Tecnezio

Questo post vuole essere un contributo al Carnevale della Chimica # 34 di dicembre, ospitato sul blog “Scienza e Musica” di Leonardo Petrillo.

Il Tecnezio è l'elemento chimico 43. Il suo simbolo è Tc. È un elemento presente in vari isotopi, tutti radiattivi, appartiene ai metalli di transizione, come materiale si presenta grigio argenteo, cristallino, molto raro in natura; il tecnezio è uno dei prodotti della fissione nucleare naturale ed artificiale dell'uranio e si usa in medicina nucleare per fare scintigrafie e tomografie degli organi interni (99mTc) oppure sulle superfici in acciaio protegge contro la corrosione in forma di ammonio pertectato (99gTc). Le sue proprietà chimiche sono intermedie fra renio e manganese: le differenze di comportamento fra Tc e Re sono poche, sono chimicamente inerti e tendono a formare legami covalenti, e non tende a produrre cationi ionizzati. I suoi stati di ossidazione sono generalmente +4, +5 o +7. Si dissolve in acido nitrico, solforico e in acqua regia, ma non in acido cloridrico. E' un eccellente superconduttore a temperature inferiori agli 11 gradi Kelvin. 

Fu osservato per la prima volta nei laboratori dell'Istituto di Fisica dell'Università di Palermo da Carlo Perrier ed Emilio Segrè, nel 1937, in un campione di molibdeno bombardato con nuclei di deuterio al ciclotrone dell'Università della California, Berkeley, il primo prodotto artificialmente. Non ha isotopi stabili, come pure il promezio (da Prometeo). I più stabili sono il 98Tc e 97Tc. 

Isotopi a rapido decadimento

 95mTc è metastabile, ha un'emivita  di 61 giorni, è usato come tracciante radioattivo dal punto di vista operativo.

99mTc, per la sua breve emivita (6,01 ore), è un emettitore di raggi gamma  e si lega  a radiofarmaci, è impiegato in test di radiodiagnostica medica basati su isotopi radioattivi , in particolare in  tecniche di imaging

Una applicazione utilissima è nel monitoraggio dei linfonodi coinvolti nel processo metastatico. Oltre alla ricerca dei linfonodi sentinella nella resezione del tumore al seno, esiste oggi la possibilità di usare un marcatore radiattivo durante l'intervento chirurgico per eliminare possibili linfonodi già coinvolti nella diffusione delle cellule tumorali. Il prodotto della Navidea, Dublino, si chiama Lymphoseek, un anticorpo che è diretto contro il recettore  EGFR simile, HER/Neu, tilmanocept, ed è marcato con Tecnezio Tc 99m.

Produzione di isotopi Tc ad uso medicale

La fornitura di isotopi 99mTc ha avuto uno shut down recentemente: il mese scorso in Canada, il reattore di Chalk River si è fermato per due giorni insieme ad altri due reattori non canadesi. Questo impianto che produce  quasi un terzo delle forniture impiegate in diagnostica nel mondo,  è destinato a fermarsi nel 2016.

Già nel 2009, due reattori nucleari  di ricerca furono disattivati  per guasti e manutenzioni. Da soli fornivano gran partecella richiesta di isotopo, con circa 70,000 analisi diagnostiche  al giorno. In quel periodo i pazienti furono dirottati verso analisi più antiquate e esposti a radiazioni maggiori. Uno di quei reattori è l'High Flux 

Reactor a  Petten, The Netherlands. 

Il futuro della produzione di questo isotopo è in due brevetti in mano a due aziende

SHINE: questa  tecnologisa fa uso di un acceleratore lineare  per collidere ioni deuterio e gas trizio, producendo elio e neutroni. I neutroni sono sparati verso un volume di cento litri di  sali di uranio riscaldati, usando uranio a basso arricchimento. Viene prodotto molibdeno, che è recuperato mediante resine  scambio ionico,  mentre l'uranio rimasto è riutilizzato. Una parte di scorie nucleari viene prodotta,  ma rispetto a un reattore nucleare si tratta di una minima quantità.

 Nel modello a ciclotrone, si fa uso di un raggio di protoni accelerati sparati dentro a un bersaglio di molibdeno-100, che forma direttamente 99mTc. 

Questo isotopo ha una emivita di 6 ore, quindi deve essere utilizzato in loco. Questa limitazione prevede la costruzione di tanti piccoli ciclotroni in vicinanza di ospedali oncologici in ogni grande area urbana.

Già oggigiorno molti ospedali  usano in-house ciclotroni per la produzione di isotopi per la PET, positron emission tomography

PETtrace cyclotron (GE Healthcare, USA) usa un bersaglio di argento  e irradia 13 MeV  a 30 μA.

Uno dei primi grandi sincrotroni ancora operativi è il Bevatron, costruito nel 1950. È così chiamato perché la sua energia è dell'ordine dei 6,3 Gigaelettronvolt, che in inglese è espresso come 6,3 Billion of electronvolts, abbreviati in BeV. 

La macchina del CERN, il Large Hadron Collider, inaugurata nel 2008, è  in grado di raggiungere energie di 7 TeV (1 Tera = 10¹²).

Aziende come la Siemens sono  interessate alla produzione di impianti per la sintesi di sostanze contenenti radioisotopi da produrre in ospedale per le applicazioni di scintigrafia e PET.

