thesis work, a modular ultrasensitive optical microscope was constructed, that is capable of implementing the following single molecule/particle techniques: fluorescence imaging (wide-field, total internal reflection fluorescence microscopey (TIRFM), confocal); spectral imaging; dark-field imaging; dark-fieldscattering spectroscopy; and determination of hydrodynamic diameter distributionsby measurement and analysis of trajectories of individual particles (fluorescence ordark field). Finally, through interdisciplinary collaborations, the effectiveness of CPN deve-loped for ROS photosensitization in photodynamic therapy protocols against cancer was evaluated.Fil: Ponzio, Rodrigo Andrés. 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; Argentin

The Therapeutic Revolution of Conjugated Polymer Nanoparticles in Photodynamic Therapy and Photodynamic Inactivation

Compared to traditional anticancer and antimicrobial therapies, photodynamic therapy (PDT) and photodynamic inactivation (PDI) arise as improved treatment tools due to their highly effective, non-invasive and localized therapeutic action. These therapies simultaneously combine three elements: i) photosensitizer (PS), ii) light and iii) molecular oxygen to produce reactive oxygen species (ROS). These oxygen species can produce biomolecular damage that leads to eukaryotic and prokaryotic cell death. Moreover, nanotechnology has been used for light-mediated anticancer and antibacterial strategies to overcome inherent limitations of small molecule PSs, such as poor solubility in biological media, nontargeted delivery, and inefficient photoinduced generation of ROS. In this sense, conjugated polymer nanoparticles (CPNs) have emerged as advanced PSs used in PDT and PDI treatments. Conjugated polymers (CP) are organic macromolecules formed by a series of repetitive monomers concatenated together by a succession of single and double (or triple) bonds alternated along the chain. The polymer main chain has segments of variable length where the delocalization of the π electrons is preserved acting as “quasi-chromophores.” CPNs are formed by folding/collapsing of CP hydrophobic chains in a poor solvent (water) to form nanoaggregates. These nanoaggregates act as densely packed multichromophoric systems with exceptional light harvesting and (intraparticle) energy transfer capabilities which can lead to efficient photosensitized formation of ROS when effectively exploited. Additionally, CPNs have a number of properties which are highly desirable for PDT, PDI and theranostics applications, such as small size (10-50 nm) with narrow distribution, nearly null cytotoxicity, high fluorescence brightness, large absorption coefficients of one and twophotons, and easily tuned optical and photochemical properties by the incorporation of molecular dopants. A brief review of the literature shows that CPNs have been increasingly used as advanced PSs for cell labeling, anticancer treatment (PDT), and bacterial inactivation (PDI). This chapter aims to summarize recent advances, mainly from our laboratory, on the development of CPNs as advanced PSs for PDT and PDI applications.Fil: Ibarra, Luis Exequiel. Universidad Nacional de Río Cuarto. Facultad de Ciencias Exactas Fisicoquímicas y Naturales. Instituto de Biotecnología Ambiental y Salud - Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Córdoba. Instituto de Biotecnología Ambiental y Salud; ArgentinaFil: Martinez, Sol Romina. 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: Ponzio, Rodrigo Andrés. 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: Palacios, Rodrigo Emiliano. 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

Effects of different light wavelengths on Bacillus subtilis and Bacillus velezensis, two biocontrol agents isolated from the maize phyllosphere

In previous studies, two strains isolated from the maize phyllosphere were identified as Bacillus subtilis (EM-A7) and Bacillus velezensis (EM-A8) and selected as potential biocontrol agents against Exserohilum turcicum. This study aimed to assess the ability of EM-A7 and EM-A8 to form biofilm and have antagonistic activity under varying light conditions. LED sources were custom-designed so that each corresponded to a given spectrum at a specific photosynthetically active photon flux density. Significant differences were observed in growth parameters (generation time and constant growth rate) under different LED sources. Blue light inhibited the growth of both strains. Red increased k rate in EM-A8, while the g values increased in EM-A7. Red and white light generally increased biofilm formation, and blue light inhibited it. EM-A7 and EM-A8 significantly reduced their ability to swim under blue LED, but it was not affected by red, green, or white light. The ability to swarm was negatively affected. Fungal growth decreased significantly compared to the control when the bacterium growing on the same plate had been previously incubated under red and white light or in the dark. These results indicate that different light wavelengths clearly influenced the aspects assessed in B. subtilis and B. velezensis, with the effects of blue light being overall negative and those of red and white overall positive. Given that, all these factors can be important for the establishment and survival of Bacillus strains on leaves, as well as for their effectiveness against pathogens, light could be a significant factor to consider in the design of biocontrol strategies.Fil: Fessia, Alumine Soledad. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentina. Universidad Nacional de Río Cuarto. Facultad de Ciencias Exactas, Fisicoquímicas y Naturales. Departamento de Microbiología e Inmunología; ArgentinaFil: Ponzio, Rodrigo Andrés. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentina. Universidad Nacional de Río Cuarto. Facultad de Ciencias Exactas Fisicoquímicas y Naturales. Departamento de Química y Física; ArgentinaFil: Arcibia, Luciana. Universidad Nacional de Río Cuarto. Facultad de Ciencias Exactas, Fisicoquímicas y Naturales. Departamento de Microbiología e Inmunología; Argentina. Universidad Nacional de Río Cuarto. Facultad de Ciencias Exactas Fisicoquímicas y Naturales. Departamento de Microbiología e Inmunología. Cátedra de Ecología Microbiana; ArgentinaFil: Barros, Germán Gustavo. Universidad Nacional de Río Cuarto. Facultad de Ciencias Exactas, Fisicoquímicas y Naturales. Departamento de Microbiología e Inmunología; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; ArgentinaFil: Nesci, Andrea Verónica. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentina. Universidad Nacional de Río Cuarto. Facultad de Ciencias Exactas, Fisicoquímicas y Naturales. Departamento de Microbiología e Inmunología; Argentin

