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Renewable resources are gaining increasing interest as a source for environmentally benign biomaterials, such as drug encapsulation/release compounds, and scaffolds for tissue engineering in regenerative medicine. Being the second largest naturally abundant polymer, the interest in lignin valorization for biomedical utilization is rapidly growing. Depending on its resource and isolation procedure, lignin shows specific antioxidant and antimicrobial activity. Today, efforts in research and industry are directed toward lignin utilization as a renewable macromolecular building block for the preparation of polymeric drug encapsulation and scaffold materials. Within the last five years, remarkable progress has been made in isolation, functionalization and modification of lignin and lignin-derived compounds. However, the literature so far mainly focuses lignin-derived fuels, lubricants and resins. The purpose of this review is to summarize the current state of the art and to highlight the most important results in the field of lignin-based materials for potential use in biomedicine (reported in 2014⁻2018). Special focus is placed on lignin-derived nanomaterials for drug encapsulation and release as well as lignin hybrid materials used as scaffolds for guided bone regeneration in stem cell-based therapies.
Möglichkeiten und Grenzen der Baustoffanalytik und anwendungstechnische Prüfungen an Objekten
(2018)
Untersuchungen zum Einfluss von chemischen Aktivatoren und Templaten auf die Zementhydratation
(2018)
After replanting apple (Malus domestica Borkh.) on the same site severe growth suppressions, and a decline in yield and fruit quality are observed in all apple producing areas worldwide. The causes of this complex phenomenon, called apple replant disease (ARD), are only poorly understood up to now which is in part due to inconsistencies in terms and methodologies. Therefore we suggest the following definition for ARD: ARD describes a harmfully disturbed physiological and morphological reaction of apple plants to soils that faced alterations in their (micro-) biome due to the previous apple cultures. The underlying interactions likely have multiple causes that extend beyond common analytical tools in microbial ecology. They are influenced by soil properties, faunal vectors, and trophic cascades, with genotype-specific effects on plant secondary metabolism, particularly phytoalexin biosynthesis. Yet, emerging tools allow to unravel the soil and rhizosphere (micro-) biome, to characterize alterations of habitat quality, and to decipher the plant reactions. Thereby, deep insights into the reactions taking place at the root rhizosphere interface will be gained. Counteractions are suggested, taking into account that culture management should emphasize on improving soil microbial and faunal diversity as well as habitat quality rather than focus on soil disinfection.
Gegenstand dieser Arbeit sind Untersuchungen zur Detektion von verpackten Gefahrstoffen wie beispielsweise Explosivstoffen. Hierzu wird in einem ersten Schritt die Verpackung mittels Laserbohrens durchdrungen, um anschließend den nun freiliegenden Gefahrstoff nachweisen zu können. Dies geschieht einerseits durch eine lasergestützte Probenahme und anschließende Detektion mit gängigen chemisch-analytischen Verfahren sowie direkt bei der Wechselwirkung zwischen Laser und Gefahrstoff mittels Ramanspektroskopie. Zudem werden schnelle in situ-Techniken im Hinblick auf ihre Eignung zur Überwachung des Laserbohrprozesses untersucht. Hier werden kostengünstige und kompakte Sensortechniken (Messung der Prozessgase durch Halbleitergassensoren, Messung des Luftschalls mittels Kondensatormikrofon) mit aufwendigeren und komplexeren spektroskopischen Verfahren (Plasma- und Ramanspektroskopie) bewertend verglichen. Anhand ausgewählter Modellsysteme in verkleinertem Maßstab werden die unterschiedlichen Verfahren unter Verwendung gängiger Verpackungs- und Hüllenmaterialien sowie anhand ausgewählter Explosivstoffe charakterisiert. Für das Laserverfahren kommen gepulste Nd:YAG Laser mit unterschiedlichen Emissionswellenlängen zum Einsatz.
Background: Local injection of autologous conditioned serum (ACS) is a well-known therapy for inflammatory diseases (IDs). While patients’ blood is incubated to generate ACS (with subsequent centrifugation), immune cells produce high amounts of growth factors and cytokines. This include, amongst others, interleukin-1 receptor antagonist (IL-1ra), interleukins 6 and 10, tumour necrosis factor alpha (TNF-α) and transforming growth factor beta 1 (TGF-β1). The aim of this study was to analyse exosomes release into ACS as well as their cytokine cargo.
