Os autores agradecer o apoio financeiro do departamento de química e engenharia biológica (Universidade de Sheffield) e o EPSRC (EP/L017059/1 e EP/P006892/1).

1. preparação de soluções de Precursor (e soluções encapsulante opcional)
<ol><li>Em um recipiente de plástico de 180 mL, medir 1,5 mmol de silicato de sódio penta-hidratado (318,2 mg) e dissolver em 20 mL de água desionizada.</li>
	<li>Da mesma forma, em um segundo recipiente, medir 0,25 mmol de hexamina pentaethylene (PEHA, 58,1 mg) e dissolver em 20 mL de água desionizada.<ol>
<li>Ao usar a alternativa amina-contendo compostos , por exemplo,dietilenotriamina (DETA) ou triethylenetetraamine (Roberta), certifique-se de que a proporção de toupeira Si:N total permanece constante em 1 (ou seja, correspondente a 0,5 mmol de DETA ou 0,375 mmol de Roberta em o procedimento descrito)15.</li>
		<li>Quando usando amina polimérica aditivos por exemplo,poly(ethyleneimine) (PEI) ou poly(allylamine hydrochloride) (PAH), manter uma concentração de 1 mg/mL (volume de reação final)15. Atenção: Lidar com essas aminas somente dentro de uma coifa, como eles são corrosivos ou tóxicos em suas formas puras (especialmente como vapores).</li>
	</ol>
</li>
	<li>Para executar em situ encapsulamento durante a síntese, dissolver uma massa pré-determinada de proteína (aqui 50 mg de albumina de soro bovino, BSA) em 5 mL de água desionizada. Subtrai essa quantidade de água do volume de água desionizada para ser usado para a dissolução de silicato de sódio penta-hidratado.<ol>
<li>Para facilitar a dissolução de proteína, sem alterar sua estrutura, uma vez misturada com água deionizada, tampar o recipiente e armazenar a 4 ° C. Checar o progresso de dissolução, de preferência sem mexendo ocasionalmente.</li>
	</ol>
</li>
</ol>2. sílica síntese
<ol><li>Combine as soluções de silicato de sódio penta-hidratado e PEHA em um do contêiner de 180 mL e adicionar água desionizada para fazer a final solução volume 41 mL (ou 46 se em situ encapsulamento é omitido).</li>
	<li>Coloque a mistura recém-preparado de silicato de sódio e PEHA soluções no topo de uma placa de agitador, adicionando uma barra de agitador para fornecer uma mistura consistente.</li>
	<li>Este vaso, suspender uma sonda de pH e gravar o pH inicial.<ol>
<li>Nesta fase, opcionalmente, remova um 750 alíquota µ l da mistura inicial para posterior determinação da concentração inicial [Si] usando o ensaio espectrofotométrico do azul de molibdênio, como descrito no passo 8.1.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Iniciar a síntese, adicionando uma quantidade pré-determinada de 1 M de HCl, calculado da forma da Figura 1e observar a evolução imediata de turbidez (ver Figura 2)</li>
	<li>Assim que acabou-se a adição de ácido, adicionar a solução encapsulante (se houver) tão rapidamente quanto possível. Nota: O volume final, dado estas quantidades é 50 mL da mistura de reação total, levando a concentrações de Si e N de 30mM. Isto pode ser escalado como desejado multiplicando todos acima quantidades por uma quantidade constante.</li>
	<li>Gravar o pH depois de 5 min para determinar a conclusão de reação; Certifique-se de que o pH é 7 ± 0,05.</li>
</ol>3. ácida eluição dos materiais
<ol><li>Modifica a composição de sílica produzida após a reação chegou a conclusão (ou como uma coalhada como feita pelo resuspending uma amostra anterior sintetizada de sílica) pela adição de mais ácido.</li>
	<li>Se resuspending sílica, mistura de sílica de Bioinspirada preparada como aproximadamente 150 mg com 100 mL de água deionizada em um recipiente de plástico de 180 mL e coloque no topo de uma placa de agitador.</li>
	<li>Uma vez que a suspensão é bem misturada, suspenda uma sonda de pH no vaso.</li>
	<li>Titula-se em mais de HCl até pH desejado (entre 7 e 2) foi alcançado e permite estabilizar para ca. 1 min.</li>
	<li>Espere uma mais 5 min para garantir que o sistema está totalmente equilibrado e prossiga para isolar o silicone sólido.</li>
</ol>4. sílica separação e secagem
<ol><li>Decante a suspensão de sílica Bioinspirada para tubos de centrífuga de 50 mL.</li>
	<li>Centrifugar a suspensão de 5.000 g durante 15 minutos.</li>
	<li>Remova o sobrenadante após a centrifugação e armazenamento para posterior análise (por exemplo, ensaio de Bradford, veja abaixo). Encher os tubos de centrífuga com água desionizada e ressuspender a sílica usando um misturador do vortex.</li>
	<li>Repeti a centrifugação, armazenamento de sobrenadante e re-suspensão duas vezes.</li>
	<li>Após a centrifugação final, remover o sobrenadante e raspar a sílica em um cadinho de cerâmico.</li>
	<li>Seca em estufa durante a noite a 85 ° C.<ol>
<li>Se encapsulamento tiver sido feita, use uma instalação de liofilização ou um forno operando sob vácuo para evitar a desnaturação de proteínas.</li>
	</ol>
</li>
</ol>5. produção de molibdênio azul reagente (MBR) para determinação de [Si]
<ol><li>Para um balão aferido de 1 L plástico, adicione 8 tetra de molibdato de amónio mmol (10 g) em uma hotte.</li>
	<li>Isso dissolva em 500 mL de água desionizada sob agitação.</li>
	<li>Acidificar a solução adicionando cuidadosamente 60 mL de solução de HCl de 10 M.</li>
	<li>Ajustar o volume final para 1 L.</li>
</ol>6. produção de sulfato de pará-aminofenol agente redutor (RA) para determinação de [Si]
<ol><li>Coloque um balão volumétrico de 500 mL vidro num banho de água à temperatura ambiente em um prato do agitador em uma hotte.</li>
	<li>Adicionar 111 mmol (10 g) de ácido oxálico anidro, 19,5 mmol (3,35 g) de sulfato de pará-aminofenol e 16 mmol (2G) de sulfito de sódio e dissolver em 250 mL de água.</li>
	<li>Cuidadosa e lentamente adicione 92 g (50 mL) de ácido sulfúrico saturado, agitando e espere a solução esfriar.</li>
	<li>Finalmente, dilua para 500 mL com água desionizada.</li>
</ol>7. Silicomolybdic ácido ensaio sobre espécies monoméricas de sílica
<ol><li>Em um frasco plástico de 5 mL, diluir 300 μL de MBR produzido na etapa 5.4 com 3 mL de água desionizada.</li>
	<li>Adicione 10 µ l de uma solução de teste de ácido silícico e agitar a mistura. Nota: Esta solução girará lentamente amarela.</li>
	<li>Depois de exatamente 15 min, adicione 1,6 mL do agente redutor preparado a partir da seção 6 para reduzir o silicomolybdate amarelo complexo para seu isômero azul.</li>
	<li>Permita uma cor azul desenvolver pelo menos 2, mas não mais de 24 h.</li>
	<li>Medir a absorvância da amostra em 810 nm em um espectrofotômetro UV-vis e calcular [Si] contra uma curva de calibração.</li>
</ol>8. Silico ensaio ácido Molybdic na espécie de sílica poliméricos
<ol><li>Para medir a concentração de espécies de polissilicato usando o método do azul de molibdênio, em um tubo de microcentrifugadora, combine 750 µ l de solução de hidróxido de sódio 2M com suspensão de sílica 750 µ l.</li>
	<li>Selo e coloque em um carro alegórico microcentrifuga.<ol>
<li>Certifique-se de suficiente espaço livre resta dentro do tubo para evitar a ruptura devido ao acúmulo de pressão. Nota: Um headspace de 500 µ l é geralmente suficiente para evitar isso. Alternativamente, o procedimento pode ser realizado em frascos abertos enquanto perda líquida por evaporação é contabilizada.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Flutuar os microcentrifuga de tubos num banho de água aquecido a 80 ° C e deixe-o dissolver por 1h.</li>
	<li>Após decorrido 1h, retirar os tubos do microcentrifuge e limpe o exterior seco.</li>
	<li>Uma vez arrefecido, [Si] pode ser determinada conforme descrito acima, conforme descrito nas etapas de 7.2 a 7.5.</li>
</ol>9. Bradford procedimento de ensaio para determinação da concentração de proteína em sílica
<ol><li>Inserir uma quantidade pré-determinada de reagente (temperatura ambiente) Bradford e amostra em cada cubeta atribuída (ver tabela 1 e tabela 2 para volumes específicos). Utilize pontas de pipetas descartáveis para cada cubeta para evitar alterações de volume devido à natureza do reagente e repetir cada ponto em triplicado.</li>
	<li>Misture cada cubeta 3 vezes por inversão e deixar desenvolver por 10 min.</li>
	<li>Medir a absorvância a 595 nm, utilizando o sobrenadante puro como em branco.</li>
	<li>Calcule a absorbância original de cada cubeta subtraindo de cada medição da absorbância encontrada para as amostras de controlo (cubeta n º 0 em ambos os ensaios).</li>
	<li>Calcule a concentração de proteína da amostra desconhecida, utilizando uma curva de calibração (Figura 3). Em caso de diluição da amostra original, o factor de diluição deve ser contabilizado.<ol>
<li>Crie uma curva de calibração para cada conjunto de experimentos por plotagem absorvância medida contra a concentração de BSA para evitar flutuações aleatórias que podem afetar a sensibilidade do ensaio.</li>
		<li>Embora este ensaio da proteína destina-se a usar o BSA como um padrão para quantificar qualquer tipo de proteína, crie uma curva de calibração para cada proteína específica de interesse para a exatidão melhorada.</li>
		<li>Se o conteúdo de proteína da amostra desconhecida é esperado para ser maior do que o intervalo coberto da curva de calibração, diluí-lo conforme necessário.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Determine o teor de proteínas para cada amostra durante a re-suspensão para monitorar perda de proteína possível.</li>
</ol>

