Razvili smo elektrokemijski senzor za enkratno uporabo za detekcijo plinastega formaldehida. Senzor je sestavljen iz tiskanega tri-elektrodnega sistema modificiranega s hidrazinijevim poliakrilatom, ki smo ga sintetizirali z namenom, da služi hkrati kot akumulacijski / derivatizacijski medij za plinasti formaldehid in kot polielektrolit, ki omogoča voltametrične meritve. Senzor je izkazoval linearen odziv v preiskovanem koncentracijskem območju 4 - 16 ppm plinastega formaldehida v kombinaciji s 120 min akumulacije. Pri daljših časih akumulacije je bilo možno detektirati tudi nižje koncentracije formaldehida. Nadaljnji razvoj takšnih senzorjev lahko vodi k njihovi potencialni uporabi na pomembnih področjih klinične diagnostike (aldehidi v izdihanem zraku kot znanilci pljučnega raka), ohranjanja kulturne dediščine (detekcija plinastih aldehidov kot znanilcev pričetka razpada umetniških artefaktov iz umetnih mas) in okoljskega monitoringa.
COBISS.SI-ID: 5949210
Predstavili smo študijo tankoslojne bizmutove elektrode (BiFE), pri manj kislih pogojih, za anodno stripping voltametrično merjenje Zn(II) v kompleksnem organskem vzorcu, in sicer v mediju celične kulture, ki vsebuje ZnO nanodelce. BiFE je bila pripravljena na in-situ način, na osnovni elektrodi iz steklastega ogljika, v raztopini 0,1 mol/L piperazin-N,N’-bis(2-etansulfonske kisline) (PIPES) in 0,1 mol/L KNO3 kot elektrolita s pH 6,5, v prisotnosti raztopljenega kisika. V modelni raztopini (v odsotnosti medija celične kulture in ZnO nanodelcev) je BiFE izkazovala dober linearen odziv v preiskovanem koncentracijskem območju od 10 do 100 µg/L Zn(II) z r2 0,994, spodnjo mejo zaznave (LOD) 0,14 µg/L Zn(II) v povezavi s samo 120 s akumulacije in dobro ponovljivost (1,7 %). Po dodatku medija celične kulture se je signal za Zn(II) znižal za ca. 64 %, kljub temu pa je BiFE še vedno izkazovala odličen linearen odziv v enakem koncentracijskem območju, torej od 10 do 100 µg/L Zn(II) z r2 0,999, LOD 0,15 µg/L Zn(II) po 120 s akumulacije in zadovoljivo ponovljivost (3.0 %). Na koncu je bila uporaba BiFE uspešno prikazana z merjenjem Zn(II) v mediju celične kulture, ki je vseboval 5 mg/L ZnO nanodelcev, v okviru nanotoksikološke študije.
COBISS.SI-ID: 5997082
Predstavili in preučevali smo nanostrukturirano tankoslojno bizmutovo elektrodo (nsBiFE) za anodno stripping voltametrično detekcijo sledov ionov (težkih) kovin. nsBiFE smo pripravili na ex-situ način na osnovni elektrodi iz steklastega ogljika z uporabo multi-pulznega galvanostatskega depozicijskega protokola. Preiskali in optimizirali smo več pomembnih parametrov, kot so sestava modifikacijske raztopine, pulzni depozicijski tok, trajanje pulza (pulzni depozicijski čas in relaksacijski čas) itd. nsBiFE je izkazovala odlično občutljivost skupaj z dobro izraženima in ponovljivima signaloma za oba testna analita (Cd(II) in Pb(II)) ter nizek prispevek ozadja. Senzor se je odlikoval z dobrim linearnim odzivom v preiskovanem koncentracijskem območju od 20 do 100 µg/L, z nizkimi spodnjimi mejami zaznave, in sicer 0.4 µg/L za Cd(II) in 0.1 µg/L za Pb(II) pri 300 s akumulacije, ter z dobro ponovljivostjo z RSD 5.1 % za Cd(II) in 3.8 % za Pb(II).