Crosslinked polymer nanoparticles containing single conjugated polymer chains

Conjugated polymer nanoparticles are widely used in fluorescent labeling and sensing, as they have mean radii between 5 and 100 nm, narrow size dispersion, high brightness, and are photochemically stable, allowing single particle detection with high spatial and temporal resolution. Highly crosslinked polymers formed by linking individual chains through covalent bonds yield high-strength rigid materials capable of withstanding dissolution by organic solvents. Hence, the combination of crosslinked polymers and conjugated polymers in a nanoparticulated material presents the possibility of interesting applications that require the combined properties of constituent polymers and nanosized dimension. In the present work, F8BT@pEGDMA nanoparticles composed of poly (ethylene glycol dimethacrylate)(pEGDMA; a crosslinked polymer) and containing the commercial conjugated polymer poly(9,9-dioctylfluorene-alt-benzothiadiazole)(F8BT) were synthesized and characterized. Microemulsion polymerization was applied to produce F8BT@pEDGMA particles with nanosized dimensions in a ∼25% yield. Photophysical and size distribution properties of F8BT@pEDGMA nanoparticles were evaluated by various methods, in particular single particle fluorescence microscopy techniques. The results demonstrate that the crosslinking/polymerization process imparts structural rigidity to the F8BT@pEDGMA particles by providing resistance against dissolution/disintegration in organic solvents. The synthesized fluorescent crosslinked nanoparticles contain (for the most part) single F8BT chains and can be detected at the single particle level, using fluorescence microscopy, which bodes well for their potential application as molecularly imprinted polymer fluorescent nanosensors with high spatial and temporal resolution.Fil: Ponzio, Rodrigo Andrés. 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: Marcato, Yesica L.. Universidad Nacional de Río Cuarto. Facultad de Ciencias Exactas Fisicoquímicas y Naturales. Departamento de Química; ArgentinaFil: Gomez, María Lorena. 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: Waiman, Carolina Vanesa. 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: Chesta, Carlos Alberto. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Córdoba; Argentina. Universidad Nacional de Río Cuarto. Facultad de Ciencias Exactas Fisicoquímicas y Naturales. Departamento de Química; ArgentinaFil: Palacios, Rodrigo Emiliano. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Córdoba; Argentina. Universidad Nacional de Río Cuarto. Facultad de Ciencias Exactas Fisicoquímicas y Naturales. Departamento de Química; Argentin

Ultraviolet light–assisted synthesis of nanostructured carbon materials for supercapacitor electrodes by using zinc oxide structures as template and catalyst

Different kinds of highly porous nanostructured carbon (xerogels) were obtained by a new synthetic strategy based on surface-driven polymerization of resorcinol–formaldehyde resin in the presence of zinc oxide (ZnO) nanostructures. The synthesis method involved spatially confined polycondensation of resorcinol with formaldehyde in the presence of ZnO nanostructures, which act as a scaffold as well as a catalyst assisted by ultraviolet (UV) light irradiation. Using this method, two different carbon-based nanomaterials composed of ZnO nanostructures coated with carbon were prepared. The regulation of synthesis parameters, including monomer concentration and UV exposition time, leads to the synthesis of different porous materials, as was evidenced by scanning electron microscopy and transmission electron microscopy images. Electrochemical characterization of the prepared materials showed specific capacities up to 140 F g−1, as well as high charge/discharge rate. Once an electrode is integrated in an experimental capacitor, the material exhibits an electrochemical operative window up to 1.8 V in aqueous media, with a specific energy density of 23 Wh/kg and a power density of 7.3 × 103 W/kg of active material. Graphical Abstract: Schematic representation of light-assisted synthesis of carbon nanomaterials using ZnO structures as catalysts/template, showing the principal stages of the process.Fil: Ponzio, Rodrigo Andrés. 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: Coneo Rodriguez, Rusbel. 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: Mondino, Tomas Miguel. 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: Moreno, Mario Sergio Jesus. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnología. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnología - Nodo Bariloche | Comisión Nacional de Energía Atómica. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnología. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnología - Nodo Bariloche; ArgentinaFil: Planes, Gabriel Angel. 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

Sweet light o' mine: Photothermal and photodynamic inactivation of tenacious pathogens using conjugated polymers

