Search

Od 19. do 21. svibnja 2023.na Zagrebačkom Velesajmu, u Paviljonu 10A, održano je drugo izdanje MUZZA Tjedna Znanosti. U sklopu MUZZA LAB- a održano je je šest radionica "Vodik na dlanu" koje su bile dobro posjećene. Radionice su održane u sklopu promicanja znanosti i Fakulteta kemijskog inženjerstva i tehnologije u STEM području pod nazivom "Mi vidimo nevidljivo". U radionici je pokazano kako je vodik moguće proizvesti elektrolizom vode i koristiti ga za pokretanje električnog automobila. Sudionici radionice su upoznati s važnosti korištenja obnovljivih izvora energije s ciljem ostvarivanja ekonomske i ekološke održivosti.

The main goal of this study was to examine the effect of calcium phosphate coating (CaP coating) on the corrosion resistance of titanium alloy, Ti– 6Al–7Nb, commercially used as an implant material in orthopedic devices. In addition to enabling osseointegration, the CaP coating forms a kinetic barrier to the electrochemical corrosion reaction, thus protecting the material from corrosion- induced degradation. This further increases the biocompatibility of the implant material. The CaP coating was deposited to the Ti–6Al–7Nb alloy by the electrochemical cathodic deposition method. Electrodeposition of the calcium phosphate film was performed from an aqueous solution of Ca(NO3)2 and NH4H2PO4 salts and film formation parameters were investigated using cyclic voltammetry (CV). Electrochemical characterization of the Ti–6Al–7Nb alloy in simulated body fluid, Hank’s solution was performed before and after the surface modification. The following electrochemical experimental techniques were used: electrochemical impedance spectroscopy (EIS) and linear polarization (LP) in the narrow (±20 mV vs. open circuit potential) and in the wide (±200 mV vs. open circuit potential) potential range at a scan rate of 0.1667 mV/s. The morphology and microstructure of CaP deposit obtained was characterized by scanning electron microscopy (SEM) and chemical composition was assessed by attenuated total reflection Fourier-transform infrared spectroscopy (ATR-FTIR).

Uslijed mehaničke traume, ozljede ili zbog nepravovremeno liječenog karijesa i paradontoze može doći do djelomičnog ili potpunog gubitka zuba/zubiju. Kako bi se održala kakvoća života pojedinca problem se rješava ugradnjom dentalnih implantata – metalni vijak, kao baza za keramičku krunicu, most ili zubnu protezu, ugrađuje se u kost čeljusti. Za izradu dentalnih implantata najčešće se koriste materijali na osnovi titanija. Za uspješnu implantaciju i kako bi se izbjegle bolne korekcijske operacije, po ugradnji implantata mora doći do brze oseointegracije s okolnom kosti i tkivima. Kako formiranje postojanih interakcija implantni materijal/kost i implatni materijal/okolno tkivo ovisi o mikrostrukturi, morfologiji i sastavu te hidrofilnosti površine, funkcionalizacija površine implatnog materijala je od ključne važnosti. U ovom istraživanju, provedena je funkcionalizacija površine titanijeva dentalnog implantata kemisorpcijom bioaktivnih molekula, mogućih pojačivača oseointegracije. Morfologija modificiranih površina Ti|TiO2|bioaktivna prevlaka ispitana je koristeći SEM, a svojstva močenja pomoću mjerenja kontaktnog kuta. In vitro karakterizacija nemodificiranih i modificiranih površina provedena je u otopini umjetne sline upotrebom elektrokemijske impedancijske spektroskopije. Eksperimentalna otkrića potvrđena su DFT izračunima i predložen je mehanizam formiranja bioaktivnih prevlaka.

Anorganski poluvodički spojevi prijelaznih metala u fokusu su interesa kao potencijalni fotokatalizatori u održivim tehnologijama konverzije energije i zaštite okoliša. Unatoč velikom broju istraživanja u području fotokatalize, još uvijek postoji problem dizajniranja fotokatalitičkih sustava visoke djelotvornosti za pročišćavanje voda. Za rješavanje problema potrebno je razviti koncept temeljem kojeg bi bilo moguće predložiti osmišljenu konstrukciju poluvodičkog fotokatalizatora s povećanom fotokatalitičkom učinkovitosti i stabilnosti samog fotokatalizatora u kontaktu s vodenim medijem. U ovom radu definirani su potrebni uvjeti koji osiguravaju uzajamnu povezanost između termodinamičkih karakteristika komponenata fotokatalitičkog sustava i energetske kompatibilnosti procesa u kojima se dobivaju slobodne radikalske vrste nužne za odvijanje fotokatalitičkih procesa degradacije organskih polutanata. S namjerom razvoja toga koncepta konstruirani su energija-vrpce dijagrami, za poluvodički fotokatalizator n-Bi2S3 i ko- katalizator n-Bi2O3, koristeći rezultate poluvodičkih parametara dobivenih Mott-Schottky i Kubelka-Munk analizom. Zašto ko-katalizator? Pri osvjetljavanju fotokatalizatora Bi2S3, koji uz širinu zabranjene zone od 1.4 eV apsorbira u vidljivom dijelu Sunčevog spektra, paralelno s fotokatalitičkom pretvorbom organskih polutanata do željenih produkata, odvijaju se i deaktivacijski procesi. Kako bi se spriječili ti neželjeni procesi, kao što je rekombinacija svjetlom generiranih elektrona i šupljina, fotokatalitički sustav mora biti kompleksniji. Stoga je kao ko-katalizatorski materijal korišten Bi2O3, poluvodič široke zabranjene zone od 2.8 eV koji može sudjelovati u tamnom periodu fotokatalitičkog procesa. Deaktivacija katalizatora izbjegnuta je prijelazom elektrona između vodljivih vrpci poluvodičkog katalizatora i ko-katalizatora.