Già alcuni anni fa, nell'ambito del progetto europeo ROC, "Radiochemistry on Chip", è stata dimostrata la fattibilità di produrre 18F- fluorodeossiglucosio in piccole quantità legate al consumo giornaliero in diagnostica di immagini (chips messi a punto presso i laboratori NNL, Lecce)

Lab Chip. 2013 13(12):2328-36. doi: 10.1039/c3lc00055a. 

Arima V. et al. Radiochemistry on chip: towards dose-on-demand synthesis of PET radiopharmaceuticals.

czech pikled cucumbers

Tra le parole chiave del mese delle persone che hanno visitato il blog era presente anche quella del titolo del post. Dato che di recente mi sono cimentato nella produzione in terrazzo di cetriolini parigini, quelli bitorzoluti adatti da conservare in barattolo, presento la ricetta di un preparato per la conservazione di cetriolini fermentati sotto aceto, della Repubblica Ceca.

La ricetta riportata in piccolo sul fondo del sacchetto prevede di mischiare la polvere con 1,75 litri di acqua e 0,5 litri di aceto bianco, portare a bollore  per 5 minuti e lasciare raffreddare un pò, quindi versare sui cetriolini adagiati nel boccaccio, chiudere il coperchio e lasciare che raffreddando si formi il vuoto.

A questa fase, se devono essere conservati a lungo, conviene fare seguire una pastorizzazione adeguata: 80 gradi per 20 minuti, oppure 60 gradi per 40 minuti. I cetriolini sono pronti quando schiariscono, ossia cambiano colore. 

A queste temperature i Lattobacilli eterofermentanti riescono a sopravvivere, quindi nei giorni successivi fermentano i substrati presenti (zucchero e fibre) producono acido acetico e lattico, e aromi utili.

A distanza di una settimana i cetrioli già cominciano a assumere il sapore finale,  sono ancora croccanti come il prodotto appena raccolto. 

Un dispositivo che può essere adattato a questo scopo è una lavatrice con il tamburo rotante bloccato, in cui adagiare i boccacci (in molte famiglie si tratta di una produzione ingente) e sfruttare la funzione termostato.

Il liquido della fermentazione si beve, in ceco è chiamato Lak, e veniva venduto alle fiere per pochi spiccioli.

Il contenuto del preparato è dato da:semi di senape, coriandolo, sale da cucina, acido benzoico (antimicrobico di uso alimentare), pepe nero, ginepro, semi di pepe di giamaica, foglie di alloro, chiodo di garofano e zenzero.

Nei preparati tedeschi si nota una maggiore presenza di zucchero (sapore più dolce che agro).

Nel blog di questo link si suggerisce la presenza di aromi a discrezione, come aneto, carota, aglio o peperoni. I prodotti Deko sono utilizzabili su ogni tipo di verdura da marinare, cavoli, radici, e funghi. 

Il metodo è simile alla preparazione della giardiniera sotto aceto o in agrodolce.

Carnevale della Chimica- il cinema e le 13 arti

E' in uscita il prossimo numero del Carnevale della Chimica, il 23 novembre, che sarà ospitato da Margherita Spanedda nel suo blog Un pò di chimica.

• il Carnevale n 33 ha un titolo un decisamente altisonante: “La chimica e le Muse”.
• Le Muse? Ma sì proprio loro:  le leggiadre figlie di Zeus e Mnemosyne e, insieme ad  Apollo,  protettrici di tutte le  Arti.  Non proprio tutte. In verità le nove dee, superbe interpreti di musiche, canti danze e poesie di vario genere,  oltre che dotte astronome, pare disdegnassero le arti figurative in quanto un tantino troppo materiche  per  essere praticate da così leggiadre divinità. I tempi sono però  cambiati e quindi,  Apollo permettendo, insieme al cinema, decima musa, piazzerei  là sul monte Elicona, anche pittura, scultura e arti grafiche. Così facendo dovrei aver divinizzato tutte le espressioni artistiche: in caso , non esitate a colmare mie eventuali lacune con vostre   preziosissime  testimonianze. A questo punto, non resta  che trovare quel  filo, a volte sottilissimo, altre una vera  e propria fune, che lega la chimica a queste,  fatemi contare … 13 Muse.

Per dire qualcosa in più su questa scelta, mi sono ispirato a un commento della autrice nell'edizione del carnevale di agosto

• Ogni volta che il fascino del cosmo mi avvolge o che cerco di seguire gli incerti confini tra vita e non vita, quello che provo è stupore e se da una parte questo mi spinge a cercare di saperne di più... In realtà è  necessità di  meditare sui pensieri di chi è in grado di percepire i tratti universali che le cose nascondono, è desiderio di entrare in contatto con opere d’arte che racchiudano il sublime o, ancora, di udire musiche che siano un sottile filo verso l’infinito."...

I film a cui mi sono ispirato per questo post sono "The beach" con Leo Di Caprio, e "La città dei bambini perduti" con Judith  Vittet (Miette) e  Ron  Perlman (One , detto anche Cromagnon)

La cité desenfants perdus, 1995 (La città perduta)

Regia   Jean-Pierre  Jeunet  (Il favoloso mondo  di Amelie)- Marc  Caro (Delicatessen)

In "La spiaggia" ci troviamo in un Eden che è ci mette davanti alla scelta tra le comodità spesso inutili della vita moderna e quello a cui bisogna rinunciare se si vuole tagliare tutti i ponti e chiudersi in un mondo isolato, questo mi ha dato lo spunto per tutti i prodotti chimici che incontriamo nella vita quotidiana, e che tornano nelle nostalgie dei "naufraghi" e  "hippies" che formano questa colonia anarchica ma dalle regole ferree.

