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制造和优化藻酸盐膜以改善废水处理
藻酸盐是一种从棕色藻类中提取的自然存在的生物聚合物，它提出了一种有希望的途径，用于开发可持续和效率的废水处理膜。本综述全面研究了基于藻酸盐的膜在制造，修饰和应用有效的水纯净方面的最新进展。纸张研究了各种制造技术，包括铸造，静电纺丝和3D打印，这些印刷不存在所得藻酸盐膜的结构和功能特性。为提高性能，采用了交联，掺入诸如诸如效果，并且采用了表面功能化。这些修改优化了至关重要的特性，例如机械强度，孔隙率，选择性和防毒性抗性。此外，响应表面方法论（RSM）已成为系统地优化制造参数的宝贵工具，使研究人员能够确定达到所需膜特性的最佳条件。将藻酸盐膜与生物处理过程的整合，例如植物修复（利用微藻）和霉菌修复（采用真菌），提供了一种协同方法，以增强废水处理能力。通过将这些微生物固定在藻酸盐基质中，它们的生物修复能力得到扩增，从而改善了污染物降解和营养去除。总而言之，基于藻酸盐的膜表现出显着的潜力，作为废水处理的可持续和有效技术。持续的研究和开发，重点是优化制造过程，并与生物系统探索创新的整合策略，将进一步推动藻酸膜膜在应对水污污染的全球压力挑战时的应用。
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先决条件：生物101或102或105或207，以及生物208，以及C-在Biol 209中的最低等级； STAT 220或数学303推荐。实现：生物学330生物学主要选修学分（带有实验室），神经科学核心要求（代替生物330）。信用，从而发现了德国西部的工业如何产生现代化学世界，并见证了现代德国如何继续发现自己是聚合物和生物聚合物的震中。访问海德堡，小管登以及许多周围地点，以了解该地区的文化和自然资源如何为化学发展基础奠定。起源于煤炭，葡萄酒，啤酒和巧克力的东西已转变为太阳能电池板和基因工程。您会看到使用合成和天然碳源的碳纤维纤维丝的产生，从而增强混凝土，风力涡轮机和船舶。您将访问研究和制造设施，以查看生产和测试新的聚合物和生物聚合物的最现代设备，您会遇到科学家，以了解生物聚合物研究中最现代的技术，并在欧洲欧洲较前的分子生物学研究所观察科学合作的力量。计划导演：Eric Fort＆Justin Donato
壳聚糖是对农业中生物和非生物压力管理的新观点：a
由于生物和非生物胁迫及其意外的组合，全球植物的发展和作物生产率大大降低。迄今为止，采用的各种化学物质（农药，肥料和植物调节剂）和基因工程技术来提高农作物对多种压力的耐受性，对环境产生了负面影响，并且耗时。这加快了努力，以寻找更环保的方法来控制植物压力。壳聚糖是一种生物聚合物，在很大程度上是从几丁质的脱乙酰基中提取的，并且似乎是克服这些问题以寻找更环保的解决方案的可行工具。由于其生物相容性，生态友好和经济性，成为农业中最受欢迎的生物聚合物之一。壳聚糖还通过信号转导途径激活防御机制，并转导过氧化氢和一氧化氮的二级分子以清除活性氧。在承受诸如干旱，盐和热量等非生物胁迫之前的壳聚糖已被证明可刺激植物的生长并增强抗氧化剂酶的产生，次生代谢产物和脱甲酸。在干旱中，它有助于积累OSMO - 细胞剂，以维持植物细胞的水潜力。另一方面，植物对壳聚糖的反应根据其结构，剂量，发育阶段和作物类型而变化。牢记这些事实的目的是为了更新有关壳聚糖的最新研究，其各种来源及其在不同作物中的有效浓度，针对生物性和非生物压力管理的作用机制，以改善农业的作物生产。
聚合物