Kositrov (IV) oksid (SnO2) je poluvodič n-tipa široke zabranjene zone (3.6 eV) koji pokazuje visoku kemijsku stabilnost, električnu vodljivost i optičku transparentnost, anti-fotokorozijsku i korozijsku otpornost. Netoksičnost, niska cijena i poželjna elektronska, optička, magnetska i katalitička svojstva čine ga atraktivnim multifunkcionalnim materijalom koji se koristi u mnogim područjima od tehnološkog interesa: transparentna vodljiva stakla, fotokatalizatori, senzori plina, pohrana i konverzija energije (protuelektroda u bojilom senzitiviziranim solarnim ćelija, anodni materijal u litij-ionskim baterijama). Prisutnost površinskog pasivnog oksidnog filma na kositru utječe na fotokatalitičke, katalitičke i korozijske procese koji se odvijaju na međufaznoj granici film|elektrolit. Kako bi se predvidjela dugotrajna korozijska otpornost kositra, koji je umjereno korozijski otporan materijal, potrebno je razviti duboko razumijevanje elektronske strukture (poluvodičkih svojstava) njegovog pasivnog filma.

Nikal je izvrstan katalizator za reakciju razvijanja vodika (RRV) budući da posjeduje mehaničku stabilnost, katalitičku selektivnost, dostupan je, moguće ga je nanositi u obliku prevlaka na različite geometrijske oblike i korozijski je otporan u elektrolitnim otopinama niskih i visokih pH vrijednosti. Korozijska otpornost nikla usko je povezana sa zaštitinim svojstvima pasivnog filma niklovog oksida/hidroksida, koji se spontano formira na njegovoj površini u vodenim otopinama. Međutim, taj film smanjuje elektrokatalitičku djelotvornost nikla za RRV u alkalnim generatorima vodika/elektrolizerima. Temeljeno na elektrokemijskim i spektroskopskim istraživanjima pasiviteta nikla, današnje stajalište je da pasivni film na Ni posjeduje duplex-tip strukture ; unutrašnji NiO film i vanjski Ni(OH)2 film. Vanjski Ni(OH)2 film se sastoji od reducibilne α– Ni(OH)2 forme i ireducibilne β–Ni(OH)2 forme koja usporava RRV.Budući da elektronska struktura α– Ni(OH)2 izravno utječe na djelotvornost RRV na Ni katalizatoru, u ovom radu su proučavana elektronska svojstva α–Ni(OH)2 filma koji se ponaša kao visoko-dopirani poluvodič n-tipa (s anionskim vakancijama kao dominantnim točkastim defektima). Informacije o raspodjeli potencijala i naboja na međufaznoj granici film|elektrolit dobivene su koristeći eksperimentalne metode: cikličku voltametriju, mjerenja kapaciteta i Mott- Schottky analizu.

Za izradu metalnih implantnih materijala najčešće se koriste: (i) nehrđajući čelici, (ii) kobalt- kromove slitine, (iii) titanij i titanijeve legure. Osnovni uvjet za njihovu ugradnju u agresivni biookoliš ljudskog tijela je visoki stupanj korozijske otpornosti, koja je ključni čimbenik biokompatibilnosti. Stoga se reaktivne površine metalnih implantata modificiraju različitim prevlakama, kao što su npr. anorganski (oksidni filmovi), organski (samoorganizirajući filmovi molekula fosfonske kiseline) i biokeramički filmovi (prevlake kalcijevih fosfata ) i dr. U istraživanju korozijske otpornosti metalnih implantnih materijala primjenjuju se elektrokemijske metode budući da su procesi degradacije implantata u agresivnom biookolišu tkivnih tekućina elektrokemijske prirode. U ovom radu elektrokemijske metode su korištene i za: (i) formiranje prevlaka hidroksiapatita (HA) na Nitinolu, kao i za (ii) karakterizaciju korozijske otpornosti modificirane površine Nitinola u in vitro uvjetima realne primjene.

Uz produljenje čovjekove životne dobi, brz način života i porast ukupne populacije, raste i potreba za ugradnjom implantata u ljudsko tijelo kako bi se održala kvaliteta života pojedinca. Uslijed povećane potrebe za ugradnjom implantata, raste i nužnost za detaljnim razumijevanjem interakcija površine implantata s okolnim fiziološkim okruženjem. Nitinol, približno ekviatomska legura nikla i titana (NiTi), je materijal od posebnog interesa u biomedicinskom inženjerstvu zbog svojih specifičnih mikrostrukturnih svojstava (svojstvo “pamćenja” oblika i superelastičnost). Kao implantni materijal, Nitinol se koristi za izradu krvožilnih i plućnih usadaka/stentova i ortodontskih implantata. Tjelesne tkivne tekućine predstavljaju vrlo agresivan okoliš za metalne implantate, stoga je kemijska stabilnost materijala osnovni preduvjet biokompatibilnosti. Relativno dobra korozijska stabilnost površine Nitinola temelji se na spontanom formiranju površinskog oksidnog TiO2 filma. S vremenom, u agresivnim tkivnim tekućinama, koje sadrže visoku koncentraciju kloridnih iona, može doći do lokalnog razaranja oksidnog filma i neželjenog otpuštanja alergenih i toksičnih iona nikla u okolna tkiva. Stoga, da bi se stvorila djelotvorna barijera između agresivnog okruženja i implantata čime bi se produljio njegov vijek trajanja i izbjegle bolne korekcijske operacije, reaktivna površina Nitinola modificira se biokompatibilnim prevlakama. Površina Nitinola modificirana je anorganskim prevlakama (oksidni filmovi dobiveni anodizacijom) i organskim prevlakama (samoorganizirajući filmovi fosfonskih kiselina) kako bi se poboljšala njegova korozijska otpornost i smanjila otpuštena količina iona nikla u okolna tkiva. Elektrokemijska karakterizacija nemodificiranih i modificiranih površina Nitinola provedena je in vitro u simuliranoj tjelesnoj otopini (Hankova otopina) koristeći ac i dc elektrokemijske metode (voltametrija, pulsne metode, impedancijska spektroskopija). Visoko-sofisticirane površinsko-analitičke metode (infracrvena refleksijsko apsorpcijska spektroskopija, rendgenska fotoelektronska spektroskopija i goniometrija) korištene su za površinsku karakterizaciju anorganskih i organskih prevlaka. Kinetika formiranja i rasta oksidnih filmova na Nitinolu je istraživana pod potenciostatskim i galvanostatskim uvjetima. In situ rast amorfnih oksidnih filmova (galvanostatski uvjeti) odvija se pod utjecajem visokog polja kooperativnim mehanizmom ionske vodljivosti (uključuje migraciju iona metala i kisika). Za kristalinične oksidne filmove (potenciostatski uvjeti) utvrđena je dominacija anionskih nad kationskim vakancijama. Elektronska, poluvodička svojstva pasivnih kristaliničnih filmova istražena su u uvjetima u kojima prevladava elektronska vodljivost. Oksidni filmovi na Nitinolu ponašaju se kao n-tip poluvodiča s kisikovim vakancijama kao elektron donorima. Tanki nanometraski oksidni filmovi na Nitinolu, građeni većinom od TiO2 sa samo 2% Ni, pružaju visoku korozijsku otpornost. Modifikacija površine Nitinola samoorganiziranjem fosfonskih kiselina rezultira formiranjem bidentantno kovalentno vezanih fosfonatnih filmova na oksidom prekrivenoj površini Nitinola što je potvrđeno fotoelektronskom spektroskopijom. Rezultati infracrvene spektroskopije pokazali su kako su formirani filmovi visoko uređeni i gusto pakirane strukture. Prema impedancijskim mjerenjima vidljivo je da se fosfonatni filmovi u simuliranoj tjelesnoj tekućini ponašaju kao neidealni dielektrici sa visokim vrijednostima otpora. Međufazna granica Nitinol|fosfonatni film|elektrolit predstavlja blokirajući kontakt koji djelotvorno sprječava odvijanje reakcija prijenosa naboja. Površine Nitinola modificirane anorganskim i organskim filmovima pokazuju povećanu korozijsku otpornost u odnosu na nemodificiranu površinu, čime je ostvaren osnovni preduvjet za povećanje biokompatibilnosti. Formirani sustav Nitinol|film predstavlja novi bioinženjerski materijal za izradu biokompatibilnih implantata.