Quando si tratta di tornare nel centro più vicino per fare acquisti e provviste, le richieste (anche i soldi, cartamoneta e carte di credito, diventano essenziali) sono le più disparate: Carta igienica e tamponi (tessere fili estratti da fibre vegetali), sapone (produrre olio e basi per saponificare), birra (fermentare granaglie), preservativi, medicine: aspirine, analgesici e così via,  macchina fotografica, rollini, oggi chiederemmo cellulari e internet). Già l'alchimia degli arabi del primo millennio prevedeva l'uso di elementi chimici e la conoscenza di reazioni chimiche per la produzione di composti utili.

Non ammettono culture e persone autoctone, quindi devono fare a meno delle cure con le piante locali, dell'artigianato con la creta,  modellare argille, per fare sculture e oggetti artigianali. Potrebbero, al massimo, fare teatro, preparare una compagnia o delle rappresentazioni, avere una dialettica interrelazionale, ma la chiusura verso l'esterno lo impedisce.

La città dei bambini perduti. Film in stile steampunk, come Avril e il mondo ingannevole

Per questo film, non è tanto la presenza di composti o reazioni chimiche che me lo richiama, quanto la presenza di un'arte nel suo genere, una estetica, una riuscita magia di ambientazione e di personaggi.

Nella parte più vecchia e fatiscente del porto ogni giorno vengono rapiti alcuni bambini. Il mandante è Krank, un uomo che non sa più sognare e che vuole prelevare i sogni dal cervello dei bambini. Per farlo si serve dei Ciclopi, criminali che hanno perso la vista, e li paga con occhi artificiali. Quando scompare anche Denrée, il fratello del gigante One, quest'ultimo decide di fare di tutto per ritrovarlo e far cessare i rapimenti. Insieme alla piccola Miette seguirà le sue tracce verso la Città dei bambini perduti...

Lo steampunk è un filone della narrativa fantastica-fantascientifica che introduce una tecnologia anacronistica all'interno di un'ambientazione storica, spesso l'Ottocento e in particolare la Londra vittoriana dei libri di Conan Doyle e H. G. Wells.

Le storie steampunk descrivono un mondo anacronistico - a volte una vera e propria ucronia - in cui armi e strumentazioni vengono azionate dalla forza motrice del vapore (steam in inglese) e l'energia elettrica torna a essere, come era nella fantascienza ottocentesca, un elemento narrativo capace di ogni progresso e meraviglia (come sarà poi l'energia nucleare o le interpretazioni della meccanica quantistica nella fantascienza successiva); dove i computer sono completamente meccanici, o enormi apparati magnetici sono in grado di modificare l'orbita lunare. Un modo per descrivere l'atmosfera steampunk è riassunto nello slogan "come sarebbe stato il passato se il futuro fosse accaduto prima"

In questo film si possono apprezzare diverse macchine da rivoluzione industriale, e meccanismi a ingranaggio che mettono in azione allarmi, reazioni a catena, e ambienti in stile Jules Verne e Nautilus.

Scenografia e ambientazioni con luci scure e diffuso grigiore, quasi da Ridley Scott in Blade Runner.

Miette come il Monello di Chaplin. Tutti i personaggi hanno toni grotteschi, rifuggono la normalità e richiamano i Freaks di Tod Browning, o le creature di Fellini: One si esibisce strappando le catene in una scena che ricorda da vicino Anthony Quinn che spezza le catene con i suoi pettorali nello spettacolo di Zampanò ne La Strada, o il pasoliniano Maurizio, l'uomo forzuto veramente vissuto a Porta Palazzo, a Torino, alle prese con il sollevamento del lastrone (e lo sfregarsi suoi cocci di vetro che non tagliano). Il truce direttore del circo invece ammaestra le pulci, bestiole un po' più perfide di quelle che volteggiavano sotto la Luci della ribalta. Il dialogo tra Krank e il bambino rapito è una rivisitazione del Nosferatu. Tim Burton e le atmosfere di Chi ha rapito babbo natale...

One: prima facevo il baleniere, poi ho sentito le balene cantare, ed ho sempre sbagliato la mira...

Miette ha freddo, One la riscalda soffiandole sopra: cosa fai? One: termosifone...

One precipita dalla piattaforma ma viene trattenuto dal nido di una cicogna. Il palombaro: non sempre cadere nella cacca è una sfortuna... (citazione da "Il mio nome è nessuno")

La barca con tutti i bambini messi in salvo cerca di allontanarsi dalla piattaforma: remate più forte, non ci muoviamo... "forse se tagli gli ormeggi..."

Il palombaro si è imprigionato alla piattaforma come una bomba umana, se ne accorge e chiama per farsi liberare, un corvo si accovaccia sullo stantuffo e preme la deflagrazione....