COBISS.SI-ID: 6198298
Delce na osnovi iridija, kot najobetavnejše elektrokatalizatorje pri protonsko prevodnih membranskih elektrolizerjih, smo preiskovali s presevno elektronsko mikroskopijo (TEM) in s povezavo elektrokemijske pretočne celice z on-line elementnim masnim spektrometrom z vzbujanjem v induktivno sklopljeni plazmi (ICPMS). Izvedene so bile tudi študije z rotirajočo tankoslojno disk elektrodo (RDE), s presevno in vrstično elektronsko mikroskopijo z metodo identične lokacije (IL-TEM in IL-SEM) ter z rentgensko absorpcijsko spektroskopijo (XAS). Izredno občutljivi on-line časovno- in napetostno-razločeni profili elektrokemijskega raztapljanja so razkrili, da se iridijevi delci raztapljajo že pri nižjih napetostih kot pa se prične reakcija razvijanja kisika (OER), verjetno zaradi procesov povezanih s površinsko oksidacijo in redukcijo iridija, oz. prehodnega raztapljanja. Termično pripravljeni IrO2 delci rutilnega tipa (T-IrO2) so občutno stabilnejši in manj aktivni v primerjavi s pripravljenimi kovinskimi (A-Ir) in elektrokemijsko obdelanimi (E-Ir) analogi. Zanimivo pa je, da pri OER pogojih E-Ir delci izkazujejo boljšo stabilnost in aktivnost zaradi spremenjenega mehanizma korozije, kjer je nastajanje nestabilne zvrsti Ir()IV) ovirano. Zaradi povečane in trajajoče OER zmogljivosti bi bili lahko elektrokemijsko pred-oksidirani E-Ir delci kot možni najboljši izbor med elektrokatalizatoji pri izboljšavi sestavov za nizkotemperaturno elektrokemijsko pridobivanje vodika, t.j. pri protonsko prevodnih membranskih elektrolizerjih.
COBISS.SI-ID: 6203674
Pulzni laserski instrumenti za elementno oslikovanje s sklopljeno tehniko laserska ablacija-elementna masna spektrometrija (LA-ICP-MS) postajajo zelo dovršeni, z visoko časovno natančnostjo in precizno gostoto izsevane energije. Vseeno pa lahko med 2D elementnim oslikovanjem ustvarimo neželene oslikovalne artefakte, v primeru da sta hitrost ponavljanja strelov (LA) in vzorčevalna frekvenca sekvenčnega ICP-MS instrumenta nesinhronizirani. To povzroči interferenčne vzorce, ki v obliki valov na elementnih slikah kvarijo njihovo kakovost. V članku opisujemo simulacijske pristope k raziskovanju vzrokov za nastanek interferenčnih vzorcev (spletanje) pri načinu kontinuirnega oslikovanja in načine preprečevanja le-teh. Simulacije smo podprli z realnimi eksperimenti LA-ICP-MS oslikovanja vzorca homogenega standardnega referenčnega stekla.
COBISS.SI-ID: 6321178
V tem delu uporabljamo SSIM (indeks strukturne podobnosti ) kot orodje za optimizacijo zaznavne kakovosti elementnega bio-oslikovanja s kontinuirnim 2D LA-ICP-MS skeniranjem. Takšen koncept pa ni omejen le na LA-ICP-MS (bio)oslikovanje in ga je mogoče uporabiti tudi za druge masno spektrometrične oslikovalne tehnike. Indeks ovrednoti razlike med popačeno in referenčno sliko na podlagi parametrov slike, kor so luminanca, kontrast in šum. Ker referenčne slike običajno niso na voljo, smo razvili simulacijski protokol, ki poljubno referenčno sliko virtualno izpostavi enakim popačenjem, kot jih ustvarja oslikovalni LA-ICP-MS sistem. Način popačenja (zameglitev in šum) smo eksperimentalno ugotovili z linijskim skeniranjem preko roba pripravljenega modela iz želatine, ki ponazarja bio-materiale. Popačene slike smo tvorili s predhodno razvitimi računalniškimi simulacijskimi postopki, kar omogoča objektivno oceno kvalitete slike z SSIM. Potencialno uporabnost tega pristopa za optimizacijo elementne slike smo prikazali za različne pogoje LA-ICP-MS elementnega oslikovanja.