Produljenjem čovjekove životne dobi, kako bi se održala kvaliteta života pojedinca, raste i potreba za ugradnjom nadomjestaka/implantata u ljudsko tijelo. Porast ukupne populacije u svijetu i povećana potreba za implantatima potiču razvoj biomedicinskih inženjerskih sustava i tehnologija. Za izradu implantata koristi se i materijal Nitinol, približno ekviatomska legura nikla i titana (NiTi). Nitinol posjeduje specifična mikrostrukturna svojstva (svojstvo “pamćenja” oblika i superelastičnosti) i stoga je izuzetno važan u biokemijskom inženjerstvu s primjenom u medicini za izradu krvožilnih i plućnih usadaka (stentova) i ortodontskih implantata. Osnovni uvjet za ugradnju materijala u agresivan biookoliš ljudskog tijela, uz izvrsna mehanička i kemijska svojstva, je i visok stupanj biokompatibilnosti. Relativno dobra biokompatibilnost nemodificirane površine Nitinola temelji se na spontanom formiranju površinskog oksidnog filma koji predstavlja barijeru prijelazu toksičnih iona nikla i korozijskih produkata u biookoliš implantata. Za daljnje povećanje korozijske otpornosti koriste se različite metode modifikacije površine Nitinola kako bi se spriječila degradacija implantata, produljio njegov vijek trajanja i izbjegle bolne korekcijske operacije. Površina Nitinola modificirana je samoorganizirajućim monoslojevima fosfonskih kiselina. Samoorganizirajući monoslojevi predstavljaju jednostavan i jeftin način modifikacije površine uz dodatnu mogućnost naknadne modifikacije završnih skupina formiranih monoslojeva s ciljem dobivanja sustava s novim fizikalno-kemijskim svojstvima. In vitro karakterizacija nemodificiranih i modificiranih površina Nitinola provedena je u simuliranoj tjelesnoj otopini (Hankova otopina) koristeći elektrokemijske metode (ciklička voltametrija i elektrokemijska impedancijska spektroskopija) i goniometriju. Ispitivan je utjecaj pripreme površine prije modifikacije samoorganizirajućim monoslojevima i utjecaj duljine lanca fosfonskih kiselina na barijerne karakteristike modificirane površine Nitinola.

Hematit (α-Fe2O3) se zbog svojih karakteristika poput male vrijednosti energijskog procijepa (oko 2.1 eV), izuzetne stabilnosti, netoksičnosti i niske cijene, intenzivno istražuje kao fotokatalizator i materijal za izradu fotoanoda. Međutim, njegov veliki nedostatak je loša električna vodljivost koju treba povećati. Jedan od načina je dopiranje, odnosno ugradnja primjesa koje će zamijeniti osnovni atom (Fe3+) na njegovu mjestu u kristalnoj rešetki. U ovom radu metodom elektroispredanja provedena je sinteza 1D hematita u obliku vlakana bez i sa dodatkom 2 at. % i 5 at. % Ru3+ kao ekstrinsične primjese. Kako bi se utvrdio utjecaj Ru3+ dopanda na morfološka, strukturna, optička i poluvodička svojstva hematita, vlakana su karakterizirana sljedećim metodama: UV/Vis, ATR-FTIR, SEM, EDS i XRD. Prema rezultatima svih metoda, vlakna se dominantno sastoje od hematitne faze. Usporedbom ATR-FTIR spektara i difraktograma dopiranih i nedopiranih vlakana vidljiv je pomak vrpci (ATR-FTIR) i pomak maksimuma (XRD), što potvrđuje uspješnu ugradnju Ru3+ iona u strukturu hematita. Utjecaj dopiranja na optička i poluvodička svojstva hematita jasno je vidljiv i u smanjenoj vrijednosti energijskog procijepa dopiranih uzoraka [Ebg (5 at. % Ru3+) = 2,05 eV, direktni prijelaz] u odnosu na nedopirani uzorak (Ebg = 2,10 eV, direktni prijelaz) što ukazuje na povećanje električne vodljivosti dopiranih uzoraka. Materijal ovakvih karakteristika potencijalni je kandidat za primjenu u procesima pročišćavanja otpadnih voda kao fotokatalizator. Hematite (α-Fe2O3) is being intensively investigated for use as a photocatalyst and photoanode material due to its properties such as low energy gap value (about 2.1 eV), exceptional stability, nontoxicity, and low cost. However, its major drawback is poor electrical conductivity, which needs to be enhanced. One of the ways is doping, which is the incorporation of impurities to replace the base atom (Fe3+) in its place in the crystal lattice. In this work, the synthesis of 1D hematite in the form of fibers was carried out by electrospinning method, without and with the addition of 2 at. % and 5 at. % Ru3+ as extrinsic impurities. To determine the effect of Ru3+ doping on the morphological, structural, optical, and semiconducting properties of hematite, the fibers were characterized by the following methods: UV/Vis, ATR-FTIR, SEM, EDS, and XRD. According to the results of all methods, the fibers are predominantly composed of the hematite phase. Comparison of ATR-FTIR spectra and diffractograms of doped and undoped fibers shows a band shift (ATR-FTIR) and a maximum shift (XRD), confirming the successful incorporation of Ru3+ ions into the hematite structure. The influence of doping on the optical and semiconducting properties of hematite is reflected in the reduced value of the energy gap of the doped samples [Ebg (5% at. Ru3+) = 2.05 eV, direct transition] to the undoped sample (Ebg = 2.10 eV, direct transition), indicating an increase in the electrical conductivity of the doped samples. Material with such properties is a potential candidate for application in wastewater treatment processes as a photocatalyst.