Fonti di ispirazione per questo film: 

ambiente portuario:  Querelle de Rainer Werner Fassbinder et La Lune dans le caniveau de Jean-Jacques Beineix

atmosfera nebbiosa: Le Quai des brumes de Marcel Carné

la banda di ragazzini vestiti come in Oliver Twist, or The Parish Boy's Progress

per il mostro che si ritorce contro il suo creatore: Frankenstein di Shelley

atmosfere steampunk come in: Ventimila leghe sotto i mari

japanese ningyo dolls omiyage

Corsi e ricorsi storici
nel periodo tra il 1994 ed il 1997, Oriental Bazaar, un negozio di Tokyo oggi decaduto, lungo la avenue che percorre Omotesando fino a Harajuku, proponeva il meglio dei mercati delle pulci, tra bambole, kimono dai bei colori e stoffe pregiate, mobili e gioielli. Articoli che sono appartenuti a persone scomparse, e per questo di scarso interesse per un giapponese, ma che attraevano i turisti come mosche.
Di certo era più interessante visitare i flea markets, da quelli rinomati, come quello che si svolge ogni 25 del mese davanti al tempio Toji a Kyoto, a quelli meno conosciuti.
Ecco una carrellata di immagini ricordo, ora immerse nell'oblio e negli scantinati, ma che hanno avuto per qualche anno un posto nel salotto o nella libreria.

il cane protettore per la nascita dei bambini, anche in versione con un cesto in testa, o con un carretto al seguito

i pupi

                                                               trilogia

                                           di terracotta vuota all'interno, pagato 100 yen

                                             con un seabream, orata,  pagato 500 yen

altri oggetti di artigianato, come i dodici segni dello zodiaco cinese, sono acquisti fati vicino al Toji.ji, negozio ormai chiuso, dao che il padrone, Hirata-san, ancora attivo nel 2013, aveva già raggiunto gli 89 anni

Traditional japanese toys, Hirata san, Kyoto

Tra le attività  destinate a scomparire, quella delle produzioni dell'artigianato locale è ad alto rischio, che quando si realizzarà ci farà perdere una visione del mondo e un gusto delle cose, del modo di vederle, trasformandole in oggetti rari da collezionismo.

Il signor Hirata, a Kyoto, 89 anni attualmente, ha una vetrina di manufatti e giocattoli, di creta e cartapesta, come si possono vedere molto raramente tutti insieme. 

Sono andato a trovarlo durante questo viaggio, infinitamente contento di vederlo ancora in attività nel suo mondo di scaffali pieni di questi articoli artistici da tutto il Giappone, dopo una visita fortunata nel 1997 durante la quale mi aprì il negozio solo a mia richiesta, di visitatore improvviso. Tra le cose esposte anche un catalogo di ceramiche antiche e porcellane, spesso rappresentanti bimbi che giocano, cioè giocattoli di bimbi di famigle agiate, come si possono vedere solo al museo di Tokyo e Kyoto di arte antica, "expensive", come ti dice quando nota l'accendersi del tuo interesse.

Ja, Hirata-san, Ki o tsukete, gambatte kudasai!

 

 

Nagahama blues

Racconto di viaggio nel Kansai e della breve visita al NIB (Nagahama Institute of Bioscience) ed al NIBB (National Institute for Basic Biology) a Okazaki. Periodo: dal 22 ottobre al 5 novembre.

Quello che ti chiedono al rientro è se ci sono possibilità di contatti futuri e delle impressioni, ma come fai a spiegare che là ci sono tutte le condizioni per fare ricerca (infinite stanze di crescita per piante, Lotus japonicus, Arabidopsis, petunie e riso ingegnerizzati) e tutte le facilities (microarrays, Maldi-ToF, Illumina)?

Abbiamo soggiornato al Green hotel Yes Nagahama  Minatokan. Una accomodazione conveniente, due singole con colazione a buffet, per circa 6000 yen cadauno.

Quindi, tra corsie ricorsi storici, ci siamo dibattuti tra la città di Hideyoshi Toyotomi (Nagahama) e quella del suo concorrente, Tokugawa Ieyasu (Okazaki).
Nagahama assomiglia a Chioggia, con ponti su canali tranquilli di acqua di lago che scorrono tra il verde e case in stile, creando angoli suggestivi.

Quando si sta a Nagahama, ti viene da chiederti perchè tutti i turisti vadano a visitare Takayama... certo la risposta è facile, quelli di Takayama fanno massa critica per vendere il prodotto turistico meglio di tante altre città. Però a Nagahama c'è ancora tutto da pubblicizzare, la downtown è un concentrato di strade per shopping, ristorantini,  vecchi edifici, templi (Daitsuji, con porte scorrevoli, fusuma con dipinti di Oukyo Maruyama e scuola di Sanraku Kano, periodo Azuchi Momoyama) e musei del folklore. E oltre a questa downtown, basta gironzolare nei vicoli per trovare piccoli tesori, come un giardino di pietre vulcaniche e alberi concresciuti a altezze sopraelevate, simulando una montagna.

Shiga-ken: Samegai, Maibara, Nagahama.

MiyukiTravels organizza nei weekends visite gratuite ai luoghi più interessanti della regione di Maibara, si parte dalla stazione di Nagahama con un orario comodo e stazioni di sosta nei vari punti di risalita, lungo la vecchia strada di comunicazione Nakasendo, e paesi-locanda per le stazioni di sosta.

  Tokugenin, tempio buddista con pagoda a tre piani, corpo centrale e giardino zen disegnato da uno dei maggiori artisti-monaci dell'area di Kyoto. Il periodo degli aceri colorati di rosso (momiji) e' al suo culmine, mentre quello delle foglie senescenti non era ancora iniziato.