Untersuchungen zur Hydrophobierung von Miscanthus X giganteus für den Einsatz in Dämmstoffsystemen
(2018)
Major progress occurred in understanding inborn errors of ketone body transport and metabolism between the International Congresses on Inborn Errors of Metabolism in Barcelona (2013) and Rio de Janeiro (2017). These conditions impair either ketogenesis (presenting as episodes of hypoketotic hypoglycemia) or ketolysis (presenting as ketoacidotic episodes); for both groups, immediate intravenous glucose administration is the most critical and (mHGGCS, HMGCS2) effective treatment measure.
3-Hydroxy-3-methylglutaryl-coenzyme A lyase (HMGCL, HMGCL) deficiency is a rare inborn error of ketogenesis. Even if the ketogenic enzyme is fully disrupted, an elevated signal for the ketone body acetoacetic acid is a frequent observation in the analysis of urinary organic acids, at least if derivatization is performed by methylation. We provide an explanation for this phenomenon and trace it back to degradation of the derivatized 3-hydroxy-3-methylglutaric acid and high temperature of the injector of the gas chromatograph.
Pozzolanic properties of Pennisetum purpureum grass ash were tested on Portland cement. Results show that the ash can be blended with cements without compromising binding strength of the cement. It was found that Portland cement could be blended with Pennisetum purpureum up to a ratio of 3:2 compromising compressive strength of mortar.Mortar with lower cement replacement took longer to set as evidenced by lower compressive strength within the 28-day aging time. Mortar with higher cement replacement had lower water absorption capacity, an indication that the test pozzolan was of smaller particulate size. XRF analysis and the FTIR spectrum showed that the ash has a higher content of silica. The XRD pattern of the ash showed that the ash was predominantly amorphous. SEM images showed that the ash produced at 600 o C had residual carbon material.
Influence of design of extrusion blow molding (EBM) in terms of extrusion direction set-up and draw ratio as well as process conditions (mold temperature) on storage modulus of high density polyethylene EBM containers was analyzed with dynamic mechanical analysis. All three parameters - mold temperature, flow direction and draw ratio - are statistically significant and lead to relative and absolute evaluation of storage modulus. Furthermore, flow induced changes in crystallinity was analyzed by differential scanning calorimetry. Obtained data on deformation properties can be employed for more sophisticated finite element simulations with the aim to reach more sustainable extrusion blow molding production.
Die Freiheit in Forschung und Lehre ist zusammen mit der Wissenschaftsfreiheit eines der bürgerlichen Grundrechte in Deutschland. Aber die Forschungsfreiheit kann nicht grenzenlos sein. Industrie wie akademische Institute müssen ihre Entwicklungen dokumentieren. Nur so ist ein Stoff später für die Vermarktung zulassungsfähig und nur so lässt sich belegen, wer die Urheberrechte daran hat.
Die Optimierung von Produktionsprozessen steht im Vordergrund jedes Produzenten, vor allem im Hinblick auf den optimalen Erntezeitpunkt. Zur Pflückreife sollen Kirschen als nicht-klimakterische Früchte eine optimale und hochwertige Fruchtqualität aufweisen, eine ausreichende Anzahl an Erntehelfern, Pflückhilfen, Transportkisten, Sortier- und Lagereinrichtungen sowie Absatzwege vorhanden sein. Aus diesem Grund entwickelten Wissenschaftler in der Vergangenheit diverse Reifeindices und Erntemodelle zur Bestimmung des optimalen Erntezeitpunkts von Früchten, erst an Äpfeln, dann für Steinobst.