Stopa uspješnosti upotrebe titanija za dentalnu primjenu ovisi o sposobnosti integracije okolnog koštanog tkiva s površinom implantata. Iako se titanij i njegove legure odlikuju jedinstvenom kombinacijom kemijskih, fizikalnih i bioloških svojstava zbog kojih titanij predstavlja ''zlatni standard'' među materijalima za izradu dentalnih implantata, ipak postoje čimbenici i uvjeti u kojima samo njegova odlična svojstva, kao što su otpornost na koroziju, inertnost, netoksičnost i biokompatibilnost, nisu dovoljna. Tako zbog kombinacije korozije, mehaničkog opterećenja i bakterija može doći do odbacivanja implantnog materijala. Brojnim dugogodišnjim istraživanjima u in vitro i in vivo uvjetima pokazalo se kako je potrebna dodatna modifikacija površine titanija u svrhu boljih sveopćih karakteristika i učinkovitosti unutar ljudskog tijela. Cilj ovog rada bio je istražiti elektrokemijska svojstva nemodificiranog titanija u simuliranoj fiziološkoj otopini (otopina umjetne sline) i usporediti ih sa svojstvima titanija kojemu je površina modificirana anodnom oksidacijom provedenoj u fosfatnom puferu. Ispitivan je utjecaj parametara anodne oksidacije (vrijeme i potencijal anodizacije) na konačna elektrokemijska svojstva titanija pod realnim uvjetima primjene. Elektrokemijske tehnike koje su korištene za ispitivanje elektrokemijskih svojstava titanija su: ciklička voltametrija (CV), linearna polarizacija (LP) i elektrokemijska impedancijska spektroskopija (EIS). The success rate of titanium for dental applications depends on the ability of the surrounding bone tissue to integrate with the implant surface. Although titanium and its alloys are characterized by the unique combination of chemical, physical and biological properties that make titanium the 'gold standard' among dental implant materials, there are still factors and conditions in which its excellent properties, such as corrosion resistance, inertness, non-toxicity and biocompatibility are not enough. Thus, due to a combination of corrosion, mechanical loading and bacteria, implant material can be rejected. Numerous years of in vitro and in vivo studies have shown that additional modification of the titanium surface is required for better overall performance within the human body. The aim of this study was to explore the electrochemical properties of unmodified titanium in simulated physiological solution (artificial saliva solution) and to compare them with the properties of titanium modified by anodic oxidation performed in phosphate buffer solution. The effect of anodic oxidation parameters (time and anodization potential) on the overall electrochemical properties of titanium under real application conditions has been investigated. The electrochemical techniques that have been used to test the electrochemical properties of titanium are cyclic voltammetry (CV), linear polarization (LP), and electrochemical impedance spectroscopy (EIS).

Tlačni membranski postupci mikrofiltracije, ultrafiltracije, nanofiltracije i reverzne osmoze sve se učestalije primjenjuju u obradi otpadnih voda, zbog svoje učinkovitosti i održivosti. Jedna od mogućih primjera je obrada i oporaba otpadnih voda iz postrojenja za termičku obradu nusproizvoda životinjskog podrijetla čime se može smanjiti potrošnja potrebne procesne vode, odnosno vrlo često pitke vode, a ujedno i minimizirati štetan utjecaj na okoliš. Tercijarnom obradom otpadne vode membranskim postupcima postiže se zadovoljavajuća kakvoća permeata (vode), kako bi se ista mogla ponovno upotrijebiti u samom procesu, te u svrhu navodnjavanja. Prikazani su rezultati istraživanja dvostupanjske (završne) membranske obrade efluenta proizašlog iz biološke obrade. U prvom stupnju obrade korištene su ultrafiltracijske membrane (MW, CQ i GM), a u drugom stupnju nanofiltracijske (NF270 i NF90) i reverzno osmotske membrane (XLE). Ispitani su ključni parametri kakvoće vode u svakom koraku procesa te promjena fluksa uslijed blokiranja membrana. Uslijed intenzivnog blokiranja membrana prilikom ultrafiltracije, ispitana je uspješnost povrata fluksa kemijskim čišćenjem. Na temelju dobivenih rezultata odabrane su najprikladnije membrane za pojedini stupanj procesa.