摘要：细菌纤维素（BC）是一种高度纯的多糖生物聚合物，可以由各种细菌属产生。尽管卑诗省缺乏功能性能，其孔隙率，三维网络和高比表面积使其成为功能复合材料的合适载体。在本研究中，从康普茶饮料中分离出产生BC的细菌，并使用分子方法鉴定。在四天和七天后在静态条件下生产两组BC水凝胶。之后，将两个不同的合成途径应用于BC功能化。第一种方法暗示使用浸入技术掺入了先前合成的HAP/TIO 2纳米复合材料，而第二种方法包括在反应混合物中HAP/TIO 2纳米复合材料合成过程中BC的功能化。主要目标是找到获得功能化材料的最佳方法。物理化学和微结构特性。通过拉伸试验和热重分析检查了进一步的性质，并通过总板数测定法评估了抗菌活性。结果表明，使用这两种方法成功地将HAP/TIO 2成功纳入了BC水凝胶中。The applied methods of incorporation influenced the differences in morphology, phase distribution, mechanical and thermal properties, and antimicrobial activity against Staphylococcus aureus (ATCC 25923), Escherichia coli (ATCC 25922), Proteus mirabilis ( ATCC 12453 ), and Candida albicans (ATCC 10231).可以建议在适合疾病扩散的环境中进行进一步开发和应用。
从头设计模块化蛋白水凝胶，具有可编程内和细胞外粘弹性
将蛋白质材料的宏观特性与其基础分量微观结构相关联是一项重大挑战。在这里，我们利用计算设计来指定从头蛋白构建块的大小，柔韧性和价值，以及它们之间的相互作用动力学，以研究分子参数如何控制所得蛋白水凝胶的宏观粘膜弹性。我们是从对称蛋白质均对的对对称蛋白质的凝胶系统中构建凝胶系统的，每个低聚物包括2、5、24或120个单独的蛋白质成分，它们在物理或共价为理想化的步骤 - 生长生物聚合物网络中交联。通过流变学评估，我们发现多功能前体的共价连接产生的水凝胶的粘弹性取决于组成构建块之间的交联长度。相比之下，与计算设计的异二聚体相反，可逆地交联的homo-寡聚组件会导致粘弹性生物材料表现出表现出流体的粘弹性生物材料 - 如静止和较低的剪切性能，但固体 - 像较高的频率一样固体。利用这些材料的独特遗传编码性，我们证明了活哺乳动物细胞中蛋白质网络的组装，并通过光漂白后通过荧光恢复（FRAP）表明，机械性能可以在细胞内以类似于外细胞外的配方进行细胞内调节。我们预计，基于设计蛋白蛋白质材料的粘弹性构建和系统编程的能力可以在生物医学中具有广泛的效用，并在组织工程，治疗递送和合成生物学中应用。
工业作物和产品
木质素是地球上第二大的生物聚合物，有可能成为石油衍生材料的替代品。它由于其芳香结构以及众多酚类，酮和分子内氢键的存在而表现出出色的UV吸收能力。由于其复杂的性质，重要的是要研究其性质，这是朝着木质素重价的非常重要的一步。揭示其结构复杂性可以更好地研究其对最终木质素材料特性的影响。在我们的研究中，我们使用了两种不同的牛皮纸木质素：商业分析牛皮纸木质素（AL）和工业木质木质木质蛋白（AL）和基于二甲烷二甲酸（二硫酸酯）的BPA（Bisphenol a） - 无聚合物涂料的BPA（Bisphenol A）中的UV-PROTECT添加剂。KL和Al的最大添加为2 wt％。详细介绍了两个木质素样品（组成分析，灰分含量，摩尔质量和多分散性，表面形态，热性质以及羟基含量的定量测量）。我们提出了木质素对涂料的质地和热性能的影响。最后，我们研究了木质素作为通过UV-VIS电子吸收光谱的增值UV保护成分的应用。kl纯度较高，脂肪族OH的数量较高，在聚合物基质中比Al木质素具有更好的分散体，而Al木质素在聚合物基质中具有更大的凝聚。更好的色散导致在KL制成的涂层中产生更光滑的表面。最后，证明了KL添加剂对涂料材料的光保护性能的显着和显着影响。这些结果表明，可用的工业木质素对可持续和增值产品的价值有潜在的应用和机会。