Small Molecules Enhance Scaffold-Based Bone Grafts via Purinergic Receptor Signaling in Stem Cells
(2018)
The need for bone grafts is high, due to age-related diseases, such as tumor resections, but also accidents, risky sports, and military conflicts. The gold standard for bone grafting is the use of autografts from the iliac crest, but the limited amount of accessible material demands new sources of bone replacement. The use of mesenchymal stem cells or their descendant cells, namely osteoblast, the bone-building cells and endothelial cells for angiogenesis, combined with artificial scaffolds, is a new approach. Mesenchymal stem cells (MSCs) can be obtained from the patient themselves, or from donors, as they barely cause an immune response in the recipient. However, MSCs never fully differentiate in vitro which might lead to unwanted effects in vivo. Interestingly, purinergic receptors can positively influence the differentiation of both osteoblasts and endothelial cells, using specific artificial ligands. An overview is given on purinergic receptor signaling in the most-needed cell types involved in bone metabolism-namely osteoblasts, osteoclasts, and endothelial cells. Furthermore, different types of scaffolds and their production methods will be elucidated. Finally, recent patents on scaffold materials, as wells as purinergic receptor-influencing molecules which might impact bone grafting, are discussed.
Ob im Studium oder in der Praxis - bei der technischen Chemie kommt man schnell an seine Grenzen. Aber keine Sorge, "Technische Chemie für Dummies" hilft Ihnen, bei diesem komplexen Thema den Durchblick zu behalten. Nach einem allgemeinen Überblick über die Entwicklungen, Herausforderungen und Konzepte der technischen Chemie und einer verständlichen Übersicht über die nötige Mathematik lernen Sie, was man bei der praktischen und theoretischen Vorarbeit beachten muss, um die chemische Reaktion später in einem größeren Maßstab durchführen zu können. Anschließend erfahren Sie alles über Reaktionsmodellierung, Katalysatoren und chemische Reaktoren. Idealisierte Modelle helfen Ihnen dabei, aber auch die Umsetzung unter realen Bedingungen kommt nicht zu kurz. Der Verfahrenstechnik ist ein eigener Teil gewidmet, damit auch Trenntechnik, Strömungsmechanik, Fluidströmungen, Dimensionierung und Co. bald kein Problem mehr für Sie sind.
In 2018, in the US alone, it is estimated that 268,670 people will be diagnosed with breast cancer, and that 41,400 will die from it. Since breast cancers often become resistant to therapies, and certain breast cancers lack therapeutic targets, new approaches are urgently required. A cell-stress response pathway, the unfolded protein response (UPR), has emerged as a promising target for the development of novel breast cancer treatments. This pathway is activated in response to a disturbance in endoplasmic reticulum (ER) homeostasis but has diverse physiological and disease-specific functions. In breast cancer, UPR signalling promotes a malignant phenotype and can confer tumours with resistance to widely used therapies. Here, we review several roles for UPR signalling in breast cancer, highlighting UPR-mediated therapy resistance and the potential for targeting the UPR alone or in combination with existing therapies.
Triple-negative breast cancer (TNBC) lacks targeted therapies and has a worse prognosis than other breast cancer subtypes, underscoring an urgent need for new therapeutic targets and strategies. IRE1 is an endoplasmic reticulum (ER) stress sensor, whose activation is predominantly linked to the resolution of ER stress and, in the case of severe stress, to cell death. Here we demonstrate that constitutive IRE1 RNase activity contributes to basal production of pro-tumorigenic factors IL-6, IL-8, CXCL1, GM-CSF, and TGFβ2 in TNBC cells. We further show that the chemotherapeutic drug, paclitaxel, enhances IRE1 RNase activity and this contributes to paclitaxel-mediated expansion of tumor-initiating cells. In a xenograft mouse model of TNBC, inhibition of IRE1 RNase activity increases paclitaxel-mediated tumor suppression and delays tumor relapse post therapy. We therefore conclude that inclusion of IRE1 RNase inhibition in therapeutic strategies can enhance the effectiveness of current chemotherapeutics.
For the last 20 years, solid-phase microextraction (SPME) in headspace (HS) mode has been used as a valuable sample preparation technique for identifying degradation products in polymers and the determination of residual monomers and other light-boiling substances in polymeric materials. For more than 10 years, our laboratory has been involved in projects focused on the application of HS-SPME-gas chromatography–mass spectrometry (GC–MS) for the characterization of polymeric materials from many branches of manufacturing and building industries. This article describes the application of this technique for identifying volatile organic compounds (VOCs), additives, and degradation products in industrial rubber, car labeling reflection foil, and bone cement materials. The obtained analytical results were then used for troubleshooting and remedial action of the technological processes as well as for the health protection of producers and users.