Iskorištenje ostataka iz poljoprivredne proizvodnje te osiguravanje zatvorenog ciklusa unutar gospodarstva jedno je od temeljnih načela održive poljoprivrede. Nakon završenog procesa vinifikacije grožđa ostaju velike količine komine grožđa koja sadrži značajne količine polifenola, prehrambenih vlakana, proteina, masnih kiselina te minerala. Polifenolni spojevi imaju brojne pozitivne učinke na ljudsko zdravlje jer djeluju kao antioksidansi, antimikotici, djeluju također antikancerogeno, protuupalno, antiviralno i antibakterijski pa time mogu imati široku primjenu u proizvodnji farmaceutskih, prehrambenih i kozmetičkih pripravaka. Većina ekstrakcijskih metoda koje se koriste za dobivanje polifenola zahtjeva sofisticiranu opremu i vezana je za dobro opremljene laboratorije, a nerijetko se koriste kemikalije koje bi mogle imati štetan utjecaj na zdravlje. Da bi ekstrakcija polifenola iz komine bila ekonomski isplativa, nužno je razviti jednostavne, ali učinkovite metode koje spadaju u skupinu tzv „zelenih“ metoda prilagođenih ovoj namjeni. Odabirom komine s visokim sadržajem polifenola te primjenom jednostavnih i učinkovitih ekstrakcijskih metoda osigurava se velika ekonomska isplativost uporabe komine kao sirovine za dobivanje polifenola. Stoga je cilj ovoga istraživanja bio razviti i optimizirati ekonomski isplative i ekološki prihvatljive ekstrakcijske metode za dobivanje polifenola iz kožica i sjemenki komine za čiju je primjenu dovoljna jednostavna i jeftina oprema. Kao preduvjet za komercijalno korištenje ekstrakata polifenola u proizvodnji farmaceutskih, kozmetičkih i prehrambenih proizvoda, ispitana je i njihova termička i vremenska stabilnost. I nakon ekstrakcije polifenola preostat će ostaci komine, stoga se planira utvrditi mogućnost njihova korištenja kao sorbensa za uklanjanje određenih farmaceutika iz otpadnih voda čime će se ponuditi rješenje za još jedan važan ekološki problem. Da bi se komina sa vezanim farmaceuticima mogla sigurno zbrinuti, razviti će se i metode za njezino spaljivanje. Pepeo dobiven spaljivanjem komine detaljno će se analizirati da se utvrdi njegov sastav, a u svrhu njegove uporabe kao sredstva za poboljšavanje plodnosti tla.

U ovom radu provedena je sinteza nanočestica s ljuskom od zlata, srebra i cinka te jezgrom od enzima ureaze. Sinteza nanočestica zlata i srebra provedena je u dušificiranoj redestiliranoj vodi s različitim koncentracijama zlata i srebra pri temperaturi T = 37 oC uz istu koncentraciju ureaze. Sinteza nanočestica cinka je provedena s različitim koncentracijama cinka i uree pri temperaturi T = 25 oC također uz istu koncentraciju ureaze. Tokom eksperimenata praćena je promjena koncentracije proteina koja je proporcionalna koncentraciji enzima, te je određivan apsorpcijski spektar zlata i srebra. Kinetika brzine taloženja enzima ureaze opisana je kinetikom prvog reda za koju je utvrđeno da dobro opisuje gotovo sve reakcije. Istaložene nanočestice zlata i cinka su karakterizirane pomoću pretražnog elektronskog mikroskopa.

Grafen je ravan monosloj konjugiranih sp2 ugljikovih atoma čvrsto povezanih u dvodimenzionalnu (2D) rešetku u obliku saća, što je osnovna gradivna jedinica svih grafitnih materijala. Otkada je prvi puta otkriven, 2004. godine, grafen je privukao velik interes zbog svojih jedinstvenih elektronskih, toplinskih i mehaničkih svojstava koja proizlaze iz čvrste 2D strukture i njezine potencijalne tehničke primjene. Međutim, proizvodnja grafena u većoj količini je skupa i uključuje upotrebu kemikalija koje nisu ekološki prihvatljive. Stoga se kontinuirano pokušavaju razviti alternativni postupci. Jedan od postupaka koji se koristi za dobivanje grafena je kemijska sinteza iz grafita. Hidrofobna priroda grafena te njegova snažna sklonost aglomeriranju u otpalima, predstavljaju velik izazov u razvoju ovog procesa. Svrha ovog rada bila je pripraviti grafen (rGO) redukcijom grafenova oksida (GO) uporabom ekološki prihvatljivog reducensa te ispitati kapacitivna svojstva dobivenog rGO..Tijekom provedbe redukcije cilj je postići što veći stupanj redukcije te pronaći uvjete u kojima neće biti izražana aglomeracija produkta. Određivanje kapacitivnih svojstava dobivenog produkta može dati uvid u uspješnost provedbe samog procesa. Proces redukcije GO proveden je kemijskim putem u otopini kod pH vrijednosti 7 i 10 pri 80˚C uporabom ekstrakta lista masline (ELM) i pročišćene otpadne vegetacijske vode masline (OMW) kao reducensa. Kapacitivna svojstva rGO određena su provedbom metode cikličke voltametrije i elektrokemijske impedancijske spektroskopije (EIS). Uzorci GO i rGO okarakterizirani su UV-VIS spektrofotometrijom, FT-IR spektroskopijom i termogravimetrijom analizom (TGA).