卡夫（Nano）木质素作为环氧聚合物生物复合材料中的反应性添加剂
摘要：对实现更可持续制造和循环经济模型的高性能生物材料的需求正在显着增长。卡夫木质素（KL）是一种丰富且功能高的芳香/酚类生物聚合物，是纸浆和造纸工业的主要侧产品，以及最近的第二代生物填充物。在这项研究中，将KL纳入了基于双苯酚A（DGEBA）的二甘油乙醚（DGEBA）和胺固化剂（Jeffamine D-230）的玻璃状环氧系统中，该系统被用作固化剂的部分替换和DGEBA前固化剂和DGEBA前添加剂或反应性添加剂。A 由原始的（未修饰）KL替换为14 wt。％，而与Neat Epoxy Polymer相比，高达30 wt的KL-氧基复合材料具有相似的热力学特性，并且具有相似的热力学特性，并且具有相似的热力学特性，并且具有显着增强的抗氧化特性。 此外，还研究了KL粒径的效果。 球铣削的牛皮木蛋白（BMKL，10 µm）和纳米林蛋白（NLH，220 nm）在球铣削和超声化后获得，并在同一环氧系统中作为添加剂进行了研究。 显着改善的分散体和热机械特性，主要用纳米林蛋白获得，这些纳米林蛋白表现出完全透明的木质素 - 环氧复合材料，张力强度较高，储存模量和玻璃转变温度，即使在30wt。％的载荷下也是如此。 最后，KL木质素是糖基化（GKL）并用作基于生物的环氧前聚合物，可达到高达38 wt的基于化石的DGEBA的38 wwt。％替代。 GKL复合材料表现出改善的热机械性能和透明度。由原始的（未修饰）KL替换为14 wt。％，而与Neat Epoxy Polymer相比，高达30 wt的KL-氧基复合材料具有相似的热力学特性，并且具有相似的热力学特性，并且具有相似的热力学特性，并且具有显着增强的抗氧化特性。此外，还研究了KL粒径的效果。球铣削的牛皮木蛋白（BMKL，10 µm）和纳米林蛋白（NLH，220 nm）在球铣削和超声化后获得，并在同一环氧系统中作为添加剂进行了研究。显着改善的分散体和热机械特性，主要用纳米林蛋白获得，这些纳米林蛋白表现出完全透明的木质素 - 环氧复合材料，张力强度较高，储存模量和玻璃转变温度，即使在30wt。％的载荷下也是如此。最后，KL木质素是糖基化（GKL）并用作基于生物的环氧前聚合物，可达到高达38 wt的基于化石的DGEBA的38 wwt。％替代。GKL复合材料表现出改善的热机械性能和透明度。使用NMR，TGA，GPC和DLS技术对所有木质素进行了广泛的表征，以相关并证明环氧聚合物表征的结果。
超嗜热漆酶的表征及酶工程改造以提高其在离子液体中的活性
离子液体 (IL) 是室温下熔融的有机盐，可用于多种用途。许多 IL，例如 1-乙基-3-甲基咪唑乙酸盐 ([C 2 C 1 Im][OAc])，已被证明可以在预处理过程中从生物质中去除大量复杂的生物聚合物木质素。通过生物途径（例如酶）来增值木质素很有前景，但受到许多用于预处理的 IL 生物相容性低的限制。热稳定酶的发现和酶工程技术的应用已经产生了能够承受高浓度 IL 的生物催化剂。将木质素从废品转化为增值化学品对于未来纤维素生物精炼厂的成功至关重要。为此，我们在水性 [C 2 C 1 Im][OAc] 中筛选了超嗜热菌（嗜热菌）的木质素分解酶漆酶的活性。尽管该漆酶具有嗜热性（T opt > 90 ◦ C），但仅在 2% (w/v) [C 2 C 1 Im][OAc] 中观察到明显的活性损失（> 50%）。动力学研究表明，IL 可以与游离酶和酶-底物复合物结合。对接模拟表明阳离子倾向于与靠近活性位点的区域结合。然后，我们采用合理的设计策略来提高漆酶在 [C 2 C 1 Im][OAc] 中的活性。共进行了 8 次单氨基酸突变；然而，与野生型相比，突变体在 [C 2 C 1 Im][OAc] 中的活性没有显著提高。该研究结果揭示了酶-IL相互作用的复杂性质以及设计生物木质素增值策略时面临的挑战。