<ol>
	<li>Swaisgood, H. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+use+of+immobilized+enzymes+to+improve+functionality.">The use of immobilized enzymes to improve functionality.</a> Proteins Food Process. , 607-630 (2004).</li><li>Hartmann, M., Kostrov, X. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Immobilization+of+enzymes+on+porous+silicas+-+benefits+and+challenges.">Immobilization of enzymes on porous silicas - benefits and challenges.</a> Chem Soc Rev. 42 (15), 6277 (2013).</li><li>Hudson, S., Cooney, J., Magner, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Proteins+in+Mesoporous+Silicates.">Proteins in Mesoporous Silicates.</a> Angew Chemie Int Ed. 47 (45), 8582-8594 (2008).</li><li>Hanefeld, U., Gardossi, L., Magner, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Understanding+enzyme+immobilisation.">Understanding enzyme immobilisation.</a> Chem Soc Rev. 38 (2), 453-468 (2009).</li><li>Magner, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Immobilisation+of+enzymes+on+mesoporous+silicate+materials.">Immobilisation of enzymes on mesoporous silicate materials.</a> Chem Soc Rev. 42 (15), 6213-6222 (2013).</li><li>Rodrigues, R. C., Ortiz, C., Berenguer-Murcia, &. #. 1. 9. 3. ;., Torres, R., Fern&#225;ndez-Lafuente, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Modifying+enzyme+activity+and+selectivity+by+immobilization.">Modifying enzyme activity and selectivity by immobilization.</a> Chem Soc Rev. 42 (15), 6290-6307 (2013).</li><li>Forsyth, C., Patwardhan, S. V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Bio-Inspired Silicon-Based Materials. 5, (2014).</li><li>Luckarift, H. R., Spain, J. C., Naik, R. R., Stone, M. O. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Enzyme+immobilization+in+a+biomimetic+silica+support.">Enzyme immobilization in a biomimetic silica support.</a> Nat Biotechnol. 22 (2), 211-213 (2004).</li><li>Betancor, L., Luckarift, H. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Bioinspired+enzyme+encapsulation+for+biocatalysis.">Bioinspired enzyme encapsulation for biocatalysis.</a> Trends Biotechnol. 26 (10), 566-572 (2008).</li><li>Livage, J., Coradin, T., Roux, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Encapsulation+of+biomolecules+in+silica+gels.">Encapsulation of biomolecules in silica gels.</a> J Phys Condens Matter. 13 (33), R673-R691 (2001).</li><li>Hartmann, M., Jung, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Biocatalysis+with+enzymes+immobilized+on+mesoporous+hosts:+the+status+quo+and+future+trends.">Biocatalysis with enzymes immobilized on mesoporous hosts: the status quo and future trends.</a> J Mater Chem. 20 (5), 844 (2010).</li><li>Carlsson, N., Gustafsson, H., Th&#246;rn, C., Olsson, L., Holmberg, K., &#197;kerman, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Enzymes+immobilized+in+mesoporous+silica:+A+physical-chemical+perspective.">Enzymes immobilized in mesoporous silica: A physical-chemical perspective.</a> Adv Colloid Interface Sci. 205, 339-360 (2014).</li><li>Manning, J. R. H., Yip, T. W. S., Centi, A., Jorge, M., Patwardhan, S. V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=An+Eco-Friendly,+Tunable+and+Scalable+Method+for+Producing+Porous+Functional+Nanomaterials+Designed+Using+Molecular+Interactions.">An Eco-Friendly, Tunable and Scalable Method for Producing Porous Functional Nanomaterials Designed Using Molecular Interactions.</a> ChemSusChem. 10 (8), 1683-1691 (2017).</li><li>Drummond, C., McCann, R., Patwardhan, S. V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+feasibility+study+of+the+biologically+inspired+green+manufacturing+of+precipitated+silica.">A feasibility study of the biologically inspired green manufacturing of precipitated silica.</a> Chem Eng J. 244, 483-492 (2014).</li><li>Patwardhan, S. V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Biomimetic+and+bioinspired+silica:+recent+developments+and+applications.">Biomimetic and bioinspired silica: recent developments and applications.</a> Chem Commun. 47 (27), 7567-7582 (2011).</li><li>Iler, R. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> The Chemistry of Silica: Solubility, Polymerization, Colloid and Surface Properties and Biochemistry of Silica. , (1979).</li><li>Forsyth, C., Yip, T. W. S., Patwardhan, S. V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=CO2+sequestration+by+enzyme+immobilized+onto+bioinspired+silica.">CO2 sequestration by enzyme immobilized onto bioinspired silica.</a> Chem Commun (Camb). 49 (31), 3191-3193 (2013).</li><li>Forsyth, C., Patwardhan, S. V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Controlling+performance+of+lipase+immobilised+on+bioinspired+silica.">Controlling performance of lipase immobilised on bioinspired silica.</a> J Mater Chem B. 1 (8), 1164 (2013).</li><li>Bradford, M. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+rapid+and+sensitive+method+for+the+quantitation+of+microgram+quantities+of+protein+utilizing+the+principle+of+protein-dye+binding.">A rapid and sensitive method for the quantitation of microgram quantities of protein utilizing the principle of protein-dye binding.</a> Anal Biochem. 72 (1-2), 248-254 (1976).</li><li>Ewlad-Ahmed, A. M., Morris, M. A., Patwardhan, S. V., Gibson, L. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Removal+of+formaldehyde+from+air+using+functionalized+silica+supports.">Removal of formaldehyde from air using functionalized silica supports.</a> Environ Sci Technol. 46, 13354-13360 (2012).</li><li>Yang, S. H., Ko, E. H., Jung, Y. H., Choi, I. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Bioinspired+functionalization+of+silica-encapsulated+yeast+cells.">Bioinspired functionalization of silica-encapsulated yeast cells.</a> Angew Chemie. 50 (27), 6239-6242 (2011).</li><li>Alotaibi, K. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Iron+supported+on+bioinspired+green+silica+for+water+remediation.">Iron supported on bioinspired green silica for water remediation.</a> Chem Sci. 8 (1), 567-576 (2017).</li><li>Davidson, S., Lamprou, D. A., Urquhart, A. J., Grant, M. H., Patwardhan, S. V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Bioinspired+Silica+Offers+a+Novel,+Green,+and+Biocompatible+Alternative+to+Traditional+Drug+Delivery+Systems.">Bioinspired Silica Offers a Novel, Green, and Biocompatible Alternative to Traditional Drug Delivery Systems.</a> ACS Biomater Sci Eng. 2 (9), 1493-1503 (2016).</li><li>Patwardhan, S. V., Perry, C. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Synthesis+of+enzyme+and+quantum+dot+in+silica+by+combining+continuous+flow+and+bioinspired+routes.">Synthesis of enzyme and quantum dot in silica by combining continuous flow and bioinspired routes.</a> Silicon. 2 (1), 33-39 (2010).</li><li>Nozawa, K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Smart+control+of+monodisperse+st&#246;ber+silica+particles:+Effect+of+reactant+addition+rate+on+growth+process.">Smart control of monodisperse st&#246;ber silica particles: Effect of reactant addition rate on growth process.</a> Langmuir. 21 (4), 1516-1523 (2005).</li><li>Belton, D. J., Patwardhan, S. V., Annenkov, V. V., Danilovtseva, E. N., Perry, C. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=From+biosilicification+to+tailored+materials:+optimizing+hydrophobic+domains+and+resistance+to+protonation+of+polyamines.">From biosilicification to tailored materials: optimizing hydrophobic domains and resistance to protonation of polyamines.</a> Proc Natl Acad Sci U S A. 105 (16), 5963-5968 (2008).</li><li>de &#193;vila, S. G., Silva, L. C. C., Matos, J. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Optimisation+of+SBA-15+properties+using+Soxhlet+solvent+extraction+for+template+removal.">Optimisation of SBA-15 properties using Soxhlet solvent extraction for template removal.</a> Microporous Mesoporous Mater. 234, 277-286 (2016).</li><li>Cassiers, K., Van Der Voort, P., Vansant, E. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Synthesis+of+stable+and+directly+usable+hexagonal+mesoporous+silica+by+efficient+amine+extraction+in+acidified+water.">Synthesis of stable and directly usable hexagonal mesoporous silica by efficient amine extraction in acidified water.</a> Chem Commun. (24), 2489-2490 (2000).</li><li>Tanev, P. T., Pinnavaia, T. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mesoporous+Silica+Molecular+Sieves+Prepared+by+Ionic+and+Neutral+Surfactant+Templating:+A+Comparison+of+Physical+Properties.">Mesoporous Silica Molecular Sieves Prepared by Ionic and Neutral Surfactant Templating: A Comparison of Physical Properties.</a> Chem Mater. 8 (8), 2068-2079 (1996).</li></ol>