Budući da su prirodne koncentracije prijelaznih metala u rijekama vrlo niske, svaki dodatni unos utječe na njihovu koncentraciju i time mijenja prirodnu ravnotežu u vodenom okolišu. Metali nisu biorazgradivi te njihov unos predstavlja dodatnu prijetnju vodenim ekosustavima jer se mogu akumulirati u sedimentu ili živim organizmima (1). Procjena biološkog učinka metala obuhvaća i praćenje biomarkera izloženosti metalima, metalotioneina (MT). Ovi niskomolekulski citosolski proteini sudjeluju u održavanju homeostaze esencijalnih (Zn, Cu) i detoksifikaciji toksičnih metala (Cd, Hg, Ag), a njihova pobudna sinteza ukazuje na izloženost metalima (2). Pouzdana i osjetljiva elektrokemijska metoda određivanja MT u biološkim uzorcima je diferencijalna pulsna voltametrija (DPV). Prikazano istraživanje provedeno je tijekom jeseni, kao sezoni fiziološkog mirovanja nakon mrijesta Vardarskog klena (Squalius vardarensis L.), u makedonskim rijekama Zletovska i Kriva koje su onečišćene otpadnim vodama rudnika olova i cinka (rudnici Zletovo i Toranica) te Bregalnici koja nije izložena utjecaju rudarskih aktivnosti. Cilj istraživanja je procijeniti izloženost i biološke učinke metala praćenjem koncentracija metala i MT u citosolu probavila riba te koncentracija metala u riječnoj vodi. MT su određeni DPV, metodom po Brdički, koja se koristi za određivanje proteina koji sadrže tiolne skupine, uključujući MT (3). Mjerenje je provedeno na 797 Computrace (Metrohm) uređaju s troelektrodnim sustavom (radna elektroda (viseća živina kap), protuelektroda (platinska žica) i referentna elektroda (Ag/AgCl/3M KCl)) u amonijačnoj otopini kobaltove(III) soli (1M NH4Cl + 1M NH4OH, pH=9, 5 i 6 x10-4 M Co(NH3)6Cl3). Metoda se temelji na određivanju visine katalitičkog vala vodika pri potencijalu Ep = -1, 48 V, koji je proporcionalan koncentraciji MT. Kao kalibrant je korišten MT zečje jetre (Ikzus Proteomics) otopljen u 0.25 M NaCl. Na temelju toplinske stabilnosti, MT su određeni u toplinski obrađenom citosolu probavila klena. Koncentracije metala su izmjerene masenim spektrometarom visokog razlučivanja s induktivno spregnutom plazmom (HR ICP-MS). Statistički značajno povišene koncentracije MT (mg g-1) zabilježene su u riba iz Zletovske i Krive (3, 9 i 3, 3) koje su izložene utjecaju zagađenja iz rudnika Pb/Zn u odnosu na referentnu Bregalnicu (2, 1). Većina izmjerenih metala u riječnoj vodi i citosolu probavila Vardarskog klena također ima povišene koncentracije u rijekama pod utjecajem rudnika. Primjena DPV u praćenju promjena MT u biološkim uzorcima dokazana je kao osjetljiva metoda koja se koristi u biomonitoring studijama procjene izloženosti okoliša metalima.

Legura bakra i nikla, posebice 70Cu-30Ni, često se koristi kao konstrukcijski materijal u sustavima koji su u doticaju s morskim okolišem zbog njene dobre korozijske otpornosti u morskoj vodi. Međutim, kako je nužno da industrijski sustavi rade sigurno i isplativo, potrebno ih je dodatno zaštiti jer u korozivnim medijima poput morske vode, ukoliko su dugotrajno izloženi, podliježu različitim oblicima korozijskih napada. Stoga se industrijski sustavi najčešće štite komercijalnim inhibitorima korozije koji su često ekološki neprihvatljivi pa se javlja potreba za razvojem novih ekološki i ekonomski prihvatljivih metoda zaštite konstrukcijskih materijala. U tu svrhu, veliki potencijal primjene ima modifikacija metalnih površina tankim, uređenim filmovima dugolančanih karboksilnih kiselina, tzv. samoorganizirajućim monoslojevima. Samoorganizirajući monoslojevi na površini istovremeno djeluju kao nanopremazi, formirajuće tanke, kompaktne, uređene slojeve koji se ponašaju kao efikasna barijera između metala i agresivnog medija, te kao inhibitori korozije, ograničavajući kontakt metala s agresivnim medijem. Dosadašnja istraživanja [1-3] samoorganizirajućih monoslojeva na leguri bakra i nikla provođena su isključivo metodom uranjanja (dip-coating), međutim, ova metoda relativno dugo traje, njome se troše velike količine radnih otopina te nije praktična za tehnološku primjenu. Stoga se javlja potrebna za ispitivanjem i metode prskanja, kao druge potencijalne metode nanošenja tankih filmova koja je jednostavnija, brža te se njome troši manja količina radne otopine te time ima veći potencijal primjene u praksi [4]. Glavni cilj ovog rada je usporediti djelotvornost zaštite legure bakra i nikla dobivene različitim metodama formiranja barijernih filmova stearinske kiseline: metodom uranjanja te metodom prskanja. Ispitivanja zaštitnih svojstava slojeva stearinske kiseline na oksidnoj površini legure provedena su u umjetnoj morskoj vodi (3%-tna NaCl otopina) elektrokemijskim polarizacijskim metodama, dok je analiza površine provedena: metodom mjerenja kontaktnog kuta, kojom je ispitana hidrofobnost površine, te Fourier transformacijskom infracrvenom spektroskopijom (FTIR), kojom je dokazana uređenost sloja stearinske kiseline na površini metala. Zahvala: Ovi materijali temelje se na radu koji je financirala Nacionalna zaklada za znanost, visoko školstvo i tehnologijski razvoj Republike Hrvatske pod brojem 09.01/253. Literatura: (1) K. M. Kruszewski, E. R. Renk, E. S. Gawalt, Thin Solid Films 520 (2012) 4326-4331. (2) K. Marušić, Z. Hajdari, H. Otmačić Ćurković, Acta Chim. Slov. 61 (2014) 328-339. (3) Z. Hajdari, H. Otmačić Ćurković, V. Čadež, S. Šegota, J. Electrochem. Soc. 163 (2016) C145-C155. (4) A. Bulusu, S. A. Paniagua, B. A. MacLeod, A. K. Sigdel, J. J. Berry, D. C. Olson, S. R. Marder, S. Graham, Langmuir 29 (2013) 3935- 3942.