Pyrolysis–Gas Chromatography
(2018)
The methodology of analytical pyrolysis-GC/MS has been known for several years, but is seldom used in research laboratories and process control in the chemical industry. This is due to the relative difficulty of interpreting the identified pyrolysis products as well as the variety of them. This book contains full identification of several classes of polymers/copolymers and biopolymers that can be very helpful to the user. In addition, the practical applications can encourage analytical chemists and engineers to use the techniques explored in this volume.
The structure and the functions of various types of pyrolyzers and the results of the pyrolysis–gas chromatographic–mass spectrometric identification of synthetic polymers/copolymers and biopolymers at 700°C are described. Practical applications of these techniques are also included, detailing the analysis of microplastics, failure analysis in the automotive industry and solutions for technological problems.
According to the International Union of Pure and Applied Chemistry (IUPAC) recommendation, analytical pyrolysis (Py) is defined as the characterization in an inert atmosphere of a material or a chemical process by a chemical degradation reaction(s) induced by thermal energy [1]. Thermal degradation under controlled conditions is often used as a part of an analytical procedure, either to render a sample into a suitable form for subsequent analysis by gas chromatography (GC), mass spectrometry (MS), gas chromatography coupled with the mass spectrometry (GC/MS), with the Fourier-transform infrared spectroscopy (GC/FTIR), or by direct monitoring as an analytical technique in its own right [2].
Gas chromatography (GC) is a type of chromatography. According to the International Union of Pure and Applied Chemistry (IUPAC) recommendation, gas chromatography is defined as a separation technique in which the mobile phase is a gas. Gas chromatography is always carried out in a column [1]. GC is a separation and detection method for sample mixtures, whose components can be volatilized without thermal decomposition.
Im Rahmen der vorliegenden wissenschaftlichen Arbeit wurde das Potenzial der einfachen Halbleitergassensoren zum Einsatz in komplexen Fragestellungen erforscht. Ein im wahrsten Sinne des Wortes brandaktuelles Thema, das hier in den Fokus geraten ist, ist die Detektion explosionsfähiger Substanzen. 42547 – so hoch war die Anzahl der Terroranschläge im Zeitraum 2000 bis 2016, die unter Einsatz von energetischen Materialien begangen wurden. Bei mehr als der Hälfte waren Menschenopfer zu beklagen. Terrorismus ist eine Gefahr und neue explosionsfähige Stoffmischungen, deren Analysedaten in keiner Datenbank eines Detektors enthalten sind, bilden zurzeit ein enormes Bedrohungspotential - solche Gefahrstoffe sind mit etablierten bibliothekgestützten Verfahren schwer nachweisbar. In dieser Arbeit wurde ein bibliothekfrei arbeitender Detektor entwickelt, der schnell und verlässlich die Explosionsfähigkeit unbekannter Substanzen anhand der Auswertung ihrer Reaktionsverläufe bewerten konnte. Es wurde gezeigt, dass der Einsatz von Halbleitergassensoren in Kombination mit Photodioden und einem Drucksensor unter Voraussetzung der durchdachten Reaktionsführung und Anwendung von auf die Aufgabenstellung zugeschnittenen Auswertealgorithmen zielführend ist und eine extrem hohe Detektionsrate von 99,8% ermöglicht. Des Weiteren wurde ein einfacher Herstellungsweg für Halbleitergassensoren ausgehend von der vorhandenen Precursorbibliothek gefunden, der in Zukunft gezielte Manipulation der sensorischen Eigenschaften der Halbleitergassensoren durch Variieren des eingesetzten Precursors sowie der Sensorherstellungsparameter erlaubt. Die auf diesem Weg gefertigten Sensoren wurden in den entwickelten Detektor integriert und zeigten großes Potential neben bibliothekfreier Einschätzung der Explosionsfähigkeit einer unbekannten Substanz auch Aussagen über deren Identität treffen zu können.
Amino acids perform multiple essential physiological roles in humans, and accordingly, their importance to health has been the subject of extensive attention. In this special issue of the Journal of Nutrition and Metabolism, we focus on the various inborn errors of amino acid metabolism, their diagnostic challenges, new treatment approaches, and recent advances in patient monitoring as well as clinical outcomes.