Os autores não declaram nenhum interesse financeiro concorrente.

No trabalho atual, apresentamos um método para precipitar rapidamente materiais de sílica Bioinspirada e encapsulamento de biomoléculas nele. Vamos demonstrar os passos críticos dentro do procedimento, ou seja, a quantidade de reação-iniciando o ácido a ser adicionado e sincronismo de adição da biomolécula encapsulante. Nós mostramos o efeito da quantidade de ácido adição em progressão de reação e o rendimento (Figura 4 e Figura 5, respectivamente) e demonstraram um método para controlo apertado sobre as condições de síntese, permitindo a consistência, apesar desta sensibilidade. Em relação a espécie ativa encapsulamento, embora simples em termos de procedimento, encapsulamento é mostrado para ser sensível às condições do experimento (ordem de adição, pH de adição, condições ambientais), no entanto, consistência no material Propriedades de novo é alcançável.
As condições de síntese podem ser modificadas através do uso de diferentes aditivos, muitos dos quais foram publicados em outros lugares,15 , fornecendo uma gama de morfologias e porosidades. Pós-sintéticas, mais técnicas para modificar e adaptar quimicamente Bioinspirada materiais de silicone têm sido relatadas como decoração de amina de13 e superfície suave de purificação. 20 finalmente, devido à natureza suave, aquosa da síntese, em situ encapsulamento é possível para uma vasta gama de substratos do que aqueles demonstrado aqui, que vão desde enzimas17,18 às células toda,21 sais de metal,22 ingredientes farmacêuticos ativos, pontos23 e quântica. 24
Ao contrário de outras sínteses de sílica orgânica mediada (por exemplo, a família de materiais MCM-41 ou SBA-15), a natureza polifuncionais de Bioinspirada aditivos não podem produzir ordenou estruturas de poros, nem altamente monodisperso distribuições de tamanho de partícula característica de sílica Stöber-tipo. 25 isto é devido à falta de comportamento bem definidos micellization Bioinspirada aditivos (fora de casos especiais)26 juntamente com o aumento da atividade catalítico sobre monofuncionais amina-contendo aditivos. 26
Por outro lado, esta natureza aditiva polifuncionais permite o uso de tempos de reação mais curto e mais suave temperatura & pressão em comparação com outras sínteses de sílica orgânica mediada. Isto também leva à possibilidade de eluição de aditivo de temperatura conforme descrito acima, que ainda tem de ser alcançado para essas outras famílias de sílica devido as especificidades de sua química de superfície. 27 , 28 , 29 -consequentemente, materiais de sílica Bioinspirada foram mostrados para ser mais económico e prático para produzir em uma escala maior, levando ao desenvolvimento e comercialização mais fácil. 14
Em resumo, síntese de sílica Bioinspirada representa um método rápido e fácil para produzir espécie ativa suportes ou mídia adsorvente de gás. Através de um controlo apertado do pH durante e após a reação, uma grande variedade de compostos de sílica-amina pode ser sintetizada com propriedades diferentes, que é ainda complementado pela possibilidade de em situ encapsulamento de uma matriz de diferentes orgânico, materiais inorgânicos ou orgânicos-bio. Embora independente modificação pós-sintética de Bioinspirada aditiva e concentração encapsulante ainda tem de ser alcançado, estes métodos representam um passo promissor para processos químicos ambientalmente benignos.