Sustavno praćenje stanja okoliša mjerenjem bioloških promjena u indikatorskih organizama naziva se biomonitoring. S obzirom da se za razliku od organske tvari ne mogu razgraditi u okolišu, metali jednom unešeni u okoliš tu i ostaju te predstavljaju najopasnija zagađivala. Biomonitoring studije izloženosti metalima obuhvaćaju mjerenje metala u vodi i sedimentu te u indikatorskim organizmima. Ribe, kao organizmi na vrhu hranidbenog lanca u vodenom ekosustavu, su često korišteni indikatorski organizmi. Ribe unose metale putem škrga, probavila i kože, ali se neselektivno uz esencijalne metale akumuliraju i toksični. Jedna od ranih promjena na staničnoj razini organizma (biomarkeri) koja ukazuje na izloženost organizma metalima je pobudna sinteza metalotioneina (MT), citosolskih proteina odgovornih za homeostazu esencijalnih (Zn, Cu) i detoksifikaciju toksičnih metala (Cd, Hg, Ag) (1). Među različitim tehnikama mjerenja MT, elektrokemijska metoda diferencijalna pulsna voltametrija (DPV) predstavlja osjetljivu metodu određivanja MT u biološkim uzorcima. S obzirom da osim metala na koncentraciju MT utječu i drugi faktori, poput biometrije, fiziološkog stanja riba te abiotičkih faktora, istraživanje je provedeno u sezoni mrijesta i ubrzanog metabolizma Vardarskog klena (Squalius vardarensis L.) u makednoskim rijekama pod utjecajem otpadnih voda rudnika olova i cinka, Zletovska (rudnik Zletovo) i Kriva (rudnik Toranica). U riječnoj vodi su izmjereni metali, a u citosolu probavila klenova metali i MT kao biomarkeri izloženosti metalima te uspoređeni s referentom postajom, rijekom Bregalnicom na kojoj nema utjecaja otpadnih voda rudnika. DPV se temelji na difuzijom kontroliranom putovanju analita do površine živine elektrode. Depolarizacijski potencijal omogućava identifikaciju iona prisutnih u otopini, a mjerenjem difuzijske struje može se izračunati njihova koncentracija. Metodu je razvio češki kemičar Jaroslav Heyrovský te za nju 1959. dobio Nobelovu nagradu. Njegov student, Rudolf Brdička, je u svom radu 1933. otkrio da proteini s –SH skupinama daju karakterističan val i upravo se metoda po Brdički koristi za određivanje MT. Frakcija MT se izolira toplinskom obradom na 85°C, a mjerenje se provodi u otopini amonijačnog pufera (1M NH4Cl + 1M NH4OH), pH=9.5 koja sadrži 6x10-4 M Co(NH3)6Cl3 pri sljedećim mjernim parametrima na uređaju 797 Computrace (Metrohm): početni/završni potencijal: -0.9/-1.65 V ; amplituda/trajanje naponskog pulsa: 0.02502 V/0.057 s ; vrijeme ponavljanja promjene pulsa: 0.5 s ; brzina promjene potencijala: 0.005 Vs-1 (2). U proljetnom su periodu gotovo svi od 26 izmjenenih metala u vodi i citosolu povišeni u riba iz Zletovske i Krive u odnosu na Bregalnicu na kojoj nema rudarske aktivnosti. Biološki učinak ovih metala potvrđen je i značajno povišenim koncentracijama MT (mg g-1) u riba iz Zletovske i Krive (3, 1 i 2, 7) u odnosu na Bregalnicu (2, 0). DPV je potvrđena kao pouzdana metoda mjerenja MT u nativnim populacijama indikatorskih organizama.

Grafenov oksid (GO), dvodimenzionalna je makromolekula koja je u novije vrijeme privukla veliku pažnju zbog svojih odličnih fizikalno- kemijskih svojstava te velike specifične površine. GO u svojoj strukturi posjeduje različite kisikove skupine2 (epoksidne, hidroksilne, karbonilne i karboksilne) zaostale nakon procesa oksidacije grafita. Ove skupine osim što definiraju fizikalno-kemijska svojstva GO, pružaju i reaktivna mjesta za daljnju kemijsku modifikaciju čime se otvara širok spektar mogućnosti sinteze pametnih materijala specifičnih svojstava.S ciljem dobivanja N- dopiranih materijala na bazi grafena, priređeni GO je reduciran hidrazin hidratom čime je u strukturu reduciranog GO uveden dušik čije prisustvo utječe na elektronsku struktura materijala te može dovesti do otvaranja zabranjene energetske zone. Dopiranje dušikom je također provedeno funkcionalizacijom GO s anilinom i o- fenilendiaminom. Iz dobivenih uzoraka priređene su elektrode koje su ispitane metodom cikličke voltametrije (CV) i elektrokemijske kvarc kristalne nanovage (EQCM). Funkcionalizirani GO je dodatno ispitan metodama rendgenske fotoelektronske spektroskopije (XPS), infracrvene spektroskopije s Fourierovim transformacijama signala (FTIR - ATR) te skenirajuće elektronske mikroskopije (SEM). Modificirani GO je pokazao vrlo dobra elektrokemijska svojstva, dobru električnu provodnost te obećavajuće rezultate za primjenu ovakvih materijala na području spremnika energije kao što su superkondenzatori. Ovaj rad izrađen je u sklopu projekta „Elektrokemijski superkondenzator velike snage i velike energije za hibridna električna vozila (IP-11-2013.8825)” financiranom od strane Hrvatske zaklade za znanost.

Ljuta paprika je jedna od najučestalijih vrsta začina klasificirana prema stupnju ljutine, aromi i boji. Ljutinu ovim tvarima daju alkaloidne tvari, kapsaicinoidi, a među njima su najznačajniji kapsaicin (trans-8-metil-N- vanilil-6-nonenamid) i dihidrokapsaicin (8- metil-N-vanililnonenamid) koji su odgovorni za oko 90% ljutine.1 Interes za ovom vrstom tvari posljednjih je godina porastao jer je dokazano da posjeduju potencijalno antioksidativno, antimutageno, antibakterijsko, antikancerogeno i analgetičko djelovanje.2-4 Standardna metoda određivanja ukupnih kapsaicinoida je organoleptički Scovillov test prema kojem se ljute paprike klasificiraju.5 Nadalje, za kvantifikaciju ukupnih, odnosno pojedinačnih kapsaicinoida, koriste se različite spektrofotometrijske i kromatografske metode.6, 7 Međutim, ove metode zahtijevaju upotrebu složene i skupe instrumentacije, kompliciranu pripremu uzoraka te dugotrajnu analizu. Stoga postoji interes za razvojem jeftinijih analitičkih metoda koje bi omogućile brzo i jednostavno određivanje kapsaicinoida u uzorcima paprike. U ovom istraživanju provedena je metoda standardnog dodatka primijenjena na voltametriju imobiliziranih kristala.8 Metoda se temelji na mjerenju struje na parafinom impregniranoj grafitnoj elektrodi primjenom pravokutno-valne voltametrije. Također, primijenjena je i relativno nova i kratko istraživana tehnika, tzv. stripping voltammetry microprobe (SPV) metoda9 čija je glavna prednost mala količina uzorka (mikrogrami) te mali volumen (mikrolitri) potrebni za analizu što skraćuje vrijeme vaganja i smanjuje troškove same analize. Metoda se bazira na precipitaciji relativno teško topljive komponente i njezinoj imobilizaciji na površini elektrode uslijed isparavanja otapala. Analize su provedene pri optimalnim eksperimentalnim uvjetima, pH 11, amplitudi pulsa 50 mV, frekvenciji 150 Hz i korak potencijala od 2 mV. Dvije primijenjene metode pokazale su dobre rezultate za brzu i jednostavnu karakterizaciju kapsaicinoida u realnim uzorcima paprike te pružile temelj za daljnje istraživanje i razvoj elektrokemijskih tehnika za direktnu kvantifikaciju nepoznatih količina uzorka.

