The myeloid expressed EF-hand proteins display a diverse pattern of lipid raft association

AbstractEF-hand proteins are known to translocate to membranes, suggesting that they are involved in signaling events located in the cell membrane. Many proteins involved in signaling events associate cholesterol rich membrane domains, so called lipid rafts, which serve as platforms for controlled protein–protein interaction. Here, we demonstrate that the myeloid expressed EF-hand proteins can be distinguished into three classes with respect to their membrane association. Grancalcin, a myeloid expressed penta EF-hand protein, is constitutively located in lipid rafts. S100A9 (MRP14) and S100A8 (MRP8) are translocated into detergent resistant lipid structures only after calcium activation of the neutrophils. However, the S100A9/A8 membrane association is cholesterol and sphingolipid independent. On the other hand, the association of S100A12 (EN-RAGE) and S100A6 (calcyclin) with membranes is detergent sensitive. These diverse affinities to lipid structures of the myeloid expressed EF-hand proteins most likely reflect their different functions in neutrophils

On the existence and hydrolytic stability of titanosiloxane bonds in the system : glycidoxypropyltrimethoxysilane-water-titaniumtetraethoxide

Heterometal materials based on glycidoxypropyltrialkoxysilane and titaniumalkoxide are used for optical applications and require a high homogeneity on the molecular level. The presence of heterometal titanosiloxanes, their distribution and hydrolytic stability should influence the homogeneity of these materials. 29Si and 17O NMR spectroscopy has been used to investigate sols with molar ratios Si : Ti = 1 and H2O : OR (H) = 0.5-2.0 and their gels after heat treatment at 130°C. The presence of Si - O - Ti bonds in sols with a low water content (H < 0.2) and in the corresponding gels was identified by the high-field shift of the 29Si NMR signals of T1 and T2 units of up to 2-3 ppm compared to corresponding signals of homo-condensed Si - O - Si bonds. The existence of Si - O - Ti bonds in the sols is supported by 17O NMR spectra which show a characteristic signal around 340 ppm. A cleavage of the Si - O - Ti bonds occurs with increasing water/OR ratio in the sols. The cleavage of the heterometal bonds and the building up of homo-condensed species leads to a separation into areas with predominantly Ti - O - Ti and Si - O - Si bonds resulting in a decreased molecular homogeneity of the materials

