| 1. |
- Fagerström, Anton, et al.
(författare)
-
Characterization of a plant leaf cuticle model wax, phase behaviour ofmodel wax-water systems
- 2013
-
Ingår i: Thermochimica Acta. - : Elsevier. - 0040-6031 .- 1872-762X. ; 571, s. 42-52
-
Tidskriftsartikel (refereegranskat)abstract
- We investigated the thermotropic phase behavior of plant leaf intracuticular wax and two representatives of its main components, 1-docosanol (C22H45OH) and dotriacontane (C32H66), in dry and hydrated state. One objective was to obtain a model wax, which can be used to estimate formulations effects on cuticle diffusivity in vitro. The two wax components were chosen based on results from Gas Chromatography coupled to Mass Spectrometry analysis of cuticular wax. The wax was extracted from Clivia Miniata Regel leaves and contained 68% primary alcohols (C16-C32) and 16% n-alkanes (C21-C33). Differential Scanning Calorimetry, Polarized light microscopy and Small- and Wide Angle X-ray Diffraction were used to characterize the cuticular extract and the phase behaviour of the C22H45OH/C32H66/H2O model system. Four individual crystalline phases were discovered in the model wax – water system and eutectic melting occurred in both dry and hydrated state. The thermotropic transitions of the model wax occur within the broader transition region of the extracted leaf wax.
|
|
| 2. |
- Fagerström, Anton, et al.
(författare)
-
Composition of plant leaf wax, phase behavior of major components and effects of hydration
- 2013
-
Ingår i: Proceedings of the 10th International Symposium on Adjuvants for Agrochemicals (ISAA 2013). - : ISAA Society. ; , s. 257-262
-
Konferensbidrag (övrigt vetenskapligt/konstnärligt)abstract
- The aim of this project was to characterize thermotropic phase behavior and morphology of major wax components of a plant leaf cuticle in dry and hydrated conditions. The composition of the cuticular wax from adaxial leaves of the plant Clivia Miniata Regel was characterized by GC-MS. The analysis showed that the wax is dominated by aliphatic compounds, mainly alkanes (C22-C33) and alcohols (C16-C32). Based on this analysis a model wax was composed comprising 1-docosanol (C22H45OH) and dotriacontane (C32H66). The simplicity of the model allowed for a thorough physical-chemical analysis of the system. Differential Scanning Calorimetry (DSC) and Small Angle X-ray Diffraction (SAXD) were employed to map the phase behavior and morphology of the C22H45OH/C32H66/H2O system. In dry stateC22H45OH and C32H66 observe eutectic interaction with substantial changes in the melting temperatures. C32H66 transforms to a second crystalline phase just below the eutectic point.C32H66 do not interact with water but C22H45OH forms a hydrate with a conformational change in hydrocarbon chain packing. Long chain alcohols is a major component in cuticular wax of many plant species and their ability to form hydrates with less ordered chain conformation can add to the understanding of the nature and barrier function of the plant leaf cuticle.
|
|
| 3. |
- Fagerström, Anton
(författare)
-
Effects of surfactant adjuvants on plant leaf cuticle barrier properties
- 2014
-
Doktorsavhandling (övrigt vetenskapligt/konstnärligt)abstract
- I avhandlingen undersöks växelverkan mellan det yttersta lagret på växters blad (cutikeln), aktiva substanser, och ämnen som tillsätts för att öka bekämpningsmedlens effekt, i detta fall vissa former av tensider. Barriären som hindrar upptag av främmande ämnen i växten sitter i cutikeln. Det är väl känt att tensider förstärker effekten av aktiva substanser. Kunskapen är dock liten om de mekanismer som underlättar upptaget i växtblad. Det övergripande målet i avhandlingen är att öka kunskapen om hur dessa mekanismer verkar. Att klargöra vilka effekter tensider har på cutikeln och hur dessa möjliggör ett ökat upptag av aktiva substanser. Ytterligare ett mål är att bidra till en mer ekologiskt hållbar användning och förnuftig applicering av bekämpningsmedel inom jordbrukssektorn. Det senare av dessa två mål kan uppnås genom att använda den mest effektiva tensiden för respektive bekämpningsmedel, samt det mest effektiva bekämpningsmedlet för respektive växtsort för att på så vis minimera mängden bekämpningsmedel. Men optimering kräver givetvis förståelse. Det övergripande målet har uppnåtts genom kartläggning av vad som sker i växelverkan mellan tensid, vatten och växtblad. Beståndsdelarna som upprätthåller bladets barriäregenskaper beskrivs, samt hur deras smältbeteende och strukturella egenskaper förändras då vatten tillförs och då tensider är närvarande. En ny modell av vaxbarriären i cutikeln etableras och kartläggs. Modellen används till att undersöka de mjukgörande effekterna tensider och vatten har på cutikeln. Hur tensider ordnar sig i en vattenlösning och hur ordningen förändras när vatten avdunstar beskrivs i avhandlingen. Vidare kartläggs hur tensider absorberas i cutikeln och vilka strukturer som påverkas där. Drivkraften för upptag av bekämpningsmedel i växtblad förklaras, hur tensider påverkar drivkraften