Grafen je monosloj sp2 povezanih ugljikovih atoma pravilno posloženi u heksagonalnu strukturu.1 Pokazuje odlična mehanička, električna i toplinska svojstva kod sobne temperature, te ima dobru kemijsku stabilnost i veliku teoretsku specifičnu površinu.2 S obzirom na navedeno, grafen je materijal koji od 2004. godine kada je prvi put izoliran sve više privlači pažnju znanstvenika i pronalazi brojne primjene.3 Kako bi se dobili listovi grafena razvijene su različite metode poput mehaničkog raslojavanja grafita, epitaksijalnog rasta, organske sinteze iz nižih ugljikovodika, kemijskog raslojavanje ugljikovodika i elektrokemijske metode sinteze.4 U odnosu na druge, elektrokemijska metoda sinteze je jednostavna, jeftina i ekološki prihvatljiva ukoliko se koriste vodeni elektroliti ili vodene otopine površinski aktivnih tvari. Osim toga provodi se pri atmosferskim uvjetima i daje mogućnost kontrole debljine listova grafena podešavanjem elektrodnog potencijala. Proces uključuje primjenu anodne ili katodne polarizacije što uzrokuje interkalaciju, strukturnu ekspanziju i eksfolijaciju grafita.5 U ovom radu provedeno je elektrokemijsko raslojavanje uzoraka prirodnog grafita s ciljem dobivanja grafenske strukture. Kao elektroliti korištene su 0, 1 mol dm-3 vodene otopine natrijevog dodecil benzensulfonata (SDBS), natrijevog dodecil sulfata (SDS) i 1, 1'-bi-2- naftola (BINOL). Polarizacijom grafita u području pozitivnih potencijala SDS, SDBS i BINOL se interkaliraju u strukturu grafita, a primjenom negativnih potencijala dolazi do raslojavanja grafita. Dobiveni produkti okarakterizirani su korištenjem cikličke voltametrije, UV-Vis spektroskopije, FTIR spektroskopije, skenirajuće elektronske mikroskopije i mikroskopije atomskih sila.

Većina industrijskih postrojenja pozicionirana uz obalu koriste morsku vodu, koja je korozivan medij i agresivno djeluje na izložene površine brojnih metalnih konstrukcija. Kako je nužno da postrojenja rade sigurno i isplativo, vrlo se često za njihovu izvedbu koriste visokootporne legure poput nehrđajućeg čelika 1.4404. Međutim, zbog nepostojanosti zaštitnog pasivnog filma u kontaktu s kloridnim ionima dolazi do propadanja čeličnih konstrukcija te implatanata, stoga se nameće potreba za adekvatnom zaštitom koja bi omogućila njihovo sigurnije i dugotrajnije korištenje. Cilj ovih istraživanja je pronalaženje djelotvorne, a istovremeno i ekonomične metode zaštite čelika od korozije u kloridnom mediju primjenom spojeva koji nemaju negativan učinak na okoliš. Jedna od mogućnosti je primjena tankih uređenih nano filmova, odnosno samoorganizirajućih monoslojeva koji se formiraju adsorpcijom iz otopina dugolančanih organskih kiselina na površinu oksidom prekrivenog metala te sprječavaju prodiranje vode i agresivnih iona do površine metala. Velika prednost ove metode je mali utrošak kemikalija, što znači i jeftiniju zaštitu. Stearinska i oktadecil fosfonska kiselina izabrane su za istraživanja jer su netoksični spojevi te pokazuju sposobnost stvaranja samoorganizirajućih monoslojeva na površini metalnih oksida. Navedene kiseline karakterizira i završna metilna skupina koja modificiranu površinu čini hidrofobnom što doprinosi povećanju korozijske otpornosti materijala. Kako bi se postigla što bolja zaštita ispitan je utjecaj podloge, metalnog oksida, na adsorpciju organske kiseline. Oksidni sloj formiran je spontanom oksidacijom čelika pri različitim temperaturama kao i kemijskim postupkom pomoću cerijeva klorida heptahidrata koji predstavlja „zelenu“ alternativu do sada korištenom toksičnom Cr6+. Zaštitno djelovanje dobivenih tankih filmova utvrđeno je elektrokemijskim ispitivanjima, metodama Tafelove ekstrapolacije, linearne polarizacije te elektrokemijske impedancijske spektroskopije. Osim elektrokemijskih ispitivanja, uzorci su podvrgnuti analizama pretražnom elektronskom mikroskopijom, goniometrijom i Fourier transformacijskom infracrvenom spektroskopijom kako bi se dobile kvalitativne i kvantitativne informacije o dobivenom zaštitnom sloju. Analizom dobivenih rezultata može se zaključiti da je moguće značajno poboljšati korozijsku otpornost nehrđajućeg čelika u kloridnom mediju relativno jednostavnim, ekonomičnim i ekološki prihvatljivim postupkom koji uključuje kemijsku oksidaciju čelika te formiranje samoorganizirajućih monoslojeva dugolančanih organskih kiselina. Zahvala: Ovi materijali temelje se na radu koji je financirala Nacionalna zaklada za znanost, visoko školstvo i tehnologijski razvoj Republike Hrvatske pod brojem 09.01/253.