O uso da sílica como um apoio estrutural para catalisadores industriais está bem estabelecido, permitindo a atividade catalítica melhorada, estabilidade e capacidade de processamento,1 , portanto, potencialmente reduzindo os custos de operação. Estes benefícios são agravados em caso de imobilização da enzima, como o armazenamento dentro de um sistema de poros de sílica pode conferir benefícios significativos no tempo de vida de enzima sobre o seu homólogo livre. Nesse sentido, muito esforço tem sido despendido em encontrar o melhor método para anexar enzimas para espécies de sílica, com vários comentários comparando investigações utilizando diferentes métodos de imobilização em suportes sólidos siliciosas. 2 , 3 , 4
Enzimas são normalmente anexadas via physisorption ou covalente, além do encapsulamento dentro de um material poroso. 5 no entanto, existem desvantagens significativas relacionadas a cada método: physisorption se baseia em interações de superfície transitórias entre a sílica e biomolécula, que pode muito facilmente ser enfraquecida pelas condições de reação levando o inaceitável enzima de lixiviação. O muito mais forte apego covalente geralmente resulta em menor atividade devido a reduzida liberdade conformacional das espécies ativas. Encapsulamento pode resultar em atividade reduzida devido à inacessibilidade de enzima ou limitações de difusão. 6
Desenvolvimentos recentes no campo de sínteses de sílica mais suaves (muitas vezes apelidado de ' Bioinspirada') estabeleceram o em situ encapsulamento de biomoléculas e outras espécies ativas durante a síntese de material. 7 , 8 , 9 este método nega muitas das desvantagens de imobilização convencional - ao contrário de abordagens de Quimissorção liberdade conformacional da biomolécula é mantida pelo uso de interações noncovalent mais fracas, mas como as formas de cavidade de poros em torno a biomolécula, lixiviação ainda é impedida. Com efeito, encapsulamento demonstrou-se a trabalhar para uma gama de biomoléculas e células mesmo toda,10 e através de encapsulamento em efeitos de sílica Bioinspirada como desativação devido processo dura condições podem ser evitadas. 7 , 11
O objetivo do método descrito neste documento é preparar uma sílica porosa com propriedades controláveis, em condições ambientes, usando um aditivo orgânico Bioinspirada. O método pode ser facilmente modificado para incluir o encapsulamento de moléculas inorgânicas ou Juss, uma seleção do que deve ser mostrada. Vamos mostrar mais um método fácil para modificar os materiais como síntese química para alcançar o volume desejado Propriedades e purificação removendo o modelo orgânico através de eluição ácida.
Em comparação com a síntese tradicional de sílica porosa com modelo suporta (por exemplo,sílica materiais modelado através de surfactante supramolecular assemblies MCM-41 ou SBA-15)12 , que este método é significativamente mais rápido e mais suave, permitindo adaptados, em situ encapsulamento sem a necessidade de inúmeros passos de imobilização e purificação laboriosa. Além disso, o uso de eluição ácida, ao invés de calcinação abre a possibilidade de functionalization superfície orgânica.
Este método é altamente aplicável para aqueles que trabalham na imobilização de espécies ativas que têm encontrado physisorption ou imobilização covalente ser ineficaz. Também é útil para aqueles pesquisando processo aumentar como a síntese de Bioinspirada está singularmente posicionada para industrialização, em relação aos materiais convencionais de sílica com modelo. 13 , 14 , que esse método não é recomendado para aplicações que requerem uma matriz ordenada dos poros dentro do material , por exemplo,para Fotônica, como a estrutura material é desordenada apesar de alguma semelhança nas propriedades de massa.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" style="width:672px;" width="670">
	<tbody>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:139px;">Silica synthesis</td>
			<td style="width:223px;"></td>
			<td style="width:123px;"></td>
			<td style="width:188px;"></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:139px;">Sodium silicate pentahydrate</td>
			<td style="width:223px;">Fisher scientific</td>
			<td style="width:123px;">10070470</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:139px;">Pentaethylene hexamine (PEHA)</td>
			<td style="width:223px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td>292753</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:139px;">Diethylenetriamine (DETA)</td>
			<td style="width:223px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td style="width:123px;">D93856</td>
			<td>Toxic</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:139px;">Triethylenetetraamine (TETA)</td>
			<td style="width:223px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td style="width:123px;">90460</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:139px;">Poly(ethyleneimine) (PEI)</td>
			<td style="width:223px;">Polysciences</td>
			<td style="width:123px;">6088</td>
			<td>1.2K MW</td>
		</tr>
		<tr height="63">
			<td height="63" style="height:63px;width:139px;">Poly(allylamine hydrochloride) (PAH)</td>
			<td style="width:223px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td style="width:123px;">283215</td>
			<td>17.5k MW</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:139px;">Bovine Serum Albumin (BSA)</td>
			<td style="width:223px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td style="width:123px;">A2153</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="43">
			<td height="43" style="height:43px;width:139px;">Hydrochloric acid (HCl) 1M</td>
			<td style="width:223px;">Fisher Scientific</td>
			<td style="width:123px;">10487830</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:139px;">Silicomolybdic acid assay</td>
			<td style="width:223px;"></td>
			<td style="width:123px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="63">
			<td height="63" style="height:63px;width:139px;">Ammonium molybdate tetrahydrate</td>
			<td style="width:223px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td style="width:123px;">A7302</td>
			<td>Product replaced by M1019</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:139px;">Hydrochloric acid (HCl) 37.0%wt</td>
			<td style="width:223px;">Fluka Analytical</td>
			<td>84436</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:139px;">Anhydrous oxalic acid</td>
			<td style="width:223px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td style="width:123px;">75688</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:139px;">Para-aminophenol sulphate</td>
			<td style="width:223px;">Fisher Scientific</td>
			<td style="width:123px;">10446880</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:139px;">Sodium sulphite</td>
			<td style="width:223px;">Fisher Scientific</td>
			<td style="width:123px;">10234400</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="22">
			<td height="22" style="height:22px;width:139px;">Sulphuric acid</td>
			<td style="width:223px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td style="width:123px;">84727</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:139px;">Bradford assay</td>
			<td style="width:223px;"></td>
			<td style="width:123px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="22">
			<td height="22" style="height:22px;width:139px;">Bradford reagent</td>
			<td style="width:223px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td style="width:123px;">B6916</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:139px;">Equipment</td>
			<td style="width:223px;"></td>
			<td style="width:123px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:139px;">Autotitrator Titrando 902</td>
			<td style="width:223px;">Metrohm</td>
			<td style="width:123px;">2.902.0010</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:139px;">801 magnetic stirrer plate</td>
			<td style="width:223px;">Metrohm</td>
			<td style="width:123px;">2.801.0040</td>
			<td>For use with above</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:139px;">800 Dosino</td>
			<td style="width:223px;">Metrohm</td>
			<td style="width:123px;">2.800.0010</td>
			<td>For use with above</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:139px;">Aquatrode Plus</td>
			<td style="width:223px;">Metrohm</td>
			<td style="width:123px;">6.0253.100</td>
			<td>For use with above</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:139px;">Centrifuge Sorvall ST16</td>
			<td style="width:223px;">Thermo Scientific</td>
			<td style="width:123px;">11814243</td>
			<td>Code is for Fisher scientific</td>
		</tr>
		<tr height="64">
			<td height="64" style="height:64px;width:139px;">UV-Vis spectrophotometer Genesys 10A</td>
			<td style="width:223px;">Thermo scientific</td>
			<td style="width:123px;">12104972</td>
			<td>Code is for Fisher scientific</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

preparation of functional silica using a bioinspired method

O objetivo dos protocolos descritos neste documento é sintetizar materiais de sílica Bioinspirada, executa o encapsulamento de enzima nele e parcialmente ou totalmente purificar o mesmo por eluição ácida. Combinando o silicato de sódio com uma aditivo de Bioinspirada polifuncionais, sílica é rapidamente formada em condições ambientais após neutralização.
O efeito da neutralização taxa e biomolécula ponto de adição no rendimento de sílica são investigados e eficiência de imobilização biomolécula é relatada para ponto de adição de variação. Em contraste com outros métodos de síntese de sílica porosa, é mostrado que o suaves condições necessárias para a síntese de sílica Bioinspirada são totalmente compatíveis com o encapsulamento de biomoléculas delicados. Além disso, condições suaves são usados em todas as etapas de síntese e modificação, tornando Bioinspirada sílica um alvo promissor para o scale-up e comercialização como um material desencapado e apoio activo médio.
A síntese é mostrada para ser altamente sensível às condições, ou seja, a taxa de neutralização e pH final de síntese, porém firme controle sobre esses parâmetros é demonstrado através da utilização de métodos de titulação de auto, levando a alta reprodutibilidade na caminho de progressão de reação e rendimento.
Portanto, Bioinspirada sílica é uma escolha excelente apoio material ativo, mostrando versatilidade para muitas aplicações atuais, que não se limitando aos demonstrado aqui e a potência em aplicações futuras.