Queste sono foto di repertorio -aprile- ciliegi all'ingresso

L'area delle tombe racchiude la dinastia dei fondatori e protettori del tempio, dagli stupa a punta.

L'ultimo giorno, il 4 novembre, festa nazionale della cultura, ci siamo spostati su Osaka, per dormire vicino al Kansai International Airport (KIX), disegnato da Renzo Piano. Albergo: Stargate Hotel, fermata Rinku Town (linea blu, carrozze 1-4, le altre proseguono per il capolinea). Stesso prezzo del Yes, ma senza colazione, che non c'era tempo.

Stanza al 49 piano (vastissima, con due letti king size), ristorante internazionale al 54 piano, con vista notturna su tre lati. Abbiamo rinunciato al Teppanyaki, allo Shabu-shabu ed al ristorante cinese. Dopo due settimane, un buffet più europeo... La mattina, bus dell'albergo che in 10 minuti arriva al terminal 1.

Zero Becquerel

Preparandoci per il viaggio in Giappone, dal 21 ottobre, di due settimane,  ho iniziato una corrispondenza con i nostri contatti locali, per vedere quando sarà possibile incontrarci.

Il nostro itinerario è legato al Kansai (aeroporto sul mare, quello di Renzo Piano) autobus per Osaka e Kyoto, e la destinazione finale, Nagahama, sul lago Biwa. Forse qualche breve puntata su Kanazawa, o Takayama, chissà.

Ad oggi, in questi scambi di mail e suggerimenti, ci hanno proposto di pranzare a Kyoto ad un ristorante Zero Becquerel. Come  le iniziative dei nostri ristoratori locali che servono prodotti a chilometro zero, i ristoratori Zero Becquerel propongono frutta, verdura, bevande e spezie prodotti nell'ovest, possibilmente sul posto, e che non contengono cesio, e altri radionuclidi.

Eccoci a diffidare di produzioni alimentari non certificate, e a desiderare che sulle confezioni  siano riportati i valori chimico-fisici, e le informazioni su: provenienza, tipo di mangime usato, insomma sulla catena alimentare.

Kyoto gode della presenza di tanti piccoli produttori quasi artigianali. La salsa di soia (di un tipo più dolce, con meno sale; le verdure fermentate, tsukemono, e naturalmente la pasta di soia fermentata (miso, rosso o bianco), il tofu, il gellante a base di konjak, quei glucomannani che sono masticabili e danno sazietà senza fornire calorie; le prugne acide raccolte acerbe, o umeboshi.

E' di questi giorni la comparsa di raccomandazioni sui media italiani di non comprare scatolette di tonno a basso prezzo, e di controllare la zona di origine del pescato, se il timbro riporta 071 si tratta di tonno pescato nel Pacifico
http://ioleggoletichetta.it/index.php/2013/09/tonno-radioattivo-fukushima-fao-61-fao-71-nomi-e-le-sigle-che-spaventano-facciamo-chiarezza/

Tra i preparativi prima della partenza, la valigia non richiede  impegno in quanto il clima non è ancora invernale, la necessità di raccogliere i risultati del lavoro della nostra unità di fisiologia vegetale, in una presentazione PowerPoint di circa un'ora.

 

solventi, caipirinha, e fisiologia vegetale

NADES sta per Natural Deep Eutectic Solvents, e sono stati studiati in particolare dal Prof. Robert Verpoorte a Leiden e da Young Hae Choi, per spiegare come sia possibile che le piante accumulino elevati livelli di composti poco solubili o insolubili in solventi acquosi. 

Le sostanze eutectiche sono ben note nell'uso quotidiano. Una giusta proporzione di cloruro di sodio sparso sul ghiaccio  nelle strade: il miscuglio di due elementi o composti (sale al 23.3% e acqua in questo sistema) origina una sistema eutectico che solidifica a temperatura più bassa dei due elementi originali, a -21,2 gradi. Sistemi non-eutectici, o sistemi eutectici con proporzioni subottimali dei due elementi,  mostrano solidificazione di un componente prima dell'altro.

Mentolo e canfora, solidi a temperatura ambiente, formano un sistema eutectico liquido a temperatura ambiente, alle proporzioni 8:2, 7:3, 6:4, 5::5.

I Deep Eutectic Solvents sono ancora più interessanti: si tratta di solventi ionici dalle proprietà speciali, composti che formano un sistema eutectico spinto. Tra quelli più usati in chimica, l'urea in combinazione con i sali di colina (2:1), individualmente solidi, insieme presentano un punto di fusione a 12 gradi.

Che usi se ne fanno: 

come solventi naturali, (ad esemio sale di colina e acidi carbossilici come l'acido malico), a basso costo, alternativi a solventi tossici, per estrarre principi attivi e composti sia polari che idrofobici

per promuovere la riduzione regioselettiva di aldeidi, epossidi e composti carbonilici ad alcooli

nella condensazione del resorcinolo e formazione di monoliti di carbonio ad alta porosità

Nella preparazione dei cocktails (Biotechniques, 2013, 54, 5:245-246).