COBISS.SI-ID: 6351642
Znano je, da obarvani nitrokateholi sekundarno nastajajo v ozračju, in sicer predvsem ponoči ob pogojih povišane vlažnosti. Prav to dejstvo jih vsaj na videz oddaljuje od klasične radikalske kemije ozračja. Zato smo proučevali zanimivo vlogo HNO2 (katalitično in oksidativno) pri transformacijah pomembnega aromatskega onesnaževala 3-metilkatehola (3MC) v vodnih raztopinah pod pogoji, ki so tipični za ozračje. V temi so možne tri poti nitriranja 3MC do 3-metil-5-nitrokatehola in 3-metil-4-nitrokatehola, ki so odvisne od reakcijskih pogojev. Za najpomembnejšo pot se je, skladno z opažanji na terenu, izkazal neradikalski mehanizem, kjer HNO2 direktno sodeluje v zaporednih reakcijah oksidacije in konjugirane adicije. Takšno dvostopenjsko nitriranje je najbolj izrazito pri pH okrog pKa HNO2, ki je sicer tipičen za aerosole v ozračju, in je zmerno odvisno od temperature. V bolj kislih medijih na pomembnosti pridobita ostali dve poti nitriranja; oksidativno aromatsko nitriranje (elektrofilna reakcija) in rekombinacija radikalskih zvrsti (konvencionalna kemija ozračja). Predvidena življenjska doba 3MC v ozračju ob upoštevanju zgolj prvega mehanizma pri danih pogojih (2,4 dni pri pH 4,5 in 25°C) je več kot 3-krat krajša kot pri ostalih dveh poteh nitriranja. Poudarili smo pomen neradikalsnke reakcije oksidacije-konjugirane adicije katehola za nastanek sekundarnih obarvanih nitroaromatov v ozračju ponoči, še posebej na onesnaženih področjih z visokimi koncentracijami NOx in relativno kislimi aerosoli (pH okrog 3). Izsledki te študije bodo bistveno doprinesli k razvoju atmosferskih modelov.
COBISS.SI-ID: 6426650
Naše trenutno razumevanje pomena površinsko aktivnih snovi (PAS) v delcih v ozračju na nastajanje oblakov je omejeno, saj ne poznamo njihove porazdelitve po velikostnih frakcijah. PAS namreč znižujejo površinsko napetost zračnih kapljic med procesom aktivacije v oblak. Tu poročamo o prvih sezonskih koncentracijah PAS po velikostnih frakcijah delcev iz ozračja. Da bi ocenili vpliv porazdelitve PAS po heterogeni mešanici dispergiranih delcev v zraku na aktivacijo in rast oblakov, smo vpeljali koncept aktivnosti surfaktantov in razvili novo parametrizacijo; definirali smo faktor aktivnosti surfaktantov, ki nam je omogočil, da smo netipične eksperimentalne podatke pretvorili v parametre, ki smo jih lahko uporabili pri računskem simuliranju nastanka oblakov. Ta del študije smo izvedli v sodelovanju s kolegi iz nemškega inštituta za raziskave ozračja TROPOS, s katerimi smo v zadnjem obdobju ponovno vzpostavili tesno sodelovanje. Rezultati študije kažejo, da lahko znižanje površinske napetosti med aktiviranjem oblaka, ki ga povzročijo PAS, bistveno vpliva na število nastalih kapljic v oblaku. S tem odkrivamo pomen porazdelitve PAS v aerosolskih delcih različnih velikosti na nastanek oblakov in hkrati opozarjamo, da lahko sorodni podatki, ki bi jih pridobili iz ekstraktov PM2.5 ali PM10 frakcij aerosolov iz ozračja, pripeljejo do napačnih zaključkov v zvezi z rastjo kapljic v oblaku, saj je za pomembno masno frakcijo supermikronskih delcev, ki kot kažemo ne vplivajo pomembno na aktivacijo oblaka, značilen primanjkljaj PAS.