As técnicas descritas acima são capazes de forma consistente e reproducibly precipitar sílica. Isto é mais fácil de determinar pelo rápido aparecimento de turvação dentro do recipiente de reação, que, após a cessação de agitação vai resolver espontaneamente em uma coalhada espessa de sílica precipitada (Figura 2). A extensão da reação e, portanto, o rendimento pode ser confirmado pela medição da massa desta coagulado após a separação e é tipicamente de 58 ± 6,5% (Figura 4, amarelo).
Mais insights sobre a progressão de reação podem ser gerado, adaptando o método espectroscópico azul de molibdênio para detectar a quantidade de espécies de silicato monomérico não tenha reagido, bem como as espécies que reagiram à forma polysilicates ou 'oligómeros', mas Não conseguiram chegar a um tamanho suficiente para coagular (Figura 4, vermelho e azul respectivamente).
Este dados de especiação de sílica específico são de particular interesse ao comparar as eficiências de titulação diferente para a reação de precipitação - ou seja, como o pH final da reação e a taxa na qual este é alcançado afeta a polimerização de sílica monomérica de uma 'oligómero' e sua subsequente coagulação de silicone sólido. Modificando a quantidade de ácido adicionado na etapa 2.4 ligeiramente, sob - ou over - titration da mistura de reação pode ser realizada (Figura 5). Medindo-se a especiação de sílica novamente para estes dois casos, uma clara diferença pode ser vista na conclusão da reação (Figura 4) apesar de apenas pequenas alterações no perfil de titulação da reação (Figura 5).
Embora nenhuma diferença está presente entre o consumo de espécies monoméricas para os casos de reação de três (restantes entre 29-33%), há uma clara diferença na quantidade de espécies de sílica oligoméricas que precipitam-se em cada caso. Isto está de acordo com a teoria tradicional sobre sílicas de sol-gel - no caso 'desviar' o pH é realizado mais elevado para já, permitindo partículas individuais crescer e, consequentemente, auxiliando a coagulação eficiente; no caso 'superação' a coagulação é induzida muito mais rápido devido a titulação rápida, portanto, menos que a espécie de sílica têm crescido a um tamanho suficiente para coagular e permanecem presas na fase coloide. 16
Dada a importância da titulação mediante formação de sílica, um priori conhecimento do volume titulação adequada é essencial. Embora não extraível da estequiometria da reação devido ao comportamento complexo protonação dos aditivos de amina e mudança na acidez superfície de sílica na coagulação, altamente confiáveis relações empíricas entre o conteúdo do sistema, as concentrações e volumes de título são prontamente gerados (Figura 1).
Concluída a coagulação, superfícies materiais podem ser modificadas facilmente através do uso de eluição ácida, conforme relatou recentemente pelos autores em outros lugares. 13 isto permite ajuste fino de propriedades materiais, tais como composição, porosidade e atividade química do aditivo (Figura 6a e b).
Neste estudo, BSA foi usado como uma enzima de encapsulante exemplar, no entanto, as técnicas descritas aqui podem ser usadas para várias enzimas17,18. O procedimento seguido para a deteção de proteínas é o protocolo de ensaio de Bradford,19 usando os sobrenadantes armazenados a partir de cada ciclo de centrifugação. A quantidade de proteína no sobrenadante é calculada usando uma curva de calibração, criada a partir de quantidades conhecidas de BSA dissolvido no sobrenadante de uma amostra com zero teor de proteína (amostra de controle). A quantidade de proteína encapsulada em sílica será calculada pela subtração da proteína detectada em sobrenadantes do montante inicial da proteína adicionado. O único reagente necessário para o ensaio é o reagente de Bradford (adquiridos ou feito de acordo com receitas-padrão).
Existem três tipos de formato de ensaio, dependendo do volume da amostra, a quantidade esperada de proteína para ser detectado e o método de medição utilizado. Neste documento, o formato seguido é especificado por um espectrofotômetro, requer cubetas descartáveis do macro e do micro tamanho e pode detectar de 10 µ g/mL a 1,4 mg/mL de proteína.
Na Figura 7 , a quantidade de proteína detectada depois de cada lavagem (passo 4.3) é mostrada como um % do montante inicial da proteína (que era 50 mg). Cerca ~ 50% de BSA foi detectado no sobrenadante após a centrifugação de primeira, que diz respeito à eficiência de imobilização de ~ 50%. Como não havia que nenhum BSA detectado em lavagens a seguir, que BSA (ou qualquer outra enzima) pode ser encapsulada com segurança durante a síntese de sílica com nenhuma lixiviação - esta é uma vantagem significativa desse método. A fim de confirmar a presença de BSA em sílica produzida, realizou-se análise de Fourier Transform Infrared espectroscopia (FTIR). A presença das bandas características de Amida I e II na área de 1.500/cm e 1650/cm (Figura 8) nas amostras preparadas na presença de BSA, mas não no controle de amostras (sem BSA) confirmaram a presença de BSA em sólidos.
Além do método de adição de enzima descrito acima (BSA adicionado durante a neutralização da mistura reacional), existem outra adição , por exemplo,BSA possíveis variações durante a mistura o silicato e as soluções aditivas, antes da neutralização ou enzima adicionada à solução de silicato ou aditivo antes de sua mistura e neutralização. Algumas dessas possibilidades foram exploradas ainda mais e as eficiências de imobilização (massa de BSA imobilizada como uma porcentagem da enzima adicionada ao sistema de reação, calculado com base do ensaio de Bradford) e a quantidade de BSA em sílica final foram medidos ( concentração de BSA em sílica, em percentagem do peso total composto produzido, ver Figura 9). Ficou claro que quando BSA foi adicionado para os reagentes não tenha reagidos (casos A C na Figura 9) não havia diferenças consideráveis na eficiência a imobilização ou a quantidade de BSA em resina composta resultante. No entanto, quando BSA é adicionada durante a formação de sílica (caso D na Figura 9), eficiência de imobilização e a quantidade de BSA no produto final foram ambos significativamente menor. Apesar dessas diferenças, a quantidade média de sílica produzida permaneceu inalterada (entre 85-90 mg). Essas observações podem ser explicadas com base na ionização (ou ponto isoeléctrico) de BSA, silicato/sílica e aditivo. Os diferentes métodos de adição permitem diferentes interações entre os precursores da enzima e sílica. Como o pH no momento da adição das mudanças de enzima, a ionização de cada espécie irá determinar interações intermoleculares, que por sua vez irão controlar a eficiência de imobilização.
<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always"><tbody>
<tr>
<td>Cuvete n</td>
			<td>Concentração de BSA (mg/mL)</td>
			<td>Reagente de Bradford (mL)</td>
			<td>Amostra (mL)</td>
		</tr>
<tr>
<td>0</td>
			<td>0 (controle)</td>
			<td>1.5</td>
			<td>0.05</td>
		</tr>
<tr>
<td>1</td>
			<td>0.1</td>
			<td>1.5</td>
			<td>0.05</td>
		</tr>
<tr>
<td>2</td>
			<td>0.25</td>
			<td>1.5</td>
			<td>0.05</td>
		</tr>
<tr>
<td>3</td>
			<td>0,5</td>
			<td>1.5</td>
			<td>0.05</td>
		</tr>
<tr>
<td>4</td>
			<td>0.75</td>
			<td>1.5</td>
			<td>0.05</td>
		</tr>
<tr>
<td>5</td>
			<td>1</td>
			<td>1.5</td>
			<td>0.05</td>
		</tr>
<tr>
<td>6</td>
			<td>1.25</td>
			<td>1.5</td>
			<td>0.05</td>
		</tr>
<tr>
<td>7</td>
			<td>Amostra desconhecida (X)</td>
			<td>1.5</td>
			<td>0.05</td>
		</tr>
</tbody></table>Tabela 1: configuração de ensaio de Bradford Macro e volumes calculados componente. Válido para determinação gama 0.1-1.4mg/mL (volumes para 1 replicar)
<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always"><tbody>
<tr>
<td>Cuvete n</td>
			<td>Concentração de BSA (ug/mL)</td>
			<td>Reagente de Bradford (mL)</td>
			<td>Amostra (mL)</td>
		</tr>
<tr>
<td>0</td>
			<td>0 (controle)</td>
			<td>1</td>
			<td>1</td>
		</tr>
<tr>
<td>1</td>
			<td>1</td>
			<td>1</td>
			<td>1</td>
		</tr>
<tr>
<td>2</td>
			<td>2.5</td>
			<td>1</td>
			<td>1</td>
		</tr>
<tr>
<td>3</td>
			<td>5</td>
			<td>1</td>
			<td>1</td>
		</tr>
<tr>
<td>4</td>
			<td>7.5</td>
			<td>1</td>
			<td>1</td>
		</tr>
<tr>
<td>5</td>
			<td>10</td>
			<td>1</td>
			<td>1</td>
		</tr>
<tr>
<td>6</td>
			<td>Amostra desconhecida (X)</td>
			<td>1</td>
			<td>1</td>
		</tr>
</tbody></table>Tabela 2: Micro Bradford ensaio set-up e volumes calculados componente. Válido para determinação variam de 1-10 µ g/mL (volumes para 1 replicar)
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57730/57730fig1.jpg"> Figura 1 : Necessário volume de título contra a concentração de sílica para sistemas de reação usando DETA ou PEHA como aditivo. Sílica foi sintetizada em diferentes concentrações, mantendo um [N]: relação de [Si] de 1, para dois diferentes aditivos químicos. Barras de erro são um desvio padrão em torno da média. 
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57730/57730fig2.jpg"> Figura 2 : Fotografias de coalhada de sílica na embarcação da reação (a) durante e após a agitação, (b) demonstrando a turvação da solução e estabelecendo-se que são indicativos de uma reação óptima.  
<img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57730/57730fig3.jpg"> Figura 3 : Curva de calibração de amostra para ensaio de macro Bradford. Sobrenadante da síntese de sílica Bioinspirada na ausência de BSA é misturado com uma quantidade conhecida da proteína, após o qual a análise de Bradford é executada conforme descrito na etapa 9.1.
<img alt="Figure 4" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57730/57730fig4.jpg"> Figura 4 : Estados de polimerização final da espécie de sílica para condições de reação diferente. Sílica é sintetizada usando condições ideais (linha de base), bem como com over - ou Under titulação, após o qual concentração relativa de sílica é quantificada por polissilicato monoméricas ou dimérica silicatos (vermelho), 'oligómeros' (azul) e de coagulação instável sílica (amarelo).
<img alt="Figure 5" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57730/57730fig5.jpg"> Figura 5 : Progressão do pH através do sistema de reação em função do volume do título inicial. Ácido é dosado imediatamente após ca. 38s da mistura, fazendo com que o pH rapidamente cair para abaixo de 8. Depois, ainda mais as quantidades de ácido são automaticamente dosadas tal que o pH foi 7,0 ± 0,05 300s após adição inicial. No caso de excesso titulada, não foi viável, como a dose inicial foi suficiente para deixar o pH abaixo de 7, atingindo pH 6.65 depois 300s. Volume inicial de HCl adicionado para 'desviar', 'base', e 'superação' foi 6,90 e 7.05 7,20 mL respectivamente.
<img alt="Figure 6" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57730/57730fig6.jpg"> Figura 6 : Alterações de propriedade representativa após acidificação do material coagulado sílica. (a) mudança de concentração de aditiva em relação ao pH e (b) mudança de porosidade de sílica em relação ao pH. Reproduzido de Manning et al . 13 sob licença Creative Commons. 
<img alt="Figure 7" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57730/57730fig7.jpg"> Figura 7 : Concentração de BSA em sobrenadantes de síntese de sílica Bioinspirada. Bradford ensaios foram realizados em sobrenadantes de reação após a centrifugação, do qual o restante do montante relativo (portanto ocluídas de sílica sintetizada) foi determinado.
<img alt="Figure 8" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57730/57730fig8.jpg"> Figura 8 : Análise FTIR em sílica Bioinspirada com e sem encapsulamento espécie ativa. Espectros mostrou: preto linha: linha de sílica, cinza Bioinspirada: BSA puro, linha azul: sílica Bioinspirada carregado com BSA. Linhas verticais tracejadas indicam bandas Amida característico. 
<img alt="Figure 9" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57730/57730fig9.jpg"> Figura 9 : Eficiência de imobilização e a quantidade de BSA em resina composta por sílica produziram utilizando PEHA. BSA foi adicionado (A) na solução PEHA antes de misturar com silicato, (B) na solução antes de misturar com PEHA, (C) após a mistura inicial de soluções PEHA e silicato e (D) após a mistura PEHA e silicato silicato soluções e neutralização. Eficiência é medida como % BSA encapsulado da mistura da reação como proporção do total BSA adicionado, enquanto BSA em sílica significa concentração de BSA % na composição final de sílica em massa. Barras de erro são um desvio padrão em torno da média.