Choi e Verpoorte hanno identificato ben 150 combinazioni di composti naturali presenti nelle piante, che combinati insieme danno luogo a sistemi eutectici elevati (NADES), che sono presenti nelle piante a comncentrazioni molto più elevate di quanto ci si aspetti, suggerendo che esse svolgono un ruolo particolare.

 Probabilmente non hanno solo la funzione di metaboliti intermedi, osmoprotettivi, composti di riserva dell'energia, ma anche di fornire un sistema eutectico non volatile, o cristallo liquido, che permette alle piante di accumulare molecole che non sono solubili in sistemi biologici normali, permettendo la sintesi e l'accumulo di taxolo, cellulosa, amido, metaboliti secondari, polifenoli e flavonoidi.

L'esempio che la rivista riporta è quello della ricetta della Caipirinha, basato sulla chimica dei NADES

Si aggiunge lime e ghiaccio, per primi

poi lo zucchero, per secondo

infine, la cachasa, liquore derivato dalla canna da zucchero, per ultimo

Se si cambia l'ordine di aggiunta degli ingredienti, il sapore è totalmente differente

La spiegazione data è che lo zucchero agisce da solvente, permettendo l'estrazione di composti come i terpenoidi, che non verrebbero estratti mischiando il lime con la soluzione alcoolica.

Nelle piante, e in laboratorio, zuccheri come il trealosio svolgono una funzione importante mantenendo la stabilità di composti anche a temperature non fisiologiche.

Typical natural eutectic solvents. Container 1, Suc; container 2, Fru; container 3, Glc; container 4, malic acid; container 5, Suc:Fru:Glc (1:1:1, molar ratio); container 6, Suc:malic acid (1:1, molar ratio).
Da:
Are Natural Deep Eutectic Solvents the Missing Link in Understanding Cellular Metabolism and Physiology? Plant Physiology August 2011 vol. 156 no. 4 1701-1705

batteri - Carnevale della Chimica #31

E' arrivata l'edizione #31 del Carnevale della Chimica, come ogni 23 di ogni mese, e il tema di questa edizione è 

la microbiologia.

I batteri hanno avuto ed hanno ancora un ruolo importante nello sviluppo della vita sulla terra, nel bene e nel male. A livello di specie, e quindi nella dimensione base, i batteri sono riconoscibili per caratteristiche uniche: il DNA, i geni e le reazioni enzimatiche, il metabolismo, i componenti della  parete e della membrana, la capacità a vivere in ambienti estremi, dai termofili estremi, ai termofili caseari, per esempio, agli alofili estremi, ai batteri lattici caseari, dagli psicrofili estremi che resistono a temperature polari (nel permafrost vive P. halocryophilus che mostra un metabolismo attivo del carbonio  anche a - 15 gradi, con adattamento osmotico e tolleranza allo stress ossidativo), a batteri patogeni come Listeria monocytogenes, che sopravvivono a temerature di frigorifero.

Veniamo prima di tutto ai contributi arrivati:

Margherita Spanedda del blog  http://unpodichimica.wordpress.org  ha inviato una trilogia di posts sulla storia della microbiologia. Riportando il suo pensiero: 

• "....Ogni volta che il fascino del cosmo mi avvolge o che cerco di seguire gli incerti confini tra vita e non vita, quello che provo è stupore e se da una parte questo mi spinge a cercare di saperne di più, dall’altra mi prende un bisogno fortissimo di metafisica. Se non avessi una capacità di pensiero filosofico pari a quello di un’effimera ( pur non possedendo di questo evanescente insetto, nè la leggerezza nè l’eleganza) direi che si tratta proprio di stupore filosofico, θαùμáζειν, l’attitudine alla riflessione filosofica. In realtà è solo necessità di leggere e meditare su i pensieri di chi è in grado di percepire i tratti universali che le cose nascondono oppure desiderio di entrare in contatto con opere d’arte che racchiudano il sublime o, ancora, di udire musiche che siano un sottile filo verso l’infinito."...

La conquista dell’invisibile parte prima : l’occhio e i suoi limiti

La conquista dell’invisibile parte seconda: Leeuwenhoek

La conquista dell’invisibile parte terza: Pasteur e gli altri

Chimicare, l'Associazione attivissima nella divulgazione chimica, segnale i contributi di 

Salvatore Caiazzo  

 "Il mondo dei batteri, ovvero quando lachimica inizia a vivere" 

 e "Da cosa è fatto l'humus?Formazione e proprietà della sostanza organica nel terreno"

a cui mi associo riproponendo l'edizione passata del CdC "La chimica del suolo"

Di Gabriella Butera e Filippo Luzzu - "Le nuove frontiere applicative delle bioplastiche: dalla nostra tavola al risanamento ambientale" 

A cui richiamo un vecchio post su un prodotto di riserva ad elevato contenuto energetico, derivato dal metabolismo batterico, il PoliIdrossiAlcanoato

Leonardo Petrillo, del blog Scienzaemusica, sempre attivo e partecipe alle varie edizioni, ha inviato questo contributo, focalizzato sull'elemento che occupa la posizione numero 29 all'interno della tavola periodica, il rame, e sulle leghe metalliche. L'ultima parte del post è dedicata alle applicazioni mediche del rame, in particolare alla sua utilità nel contrastare i batteri resistenti agli antibiotici.

• "...Gli Egizi lo mischiavano all'aceto per produrre acetato di rame (Cu(CH₃COO)₂), verderame, usato come antibatterico per uso topico, per curare le infezioni agli occhi"...