Polyurethane (PU) coatings were successfully produced using unmodified kraft lignin (KL) as an environmentally benign component in contents of up to 80 wt%. Lignin samples were precipitated from industrial black liquor in aqueous solution working at room temperature and different pH levels (pH 2 to pH 5). Lignins were characterized by UV-Vis, FTIR, pyrolysis-GC/MS, SEC and 31P-NMR. Results show a correlation between pH level, OH number and molecular weight Mw of isolated lignins. Lignin-based polyurethane coatings were prepared in an efficient one step synthesis dissolving lignin in THF and PEG425 in an ultrasonic bath followed by addition of 4,4-diphenylmethanediisocyanate (MDI) and triethylamine (TEA). Crosslinking was achieved under very mild conditions (1 hour at room temperature followed by 3 hours at 35 °C). The resulting coatings were characterized regarding their physical properties including ATR-IR, TGA, optical contact angle, light microscopy, REM-EDX and AFM data. Transparent homogeneous films of high flexibility resulted from lignins isolated at pH 4, possessing a temperature resistance up to 160 °C. Swelling tests revealed a resistance against water. Swelling in DMSO depends on index, pH of precipitation and catalyst utilization for PU preparation. According to AFM studies, surface roughness is between 10 and 28 nm.
Als rohstoffarme und exportorientierte Wirtschaftsnation ist die Bundesrepublik in ho- hem Maß auf die Sicherung und Sicherheit der Logistikketten im grenzüberschreiten- den Verkehr angewiesen. Angesichts der komplexen Transportstrukturen bei grenz- überschreitenden Transporten kommt den eingesetzten Kontroll- und Prüfverfahren besondere Bedeutung zu: Einerseits müssen Kostenbelastungen, Unterbrechungen und Verzögerungen in der Transportkette minimiert, andererseits besonders illegale Einfuhren, Transporte und Substanzen unterbunden werden. Von besonderer Bedeu- tung für Verdachts- bzw. Stichprobenkontrollen ist der Einsatz speziell trainierter Spür- hunde. Als besonders leistungsfähige ‚lebende Sensoren‘ sind sie in der Lage, eine Vielzahl von Stoffen zu detektieren. Der Einsatz von Spürhunden unterliegt allerdings engen Grenzen: Hoher Trainingsaufwand, eng begrenzte Einsatzdauer, begrenzte Verfügbarkeit. Die Entwicklung neuer, optimierter Einsatzverfahren für Spürhunde z. B. mit höheren Durchsatzraten und überprüfbarer Verlässlichkeit durch Einbindung technischer Systeme ist daher ein wichtiger Beitrag für die Sicherung und Sicherheit der Logistikketten.
Bei Thymian (Thymus vulgaris) handelt es sich um eine sehr varietätenreiche Art, die aufgrund ihres Gehaltes an therapeutisch wirksamen Inhaltsstoffen als Arzneipflanze monographiert ist. Insbesondere das ätherische Öl mit dem Hauptbestandteil Thymol (ca. 50%) hat eine hohe antioxidative Wirkung. Ziel ist es, dieses Potential als nachhaltig produzierte Additive zu nutzen. Hierfür eignen sich antioxidativ bzw. antimikrobiell wirksame sowie UV-absorbierende Substanzen, die das Produkt bei Zusatz vor oxidativem Stress, mikrobiellem Abbau und Qualitätsverlust schützen.
Hierzu werden zunächst sechs Varianten auf verschiedene Parameter analysiert, um die potenteste Variante auszuwählen. Auf diese Variante wird sich die weitere Forschung konzentrieren.
Daher wird das ätherische Öl durch azeotrope Destillation extrahiert und mittels GCMS analysiert. In Extrakten werden zudem das AP und Absorptionsverhalten bestimmt. Auch die chemische Zusammensetzung des Extrakts sowie die flüchtigen Stoffe des Thymians werden untersucht. Generell gibt es wenig qualitative, teilweise jedoch quantitative Unterschiede: Eine Variante weist u.a. einen deutlich höheren Thymolgehalt im Öl (ca. 65 %) und ein hohes hydrophiles AP auf. Somit ist eine vielversprechende Variante für die weitere Entwicklung und Optimierung bioaktiver Additive gefunden.