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Preparation of Functional Silica Using a Bioinspired Method

Aqui, apresentamos um protocolo para sintetizar materiais de sílica Bioinspirada e imobilizar enzimas nele. Sílica é sintetizada pela combinação de silicato de sódio e uma amina 'aditiva', que neutralizam a uma velocidade controlada. Função e propriedades dos materiais podem ser alteradas por em situ imobilização enzimática ou pós-sintética eluição ácida de aditivos encapsulados.

Preparação de sílica funcional usando um método Bioinspirada

The goal of the protocols described herein is to synthesize bioinspired silica materials, perform enzyme encapsulation therein, and partially or totally ...

preparation-of-functional-silica-using-a-bioinspired-method

Universidad de Cartagena UDEC

Research

JoVE Journal

Chemistry

17.0K visualizações.  University of Sheffield. Aqui, apresentamos um protocolo para sintetizar materiais de sílica Bioinspirada e imobilizar enzimas nele. Sílica é sintetizada pela combinação de silicato de sódio e uma amina 'aditiva', que neutralizam a uma velocidade controlada. Função e propriedades dos materiais podem ser alteradas por em situ imobilização enzimática ou pós-sintética eluição ácida de aditivos encapsulados.

Vídeo: Preparation of Functional Silica Using a Bioinspired Method

Preparation of Silica Nanoparticles Through Microwave-assisted Acid-catalysis

Microwave-assisted synthetic techniques were used to quickly and reproducibly produce silica nanoparticle sols using an acid catalyst with nanoparticle diameters ranging from 30-250 nm by varying the reaction conditions. Through the selection of a microwave compatible solvent, silicic acid precursor, catalyst, and microwave irradiation time, these microwave-assisted methods were capable of overcoming the previously reported shortcomings associated with synthesis of silica nanoparticles using microwave reactors. The siloxane precursor was hydrolyzed using the acid catalyst, HCl. Acetone, a low-tan &#948; solvent, mediates the condensation reactions and has minimal interaction with the electromagnetic field. Condensation reactions begin when the silicic acid precursor couples with the microwave radiation, leading to silica nanoparticle sol formation. The silica nanoparticles were characterized by dynamic light scattering data and scanning electron microscopy, which show the materials&#39; morphology and size to be dependent on the reaction conditions. Microwave-assisted reactions produce silica nanoparticles with roughened textured surfaces that are atypical for silica sols produced by St&#246;ber&#39;s methods, which have smooth surfaces.