 Allora, elementi chimici some Rame, Zinco, Argento, e i loro sali, sono tanto importanti in preparati antibatterici, sugli spazzolini da denti, depositati su fibre e tessuti per interventi medici e non. 
Mi riferisco anche allo Zolfo, che lasciato reagire con vapore acqueo in camere sigillate, libera bisolfito, un antibatterico antilievito importante in enologia, che agisce anche da antitarlo.

E' la volta di 

Annarita Ruberto, divulgatrice scientifica ben nota ai bloggers e già autrice di Scientificando, ha inviato un contributo per il Carnevale  che si colloca tra chimica e fisica.

l'ipoclorito di sodio è anche uno sporicida, un fungicida ed un virocida

http://www.tutto-scienze.org/2013/08/liter-of-light-un-litro-di-luce-con.html

Emanuela Zerbinatti, del blog “blogosfere” e nello staff di  Chimicare, ha promesso di completare il post 

'RNA come enzima e l'origine della vita’, ma il link non è pervenuto (si può sempre aggiungere nei commenti, spero) pertanto riporto un suo post su Arte e Salute, collegato al CdC,  "storia-della-chimica-a-fumetti-torna-30-anni-dopo-in-ebook-una-chicca-per-collezionisti-e-chimici-curiosi"

 E' la volta di Paolo Pascucci, del blog Questione della decisione, che ha inviato due contributi

 un post che approfondisce l’argomento "sapore amaro" Perchè il dentifricio rende l'aranciata amara?

un dubbio che ha assillato generazioni di bevitori d'aranciata, sugli effetti del sodio dodecil solfato

posso solo aggiungere, per esperienza diretta, che i detergenti (ionici e non ionici) alterano il gusto del mosto e del vino…..

il secondo link, molto pertinente al tema di questa edizione, è sulle città batteriche, ovvero i biofilm

"Città batteriche" e architettura molecolare: nuove tecniche di indagine microscopica

Il problema "biofilms" tocca una grande area della nostra esistenza, dalle condutture dell'acqua calda (Legionelle), alle superfici ospedaliere (acciaio, ferri operatori e materiale vario in corsia) alle carene delle navi e alle condutture di raffreddamento industriale. 

Lo sviluppo di un biofilm è il frutto di una relazione sociale, un mondo sovradimensionale, dove l'individuo perde peso e si sacrifica per il bene della comunità, che sopravvive negli strati più interni anche in scarsità di ossigeno, protetta da uno strato di cellule necrotiche.

Le comunità batteriche interagiscono, si mandano segnali, cercano di prevalere una specie sull'altra, e di difendersi tramite la produzione di antibiotici e sostanze che inibiscono le altre specie. 

Una comunità complessa è quella presente nell'apparato digerente degli animali (e che svolge il lavoro bruto di digestione delle fibre, del legno  nelle termiti, e che nell'uomo determina la differenza tra stato di salute e intestino infiammato, tra sistema immunitario attivato ma tollerante i batteri benefici, rispetto a uno sbilanciamento tra citochine infiammatorie rispetto a quelle benefiche.

Un meccanismo che controlla lo sviluppo coordinato di queste comunità in direzione  della creazione del biofiolm è chiamato Quorum Sensing, e prevede la produzione di molecole di segnale che permettono la comunicazione tra i batteri, e si basa su diversi tipi di molecole secrete, o autoinduttori, tra cui N-Acil Omoserina Lattone (N-AHL), diversi tipi di quinoloni, e varie molecole di segnale specie-specifiche come l'acido gamma amminobutirrico in Pseudomonas.
 Esistono molecole in grado di bloccare il segnale per la formazione del biofilm, tra queste i furanoni. Comunque, anche riuscendo a sequestrare N-AHL dal mezzo di crescita, i batteri superano questo ostacolo aumentandone la biosintesi.

I batteri non ci riguardano solo per le malattie umane, ma anche per le malattie delle piante, dei prodotti vegetali, e per la salue delle piante (pensiamo alla fissazione dell'azoto
 e alle interazioni radici-batteri e funghi)

Le comunità batteriche del suolo hanno un ruolo importante nella salute ela risposta gli stress (biotici e abiotici) delle radici, e nella inibizione di specie batteriche e fungine che possono infettare le piante. I batteri utili del suolo,  le specie endofitiche e i funghi che promuovono la crescita delle piante sintetizzano ormoni vegetali (acido indol-acetico (IAA), acetoino, 2,3-butan-diolo), sostante che stimolano le piante o che inducono una risposta di immunità alle infezioni, (priming chimico),  e gas volatili ad azione di secondi messageri (ossido nitrico, ossido di carbonio, acido sulfidrico)

La chimica riguarda i batteri in tanti aspetti:
Per la classificazione delle specie, i batteri si dividono secondo il tipo di parete e della loro struttura 

La colorazione di Gram fa uso di  un colorante basico (idrofilo) (violetto di genziana o cristalvioletto)

se penetra la parete che non  viene danneggiata dal solvente alcolico, si tratta di batteri Gram +, che si colorano di violetto, come ci  descrive bene Margherita Spanedda nel suo post

Se la parete è sensibile alla decolorazione con l’alcool (ricca in lipidi), una colorazione rosa secondaria per aggiunta di fucsina - safranina respinge il colorante, permette di visualizzare le cellule batteriche:  si parla di batteri Gram negativi

L'API test 20 si usa nel laboratorio di microbiologia clinica, e si basa su reazioni chimiche come il viraggio dell'indicatore di pH, la produzione di colore data da un prodotto di reazione, sull'analisi dei substrati consumati e dei prodotti del metabolismo, permettono di classificare al 99% una specie sulla base di reazioni chimiche, rilevando indolo, citrato, utilizzo di zuccheri e amminoacidi, per aggiunta di indicatori di pH, come in questo post di qualche tempo fa.