COBISS.SI-ID: 6426394
Nastanek obarvanih nitrofenolov v okolju še vedno spremlja veliko neznank. Nitriranje biološko in okoljsko pomembnega gvajakola (2-metoksifenol) smo proučevali v vodni raztopini pod milimi pogoji (zunanje temperature, pH 4.5). Nekatere rezultate teh raziskav smo že objavili v uglednih revijah (Sci. Rep. 2015, Environ. Sci. Technol. 2015), v tem delu pa povzemamo/potrjujemo izsledke predhodnih študij in jih nadgrajujemo z novimi spoznanji. Tokrat smo modelirali temperaturno odvisne eksperimente in vse skupaj povezali z izčrpnimi ab initio izračuni, ki so nam dali aktivacijske energije v modelu predpostavljenih reakcijskih poti. Izpostavili smo pomen temnih neradikalskih reakcijskih poti, ki vključujejo dušikovo(III) kislino (HNO2) in peroksidušikovo(III) kislino (HOONO). Pokazali smo, da je mehanizem oksidacije s HOONO neradikalski in predvidoma poteka z nitronijevimi ioni (NO2+). S kvantnimi izračuni na MP2/6 31++g(d,p) nivoju smo pokazali, da NO2• lahko odcepi kisel fenolni vodik, nastali arilni radikal pa lahko v protičnem topilu naprej reagira s HNO2 do OH• in nitriranih aromatskih produktov (po dodatnem koraku oksidacije). Proučevana kemija je posebej pomembna za razumevanje staranja vlažnih aerosolov v ozračju ponoči, njen pomen pa je vredno raziskati tudi v plinasti fazi ozračja. Rezultati raziskave so neposredno uporabni pri modeliranju količine toksičnih nitroaromatskih onesnaževal in nastanka rjavega ogljika v ozračju ter z njim povezanega vliva na albedo Zemlje in podnebne spremembe.
COBISS.SI-ID: 6519834
Razvili smo novo, enostavno metodo za sintezo biokompatibilnih kompozitov, sestavljenih iz 50% celuloze (CEL), 50% keratina (KER) in srebra v obliki ionskih Ag(I) ali kovinskih Ag(0) nanodelcev (NPs). Raztopino [CEL+KER] smo pripravili v ionski tekočini [BMIm+Cl-], ki smo ji med raztapljanjem dodali srebrov klorid. Pridobili smo kompozitne materiale s srebrovimi nanodelci Ag(I) ali s kovinskimi Ag(0) po redukciji z NaBH4. S spektroskopskimi meritvami (FTIR, XRD in SEM) smo potrdili vsebnost in homogeno porazdelitev CEL in KER v kompozitih. Praškovna XRD in SEM pa sta potrdili homogeno porazdelitev srebra v obliki Ag(I) NPs velikosti (27 ± 2) nm ali Ag(0) NPs velikosti (9 ± 1) nm. Obe vrsti kompozitov sta pokazali antibakterijsko delovanje proti različnim bakterijam, kot npr. Escherichia coli, Staphylococus aureus, Pseudomonas aeruginosa, proti meticilinu odporni Staphylococus aureus (MRSA) in proti ankomicinu odporni Enterococus faecalis (VRE), ki je bilo učinkovitejše pri kompozitih z višjo vsebnostjo srebra. Pri enaki vsebnosti srebra je kompozit [CEL+KER+Ag(I) NPs] pokazal večjo antibakterijsko aktivnost kot [CEL+KER+Ag(0) NPs]. Z visoko občutljivo tehniko optotermične spektrometrije na osnovi toplotnih leč, ki smo jo razvili sami, smo lahko potrdili, da se srebro Ag(0) s kompozitov [CEL+KER+Ag(0) NPs] ne sprošča v raztopino. To pomeni, da antibakterijsko delovanje izvira iz Ag(0) vezanega na kompozitu. Tako Ag(I) NPs kot Ag(0) NPs so pokazali visoko toksičnost za humane fibroblaste pri višjih vsebnostih ()0,72 mmol). Do koncentracij 0,48 mmol pa je sicer za fibroblaste manj toksični kompozit [CEL+KER+Ag(0) NPs] pokazal biokompatibilnost do fibroblastov, obenem pa ohranil antimikrobno aktivnost proti E. coli, S. aureus, P. aeruginosa, MRSA in VRE. Rezultati potrjujejo, da imajo [CEL+KER+Ag(0) NPs] kompoziti potrebne lastnosti za učinkovito zaščito in zdravljenje okuženih ran.
COBISS.SI-ID: 4588539