Silica nanoparticles were prepared using acid-catalysis of a siloxane precursor and microwave-assisted synthetic techniques resulting in the controlled growth of nanomaterials ranging from 30-250 nm in diameter. The growth dynamics can be controlled by varying the initial silicic acid concentration, time of the reaction, and temperature of reaction.

Microwave-assisted synthetic techniques were used to quickly and reproducibly produce silica nanoparticle sols using an acid catalyst with nanoparticle ...

Química

Preparing Silica Aerogel Monoliths via a Rapid Supercritical Extraction Method

A procedure for the fabrication of monolithic silica aerogels in eight hours or less via a rapid supercritical extraction process is described. The procedure requires 15-20 min of preparation time, during which a liquid precursor mixture is prepared and poured into wells of a metal mold that is placed between the platens of a hydraulic hot press, followed by several hours of processing within the hot press. The precursor solution consists of a 1.0:12.0:3.6:3.5 x 10-3 molar ratio of tetramethylorthosilicate (TMOS):methanol:water:ammonia. In each well of the mold, a porous silica sol-gel matrix forms. As the temperature of the mold and its contents is increased, the pressure within the mold rises. After the temperature/pressure conditions surpass the supercritical point for the solvent within the pores of the matrix (in this case, a methanol/water mixture), the supercritical fluid is released, and monolithic aerogel remains within the wells of the mold. With the mold used in this procedure, cylindrical monoliths of 2.2 cm diameter and 1.9 cm height are produced. Aerogels formed by this rapid method have comparable properties (low bulk and skeletal density, high surface area, mesoporous morphology) to those prepared by other methods that involve either additional reaction steps or solvent extractions (lengthier processes that generate more chemical waste).The rapid supercritical extraction method can also be applied to the fabrication of aerogels based on other precursor recipes.

This article describes a rapid supercritical extraction method for fabricating silica aerogels. By utilizing a confined mold and hydraulic hot press, monolithic aerogels can be made in eight hours or less.

Preparação de sílica aerogel Monólitos através de um Método de extracção rápida supercrítico

A procedure for the fabrication of monolithic silica aerogels in eight hours or less via a rapid supercritical extraction process is described. The ...

Synthesis and Catalytic Performance of Gold Intercalated in the Walls of Mesoporous Silica

As a promising catalytically active nano reactor, gold nanoparticles intercalated in mesoporous silica (GMS) were successfully synthesized and properties of the materials were investigated. We used a one pot sol-gel approach to intercalate gold nano particles in the walls of mesoporous silica. To start with the synthesis, P123 was used as template to form micelles. Then TESPTS was used as a surface modification agent to intercalate gold nano particles. Following this process, TEOS was added in as a silica source which underwent a polymerization process in acid environment. After hydrothermal processing and calcination, the final product was acquired. Several techniques were utilized to characterize the porosity, morphology and structure of the gold intercalated mesoporous silica. The results showed a stable structure of mesoporous silica after gold intercalation. Through the oxidation of benzyl alcohol as a benchmark reaction, the GMS materials showed high selectivity and recyclability.

Here, we present a protocol with a sol-gel process to synthesize gold intercalated in the walls of mesoporous materials (GMS), which is confirmed to possess a mesoporous matrix with gold intercalated in the walls imparting great stability and recyclability.

Síntese e desempenho catalítico de ouro intercalados nas paredes de mesoporosos Silica

As a promising catalytically active nano reactor, gold nanoparticles intercalated in mesoporous silica (GMS) were successfully synthesized and properties ...

Real-time Monitoring of Reactions Performed Using Continuous-flow Processing: The Preparation of 3-Acetylcoumarin as an Example

By using inline monitoring, it is possible to optimize reactions performed using continuous-flow processing in a simple and rapid way. It is also possible to ensure consistent product quality over time using this technique. We here show how to interface a commercially available flow unit with a Raman spectrometer. The Raman flow cell is placed after the back-pressure regulator, meaning that it can be operated at atmospheric pressure. In addition, the fact that the product stream passes through a length of tubing before entering the flow cell means that the material is at RT. It is important that the spectra are acquired under isothermal conditions since Raman signal intensity is temperature dependent. Having assembled the apparatus, we then show how to monitor a chemical reaction, the piperidine-catalyzed synthesis of 3-acetylcoumarin from salicylaldehyde and ethyl acetoacetate being used as an example. The reaction can be performed over a range of flow rates and temperatures, the in-situ monitoring tool being used to optimize conditions simply and easily.

Real-time monitoring allows for fast optimization of reactions performed using continuous-flow processing. Here the preparation of 3-acetylcoumarin is used as an example. The apparatus for performing in-situ Raman monitoring is described, as are the steps required to optimize the reaction.

Monitoramento em tempo real de Reações realizada utilizando processamento de fluxo contínuo: A Preparação de 3-Acetylcoumarin como Exemplo

By using inline monitoring, it is possible to optimize reactions performed using continuous-flow processing in a simple and rapid way. It is also possible ...

Layer-by-layer Synthesis and Transfer of Freestanding Conjugated Microporous Polymer Nanomembranes

CMP as large surface area materials have attracted growing interest recently, due to their high variability in the incorporation of functional groups in combination with their outstanding thermal and chemical stability, and low densities. However, their insoluble nature causes problems in their processing since usually applied techniques such as spin coating are not available. Especially for membrane applications, where the processing of CMP as thin films is desirable, the processing problems have hindered their commercial application.
Here we describe the interfacial synthesis of CMP thin films on functionalized substrates via molecular layer-by-layer (l-b-l) synthesis. This process allows the preparation of films with desired thickness and composition and even desired composition gradients.
The use of sacrificial supports allows the preparation of freestanding membranes by dissolution of the support after the synthesis. To handle such ultra-thin freestanding membranes the protection with sacrificial coatings showed great promise, to avoid rupture of the nanomembranes. To transfer the nanomembranes to the desired substrate, the coated membranes are upfloated at the air-liquid interface and then transferred via dip coating.

In this paper we describe the interfacial synthesis of conjugated microporous polymers (CMP) on sacrificial substrates, and the dissolution of the substrate for the preparation of freestanding CMP nanomembranes. In addition, we will describe how the fragile nanomembranes can be transferred to other substrates.

Síntese camada por camada e Transferência de autônomos conjugados microporosas Polymer Nanomembranes

CMP as large surface area materials have attracted growing interest recently, due to their high variability in the incorporation of functional groups in ...

Preparation of Biopolymer Aerogels Using Green Solvents

Although the first reports on aerogels made by Kistler1 in the 1930s dealt with aerogels from both inorganic oxides (silica and others) and biopolymers (gelatin, agar, cellulose), only recently have biomasses been recognized as an abundant source of chemically diverse macromolecules for functional aerogel materials. Biopolymer aerogels (pectin, alginate, chitosan, cellulose, etc.) exhibit both specific inheritable functions of starting biopolymers and distinctive features of aerogels (80-99% porosity and specific surface up to 800 m2/g). This synergy of properties makes biopolymer aerogels promising candidates for a wide gamut of applications such as thermal insulation, tissue engineering and regenerative medicine, drug delivery systems, functional foods, catalysts, adsorbents and sensors. This work demonstrates the use of pressurized carbon dioxide (5 MPa) for the ionic cross linking of amidated pectin into hydrogels. Initially a biopolymer/salt dispersion is prepared in water. Under pressurized CO2 conditions, the pH of the biopolymer solution is lowered to 3 which releases the crosslinking cations from the salt to bind with the biopolymer yielding hydrogels. Solvent exchange to ethanol and further supercritical CO2 drying (10 - 12 MPa) yield aerogels. Obtained aerogels are ultra-porous with low density (as low as 0.02 g/cm3), high specific surface area (350 - 500 m2/g) and pore volume (3 - 7 cm3/g for pore sizes less than 150 nm).