Sulle fermentazioni sono numerosi i contributi in rete e di bloggers con vari contributi al CdC, e vi rimando ad altre edizioni e a vari links.

La fermentazione malolattica nel vino inizia ad opera di Oenococcus oeni, un Leuconostoc, poche settimane dopo la conclusione della fermentazione da Saccaromyces, e ottiene tramite la decarbossilazione dell'acido malico una riduzione dell'acidità di certi vini. Per altri vini, invece, è richiesta l'aggiunta di acido tartarico per aggiustarne la palatabilità.

Le fermentazioni batteriche, spesso mediante popolazioni eterogenee, sono importanti insutrialmente per la produzione di biogas, sostanze chimiche (acido succinico, butanolo) e per lo smaltimento di scarti vegetali, animali, e dei residui di produzione alimentare, che ci permettono di superare la dipendenza dal petrolio.

La fermentazione lattica è così chiamata perchè il catabolismo degli zuccheri produce acido lattico, il composto che abbassando il pH determina una preponderanza di batteri lattici, ad elevato potenziale ossidoriduttivo (redox) rispetto ai batteri indesiderati (proteolitici, attivi nel catabolismo degli amminoacidi producono putrescina e poliammine maleodoranti, e  sostanze volatili indesiderate come acidi grassi a catena corta, acido isovalerico e isobutilico, originanti dal catabolismo degli acidi grassi). 

L’acidità, il tenore di salinità della matrice iniziale, le temperature di fermentazione, e l’assenza di ossigeno determinano i tipi di microrganismi dominanti, e gli aromi del prodotto finale.
 I batteri lattici sono importanti nelle tecnologie e preparazioni alimentari: sono batteri anaerobi/microaerofili, si moltiplicano in terreni con esigenze nutritive particolari (tween-80 o acido oleico, amminoacidi come arginina, in presenza di sale a concentrazioni elevate, e sopravvivono in terreno liquido ma non vivono a lungo su piastra, nonostante l'assenza di ossigeno e la temperatura di elezione). D'altra parte, queste tecniche sono giunte fino a noi dai tempi antichi, come la produzione di latte acido, burro, formaggio, e del kefir, e non richiedono che elementari attenzioni, come evitare la contaminazione dell'inoculo che viene trasferito da produzione a produzione.
I batteri lattici (omofermentanti ed eterofermentanti) producono acido lattico (quelli eterofermentanti producono anche acido acetico e CO₂,  importante nella produzione di formaggi con occhielli, e dell'emmenthal), che acidifica il pH dei prodotti fermentati. L’acido lattico è un formidabile agente preservante e conservante naturale degli alimenti, insieme al sale che è ben tollerato dai batteri lattici. L’acido lattico è un additivo tipico delle produzioni industriali (dai salumi ai prodotti carnei).
 Il pH acido,  è  un fattore di inibizione dei  La produzione di acido acetico nei lattobacilli eterofermentanti, e la capacità dei Lattobacilli a sopravvivere in ambiente acido, determina la loro selettività rispetto ad altri batteri e ai lieviti.
In tecnologie casearie è  noto l'uso del lisozima nel grana padano, che impedisce la crescita indesiderata di specie batteriche  (che non presenteranno sviluppo di aromi da batteri non-starter), e della formaldeide nella produzione del provolone, che veniva consumato stagionato a 6 mesi proprio per lasciare reagire questa aldeide tossica con gli amminoacidi. Altri problemi di patogeni (Brucelle) consigliavano un tempo di consumare i formaggi da allevamenti non sicuri, solo dopo lunga stagionatura.

In questo post si parla della classificazione filogenetica dei Batteri lattici e Lattobacilli

Un terreno solido di facile utilizzo per la crescita differenziale dei Lattobacilli è il Rogosa (uno studioso di queste specie)-agar, si prepara senza autoclavare, e sfrutta la presenza di acido acetico e di un pH intorno a 4,5 che inibisce molte altre specie batteriche, e la richiesta specifica di questi batteri di Tween-80, amminoacidi,  sali di manganese, e altri ioni necessari per le vie biosintetiche  e il metabolismo. Essendo specie adattate a sopravvivere in ambienti ricchi di nutrienti, i loro geni sono specializzati, nel trasporto di zuccheri semplici e polisaccarridi, di peptidi, ma possono svolgere alcuni processi solo in presenza di enzimi o cofattori eserni, come ad esempio in presenza di radicali superossido e per l'attività catalasica.

Riguardo alla edizione di settembre del CdC, sono pervenute alcune offerte di ospitare l’edizione #32, ma la decisione finale non è stata ancora presa, in attesa che sia presentata una candidatura nuova, di chi non ha mai ospitato altre edizioni del CdC. Pertanto rinvio al sito del Carnevale della Chimica per un aggiornamento.