韦克舍热电厂大规模余热储热的实施。技术经济分析
为了实现更大的经济稳定性，Växjö 的 VEAB 等热电联产电厂运营商积极寻找一种新的商业模式，这种模式既能与现有设施兼容，又能增加公司的总收入。这些过程包括氢气生产和生物化学产品，如生物聚合物和生物燃料。然而，这些过程也会产生大量的热量，需要加以处理。或者，额外的热存储容量可以让工厂更有选择性地选择何时生产这些热量以最大化利润。因此，重要的是研究实现这一目标的不同方法，包括传统方法（例如对流冷却）和替代方法（不同的大型地下热存储）。还研究了湖源冷却，以确定它是否可以取代对流冷却作为冷却工厂废热的方法。技术分析表明，替代方法肯定是有希望的，尽管需要更多的土地使用（BTES 需要 36 000 平方米，而对流冷却系统需要 750 平方米），并且在决定适当的方法时必须解决一些限制。此外，研究发现，通过增加 BTES 系统的规模，单位热容量的热量损失会减少，而增加钻孔深度会降低系统的整体热量损失。经济分析表明，当仅用于处理废热时，替代方法的成本要比对流冷却高出几个数量级，替代方法的成本几乎是对流冷却的 6 倍。如果可以发现 BTES 系统的额外利用率，或者潜在需求可能使 BTES 系统成为处理热电联产电厂运营商业务扩展带来的多余热量的更具吸引力的选择，那么未来肯定有机会使 BTES 系统成为更可行的选择。
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摘要这项研究研究了源自车前草皮（Musa Paradisiaca L.）（PPB）和箭头根果皮（Maranta arundinacea）（APB）（APB）及其共聚物（COP）的生物基聚合物的开发，作为非结构合成聚合物的可持续替代品。可生物降解的聚合物提供独特的物理，化学，生物学，生物力学和降解性能，使其与环保应用高度相关。在这项工作中，PPB，APB和COP是通过物理化学分析合成和表征的，包括水分含量的确定，土壤埋葬性降解性测试以及各种仪器技术：X射线衍射（XRD），傅立叶衍射（XRD），傅立叶红外（FTIR），扫描电子显微镜（SEM）和THERMOMIMIMIMET（TGA）（TGA）（TGA）（TGA）（TGA）（TGA）（TGA）（TGA）（TGA）。通过在样品（20、15、10和5cm³）之间改变甘油含量，观察到水分含量的降低，值范围为35.70％至20.13％。30天的土壤埋葬测试显示，PPB的体重显着减轻，APB（2.17％）和COP（1.51％）的中等降解。XRD分析表明在所有样品中均存在无定形相，而FTIR光谱确认了特征官能团（OH，C-H，C = O，C = C，-CH 3和C-O），与成功的聚合物形成一致。TGA结果表明，在APB> PPB> COP的顺序下，热稳定性随甘油含量而降低。具有5cm³甘油的样品的SEM图像在APB和PPB中显示出空隙和裂缝，而COP表现出更平滑且更均匀的表面，描述了增强的界面相互作用和兼容性。关键字：箭头果皮，车前草皮，生物聚合物，甘油和淀粉。这些发现表明，生物聚合物COP提供了增加的水分吸收和出色的表面特征，并增强了生物降解性，这使其成为需要可持续和可降解材料的行业中生态友好应用的候选人。