A new way for the production of biopolymer-based aerogels by carbon dioxide (CO2) induced gelation is shown. The technique utilizes pressurized carbon dioxide (5 MPa) for the production of biopolymer hydrogels and supercritical CO2 (12 MPa) to convert gels into aerogels. The only solvents needed besides CO2 are water and ethanol.

Preparação de Biopolymer Aerogels utilizando solventes verdes

Although the first reports on aerogels made by Kistler1 in the 1930s dealt with aerogels from both inorganic oxides (silica and others) and biopolymers ...

Sediment Core Extrusion Method at Millimeter Resolution Using a Calibrated, Threaded-rod

Aquatic sediment core subsampling is commonly performed at cm or half-cm resolution. Depending on the sedimentation rate and depositional environment, this resolution provides records at the annual to decadal scale, at best. An extrusion method, using a calibrated, threaded-rod is presented here, which allows for millimeter-scale subsampling of aquatic sediment cores of varying diameters. Millimeter scale subsampling allows for sub-annual to monthly analysis of the sedimentary record, an order of magnitude higher than typical sampling schemes. The extruder consists of a 2 m aluminum frame and base, two core tube clamps, a threaded-rod, and a 1 m piston. The sediment core is placed above the piston and clamped to the frame. An acrylic sampling collar is affixed to the upper 5 cm of the core tube and provides a platform from which to extract sub-samples. The piston is rotated around the threaded-rod at calibrated intervals and gently pushes the sediment out the top of the core tube. The sediment is then isolated into the sampling collar and placed into an appropriate sampling vessel (e.g., jar or bag). This method also preserves the unconsolidated samples (i.e., high pore water content) at the surface, providing a consistent sampling volume. This mm scale extrusion method was applied to cores collected in the northern Gulf of Mexico following the Deepwater Horizon submarine oil release. Evidence suggests that it is necessary to sample at the mm scale to fully characterize events that occur on the monthly time-scale for continental slope sediments.

An extrusion method using a calibrated threaded-rod is presented, which allows for mm scale subsampling of aquatic sediment cores. Millimeter-scale sampling is necessary to fully characterize recent event stratigraphy in sediment records.

Sedimentos do núcleo método de extrusão na resolução Millimeter Usando um, rosca-rod calibrado

Aquatic sediment core subsampling is commonly performed at cm or half-cm resolution. Depending on the sedimentation rate and depositional environment, ...

Determination of Carbonyl Functional Groups in Bio-oils by Potentiometric Titration: The Faix Method

Carbonyl compounds present in bio-oils are known to be responsible for bio-oil property changes upon storage and during upgrading. Specifically, carbonyls cause an increase in viscosity (often referred to as &#39;aging&#39;) during storage of bio-oils. As such, carbonyl content has previously been used as a method of tracking bio-oil aging and condensation reactions with less variability than viscosity measurements. Additionally, carbonyls are also responsible for coke formation in bio-oil upgrading processes. Given the importance of carbonyls in bio-oils, accurate analytical methods for their quantification are very important for the bio-oil community. Potentiometric titration methods based on carbonyl oximation have long been used for the determination of carbonyl content in pyrolysis bio-oils. Here, we present a modification of the traditional carbonyl oximation procedures that results in less reaction time, smaller sample size, higher precision, and more accurate carbonyl determinations. While traditional carbonyl oximation methods occur at room temperature, the Faix method presented here occurs at an elevated temperature of 80 &#176;C.

Here we present a potentiometric titration technique for accurately quantifying carbonyl compounds in pyrolysis bio-oils.

Determinação da carbonila grupos funcionais bio-óleos por Potentiometric Titulação: O Método Faix

Carbonyl compounds present in bio-oils are known to be responsible for bio-oil property changes upon storage and during upgrading. Specifically, carbonyls ...

Preparation and Evaluation of 99mTc-labeled Tridentate Chelates for Pre-targeting Using Bioorthogonal Chemistry

Pre-targeting combined with bioorthogonal chemistry is emerging as an effective way to create new radiopharmaceuticals. Of the methods available, the inverse electron demand Diels-Alder (IEDDA) cycloaddition between a radiolabeled tetrazines and trans-cyclooctene (TCO) linked to a biomolecule has proven to be a highly effective bioorthogonal approach to imaging specific biological targets. Despite the fact that technetium-99m remains the most widely used isotope in diagnostic nuclear medicine, there is a scarcity of methods for preparing 99mTc-labeled tetrazines. Herein we report the preparation of a family of tridentate-chelate-tetrazine derivatives and their Tc(I) complexes. These hitherto unknown compounds were radiolabeled with 99mTc using a microwave-assisted method in 31% to 83% radiochemical yield. The products are stable in saline and PBS and react rapidly with TCO derivatives in vitro. Their in vivo pre-targeting abilities were demonstrated using a TCO-bisphosphonate (TCO-BP) derivative that localizes to regions of active bone metabolism or injury. In murine studies, the 99mTc-tetrazines showed high activity concentrations in knees and shoulder joints, which was not observed when experiments were performed in the absence of TCO-BP. The overall uptake in non-target organs and pharmacokinetics varied greatly depending on the nature of the linker and polarity of the chelate.

Preparation and Evaluation of 99mTc-labeled Tridentate Chelates for Pre-targeting Using Bioorthogonal Chemistry

Here, we describe a protocol for radiolabeling and in vivo testing of tridentate 99mTc(I) chelate-tetrazine derivatives for pre-targeting and bioorthogonal chemistry.

Preparação e Avaliação de<sup&gt; 99m</sup&gt; Tc-rotulados tridentadas Quelatos de Pré-alvo Usando Bioorthogonal Química

Pre-targeting combined with bioorthogonal chemistry is emerging as an effective way to create new radiopharmaceuticals. Of the methods available, the ...

Surface Properties of Synthesized Nanoporous Carbon and Silica Matrices

In this work, we report the synthesis and characterization of ordered nanoporous carbon material (also called ordered mesoporous carbon material [OMC]) with a 4.6 nm pore size, and ordered silica porous matrix, SBA-15, with a 5.3 nm pore size. This work describes the surface properties of nanoporous molecular sieves, their wettability, and the melting behavior of D2O confined in the differently ordered porous materials with similar pore sizes. For this purpose, OMC and SBA-15 with highly ordered nanoporous structures are synthesized via impregnation of the silica matrix by applying a carbon precursor and by the sol-gel method, respectively. The porous structure of investigated systems is characterized by an N2 adsorption-desorption analysis at 77 K. To determine the electrochemical character of the surface of synthesized materials, potentiometric titration measurements are conducted; the obtained results for OMC shows a significant pHpzc shift toward the higher values of pH, relative to SBA-15. This suggests that investigated OMC has surface properties related to oxygen-based functional groups. To describe the surface properties of the materials, the contact angles of liquids penetrating the studied porous beds are also determined. The capillary rise method has confirmed the increased wettability of the silica walls relative to the carbon walls and an influence of the pore roughness on the fluid/wall interactions, which is much more pronounced for silica than for carbon mesopores. We have also studied the melting behavior of D2O confined in OMC and SBA-15 by applying the dielectric method. The results show that the depression of the melting temperature of D2O in the pores of OMC is about 15 K higher relative to the depression of the melting temperature in SBA-15 pores with a comparable 5 nm size. This is caused by the influence of adsorbate/adsorbent interactions of the studied matrices.

Here we report the synthesis and characterization of ordered nanoporous carbon (with a 4.6 nm pore size) and SBA-15 (with a 5.3 nm pore size). The work describes the surface and textural properties of nanoporous molecular sieves, their wettability, and the melting behavior of D2O confined in the materials.

Propriedades de superfície de carbono de Nanoporous sintetizado e matrizes de sílica

In this work, we report the synthesis and characterization of ordered nanoporous carbon material (also called ordered mesoporous carbon material [OMC]) ...