och vilka egenskaper hos en blandning som påverkar upptaget utrönas. Hur tensider påverkar parametrar i barriären beskrivs också. Dessa parametrar behandlas på ett sätt som gör det möjligt att förklara de effekter som tensider faktiskt har på distributionen av bekämpningsmedel inuti cutikeln. Slutligen så utvärderas formuleringar på intakta växtblad. Detta möjliggör kartläggning över vilka roller mättnadsgraden av bekämpningsmedel i formuleringar samt effekten av tensider på växtblads barriäregenskaper spelar i bladets upptag av bekämpningsmedel. Dessa resultat sammanfattas i en ny algoritm som gör det möjligt att förutse distributionen av bekämpningsmedel i växtblad vid en given blandning. Växter utgör basen för en klart dominerande del av världens sammantagna produktion av livsmedel och djurfoder. De är också en råvara i ett flertal industriella produkter. Då befolkningen ökar och levnadsstandarden förbättras, ökar också efterfrågan på bättre mat och förbrukningsartiklar från växtbas. För att tillgodose efterfrågan strävar producenter och odlare ständigt efter ökad avkastning. Detta uppnås genom ökade odlingsarealer, effektivare användning av befintlig odlingsmark samt skydd mot skadeangrepp på växter. Det sistnämnda kan göras med hjälp av olika bekämpningsmedel som innehåller aktiva substanser. Faktum är att en livsmedelsproduktion på dagens nivå inte hade varit möjlig utan användning av bekämpningsmedel. Dessa ämnen innebär dock risker, användningen är inte fullt optimerad och förståelsen för skeenden och processer i samband med dess användning är i vissa avseenden fortfarande bristfällig.
|
|
| 4. |
- Fagerström, Anton, et al.
(författare)
-
Effects of surfactants and thermodynamic activity of model active ingredient on transport over plant leaf cuticle
- 2013
-
Ingår i: Colloids and Surfaces B. - : Elsevier. - 0927-7765 .- 1873-4367. ; 103, s. 572-579
-
Tidskriftsartikel (refereegranskat)abstract
- The main objective of this study was to investigate the mechanism of molecular transport across the cuticle of Clivia leaves. In vitro diffusion methodology was used to investigate the transport of a systemic fungicide, tebuconazole, over a model silicone membrane, enzymatically isolated cuticle membranes, and dermatomed leaves. It was shown that dermatomed leaves may replace enzymatically isolated cuticles. Furthermore, the effects of two surfactants, C10EO7 and C8G1.6, on the fungicide transport were investigated. Tebuconazole cuticle permeation was described using Fick's first law of diffusion, expressed by the thermodynamic activity of the solute in the membrane. A new method for calculation of diffusion coefficients in the membrane is proposed. To access the thermodynamic activity of the fungicide in the membranes, sorption isotherms of tebuconazole in the membrane materials studied were recorded. The thermodynamic activity of the fungicide in aqueous solutions was calculated from solubility data. For that purpose, the effect of surfactants on tebuconazole solubility was studied. The results show that addition of surfactants allows for higher concentrations of tebuconazole available for penetration. Nonetheless, at a fixed fungicide thermodynamic activity, all formulations produced the same flux over the silicone membrane independently on the fungicide concentration. This shows that the driving force across non-responding membranes is the gradient of thermodynamic activity, rather than the gradient of the fungicide concentration. In case of leaves, surfactants induced the same quantitative increase in both flux and diffusion coefficient of solute in the cuticle, while the cuticle-water partition coefficient was unaffected.
|
|
| 5. |
|
|
| 6. |
|
|
| 7. |
- Fagerström, Anton, et al.
(författare)
-
Surfactant softening of plant leaf cuticle model wax : a Differential Scanning Calorimetry (DSC) and Quartz Crystal Microbalance with Dissipation (QCM-D) study
- 2014
-
Ingår i: Journal of Colloid and Interface Science. - : Elsevier. - 0021-9797 .- 1095-7103. ; 426, s. 22-30
-
Tidskriftsartikel (refereegranskat)abstract
- The aim was to quantify the softening effect that two surfactants (C10EO7 and C8G1.6) have on a plant leaf cuticle model wax. Effects on the thermotropic phase behavior and fluidity of the wax (C22H45OH/C32H66/H2O) were determined. The model wax is crystalline at ambient conditions, yet it is clearly softened by the surfactants. Both surfactants decreased the transition temperatures in the wax and the G″/G' ratio of the wax film increased in irreversible steps following surfactant exposure. C10EO7 has a stronger fluidizing effect than C8G1.6 due to stronger interaction with the hydrophobic waxes. Intracuticular waxes (IW) comprise both crystalline and amorphous domains and it has previously been proposed that the fluidizing effects of surfactants are due to interactions with the amorphous parts. New data suggests that this may be a simplification. Surfactants may also absorb in crevices between crystalline domains. This causes an irreversible effect and a softer cuticle wax.
|
|