Each year a rising number of infections can not be successfully treated owing to the increasing pandemic of antibiotic resistant pathogens. The global shortage of innovative antibiotics fuels the emergence and spread of drug resistant microbes. Basic research, development, and applications of alternative therapies are urgently needed. Since the 90´s, light-mediated therapies have promised to be the next frontier combating multidrug-resistance microbes. These platforms have demonstrated to be a reliable, rapid, and efficient alternative to eliminate tenacious pathogens while avoiding the emergence of resistance mechanisms. Among the materials showing antimicrobial activity triggered by light, conjugated polymers (CPs) have risen as the most promising option to tackle this complex situation. These materials present outstanding characteristics such as high absorption coefficients, great photostability, easy processability, low cytotoxicity, among others, turning them into a powerful class of photosensitizer (PS)/photothermal agent (PTA) materials. Herein, we summarize and discuss the advances in the field of CPs with applications in photodynamic inactivation and photothermal therapy towards bacteria elimination. Additionally, a section of current challenges and needs in terms of well-defined benchmark experiments and conditions to evaluate the efficiency of phototherapies is presented.Fil: Ponzio, Rodrigo Andrés. 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: Ibarra, Luis Exequiel. Universidad Nacional de Rio Cuarto. Facultad de Cs.exactas Fisicoquimicas y Naturales. Instituto de Biotecnologia Ambiental y Salud. - Consejo Nacional de Investigaciones Cientificas y Tecnicas. Centro Cientifico Tecnologico Conicet - Cordoba. Instituto de Biotecnologia Ambiental y Salud.; ArgentinaFil: Achilli, Estefanía Edith. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata. Instituto Multidisciplinario de Biología Celular. Grupo Vinculado al IMBICE - Grupo de Biología Estructural y Biotecnología - Universidad Nacional de Quilmes - GBEyB | Provincia de Buenos Aires. Gobernación. Comisión de Investigaciones Científicas. Instituto Multidisciplinario de Biología Celular. Grupo Vinculado al IMBICE - Grupo de Biología Estructural y Biotecnología - Universidad Nacional de Quilmes - GBEyB | Universidad Nacional de La Plata. Instituto Multidisciplinario de Biología Celular. Grupo Vinculado al IMBICE - Grupo de Biología Estructural y Biotecnología - Universidad Nacional de Quilmes - GBEyB; ArgentinaFil: Odella, Emmanuel. 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: Chesta, Carlos Alberto. 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, Sol Romina. 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: Palacios, Rodrigo Emiliano. 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

Exciton diffusion, antenna effect, and quenching defects in superficially dye-doped conjugated polymer nanoparticles

Energy transfer (ET) in conjugated polymer nanoparticles (CPNs) is a critical process that affects the performance of these materials in diverse applications such as biological−chemical− physical sensing, imaging, photovoltaics, and phototherapy. Herein, we performed an in-depth study of ET in the CPNs of poly(9,9dioctylfluorene-altbenzothiadiazole) (F8BT) superficially doped with well-controlled amounts of rhodamine B (RhB) dye using a combined experimental and theoretical approach. In these particles, the conjugated polymer acts as the excitation energy donor, whereas adsorbed dye molecules and non-emissive quenching defect sites (Q) act as energy acceptors. Fitting of simulated polymer emission to experimental data provided the intrinsic exciton diffusion length (Ld = 8.6 nm) of the polymer and the mean number of quenching defects per particle (ρQ = 1.56 × 10−2 defects/nm2). Importantly, results provide for the first time sound evidence indicating that quenching defect centers are superficially, rather than volumetrically, distributed in these CPNs. The so-called antenna effect (AE), a parameter frequently used to characterize the ET process in donor−acceptor multichromophoric systems, was also calculated. The AE in these CPNs takes a maximum value of ∼40, which compares well with the values reported for similar systems. The developed model (and associated computational Python code) represents a significant improvement over previous models/codes by correcting inconsistencies and successfully simulating ET processes in dye-doped CPNs taking into account: exciton diffusion, ET to non-emissive quenching defect centers, ET to dye dopants, spatial distribution of dyes and defects within CPNs, and individual particle excitation probability among other parameters. The model calculates the ensemble-averaged, time-resolved, and time-averaged emission intensity of CPNs and dye dopants for specific CPN size distributions, allowing for direct comparison with experimental bulk measurements. We envisage that the presented improvements in both the theoretical model and the experimental strategy will prove useful in the study and design of new dye-doped CPNs for practical applications.Fil: Ponzio, Rodrigo Andrés. 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; ArgentinaFil: Spada, Ramiro 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; Argentina. Universidad Nacional de Río Cuarto. Facultad de Ciencias Exactas Fisicoquímicas y Naturales; ArgentinaFil: Wendel, Ana Belén. 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; ArgentinaFil: Forcone, María Virginia. 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; ArgentinaFil: Stefani, Fernando Daniel. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Parque Centenario. Centro de Investigaciones en Bionanociencias "Elizabeth Jares Erijman"; Argentina. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Departamento de Física; ArgentinaFil: Chesta, Carlos Alberto. 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; ArgentinaFil: Palacios, Rodrigo Emiliano. 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; Argentin