Von Graphit zu Graphen - Delaminierung und quantitative Analyse

Graphene and few-layer-graphene (FLG) are currently in the focus of research because of their outstanding electrical, mechanical and optical properties. Applications for graphene and FLG include the production of transparent, conductive and flexible films and high-speed transistors or sensors. Furthermore, the materials inherit a great potential regarding composite materials with enhanced mechanical resistance. On one hand, inexpensive and scalable production methods like liquid phase processing of graphite suspensions are needed to make graphene accessible for industrial use. On the other hand, fast and careful product characterization methods need to be established. The scope of this work is the investigation of the graphite delamination process from well scalable top-down methods. For this means quantitative analytical methods are established for the evaluation of the obtained product morphology. Furthermore, a detailed kinetic study of the lateral size reduction of graphene oxide as 2D reference material is presented. Already established methods for graphene analytics, e.g. transmission electron microscope (TEM), Raman spectroscopy, atomic force microscopy (AFM) require the deposition of the particles from suspension onto specific substrates. Although TEM and AFM grant access to quantitative values of particle morphology, these methods are time consuming, inefficient and costly. Hence, they are not suitable for process development or production control purposes. Within the scope of this work it is demonstrated how statistical Raman spectroscopy (SRS) can be applied for quantitative evaluation of the degree of delamination of a delaminated graphite suspension. Although Raman spectroscopic analysis is influenced by e.g. lateral size and defect density of the analysed particles, both effects lead to a larger number of layers derived from Raman spectroscopic evaluation. Hence, the obtained degree of delamination by SRS represents a worst-case scenario of the analysed suspension. SRS proofs to yield highly reliable results when a minimum number of 150 spectra are evaluated. A combination of SRS and AFM analyses of the same sample surface supports SRS as a worst-case scenario for the degree of delamination. Further it is shown how a very well characterized oxo-functionalized graphene (oxo-G) can be used as reference 2D material in a sedimentation experiment by analytical ultracentrifugation (AUC). The obtained sedimentation coefficient distribution of oxo-G is converted to a lateral size distribution. The lateral size distribution is referenced by a size distribution obtained from atomic force microscopy. By this means a quantitative evaluation of the lateral dimension of 2D particles in suspension is demonstrated. Furthermore, two industrial and scalable methods for the production of graphene and FLG by high pressure homogenisation (HPH) and stirred media milling of graphite suspensions are presented. In stirred media milling graphite particles are stressed when captured within the collision of two milling beads. The transferred kinetic energy can be tuned be e.g. adapting the bead size or the stirrer rotation speed. The achieved product concentration scales with the mass specific energy input. For a higher energy input into the suspension also a higher final product concentration is achieved. However, it is also demonstrated that stressing intensities exceeding 1 nJ lead to in-plane defects to the product particles during processing. For low kinetic energy input related product suspensions consists of well delaminated product particles with low defect density. For the delamination process also shear induced frictional forces from medium displacement by bead movement are found to play a decisive role. For an increased viscosity from ~1 mPa·s to ~1,5 mPa·s of the suspension a higher amount of FLG by a factor of 10 is obtained. HPH is commonly used for emulsification and deagglomeration processes. Within this work HPH is used to successfully produce homogeneous FLG suspensions by batch-wise (1-6) pumping graphite suspensions through a nozzle. Turbulent shear stress, cavitation and feed particle collisions are identified as main forces for delamination. The overall adjusted pressure is found to be the dominating parameter in terms of achieved concentration and degree of delamination. In accordance to stirred media milling higher mass specific energy inputs yield higher final product concentrations. Higher applied pressures are found to also yield a better delaminated product suspension. However, already processing at 10 MPa as minimum applied pressure a well delaminated product is obtained. In the view of technical applications of FLG and graphene not only the number of layers and defect density of the produced particles, but also their lateral size is utterly important. Oxo-G is used as 2D reference material to investigate the lateral fracture kinetics by ultrasonication as lab scaled and stirred media milling as industrial scaled method. The lateral sizes are quantitatively evaluated by AUC und the defect density is monitored by SRS analyses. Independent of the processing method the size reduction of oxo-G is found to scale with the volume specific energy input through a power law function. Similar powerlaw functions are found e.g. in comminution, emulsification and spray processing. The defect density is found to be unaffected by US. Only for the highest applied stressing intensities in stirred media milling an increase of defect density over time is observed for oxo-G. No chemical change of the material can be found, neither for processing in a stirred media mill, nor for HPH over time. Hence, oxo-G breakage is related to a mechanical based mechanism. Functionalized graphene can be obtained by many different synthesis protocols. However, each different protocol or even just a modification to an existing protocol leads to a change for the degree of functionalization and/or kind of functional groups attached to the graphene surface. Therefore oxo-G is controllably altered to different modifications of the basic oxo-G. To either create changes in degree of functionali- zation and/or to the kind of functional groups attached to the graphene surface. It is found that the size reduction rate of graphene oxide is on the one hand related to the intrinsic strength of the material in terms of bonds that need to be cleaved for particle breakage. On the other hand, the efficiency of transferred energy to the particles when subjected to an external shear field governs the size reduction rate. For the latter organosulfates as bulky and charged residues cause a higher friction to the surrounding media and therefor lead to largely enhanced size reduction rate.Graphen und Few-Layer-Graphene (FLG) stehen aktuell im Fokus der Forschung, da sie herausragende elektrische, mechanische und optische Eigenschaften aufweisen. Diese eröffnen Applikationsmöglichkeiten in Produkten wie transparenten, leitfähigen und flexiblen Filmen oder in Hochgeschwindigkeitstransistoren und Sensoren. Weiter kann Graphen und FLG in Kompositen zur Verbesserung vieler Eigenschaften verwendet werden. Auf der einen Seite bedarf es kostengünstiger und skalierbarer Herstellungsmetho- den, um Graphen und FLG im industriellen Maßstab zugänglich zu machen. Auf der anderen Seite müssen schnelle und verlässliche sowie präzise Analysemethoden zur Produktcharakterisierung etabliert werden. Die hier vorgestellte Arbeit beschäftigt sich sowohl mit der Graphitdelaminierung in skalierbaren Top-Down Verfahren als auch mit der Etablierung von quantitativen analytischen Methoden zur produktmor- phologischen Bestimmung. Darüber hinaus werden Untersuchungen zur Bruchkinetik der lateralen Dimension von Graphen Oxid als 2D Referenzmaterial präsentiert. Bereits etablierte Methoden zur Analyse von Graphen sind unter anderem die Trans- missionselektronenmikroskopie (TEM), Raman Spektroskopie und Rasterkraftmikro- skopie (AFM). Im TEM und AFM werden zwar quantitative Informationen über die Partikelmorphologie gewonnen, jedoch sind diese Methoden besonders zeitintensiv und teuer. Zudem können statistische Aussagen nur mit äußerstem Aufwand ermittelt werden. Die Methoden eignen sich daher nicht für Parameterstudien oder zur Qualitätskontrolle. Diese Arbeit zeigt, wie der Grad der Delaminierung und die Defektdichte von Produktpartikeln quantitativ durch die statistische Raman Spektroskopie (SRS) erhalten werden kann. Da weitere Partikeleigenschaften, wie kleine laterale Dimensionen oder Defekte in der Graphenebene, die bestimmte Lagenzahl scheinbar erhöhen, repräsentiert SRS ein Mindestmaß für den Grad der Delaminierung. Weiter zeigten SRS Analysen hervorragende Reproduzierbarkeit, wenn die Statistik mindestens 150 Spektren umfasst. Eine kolokalisierte Analyse von SRS und AFM bestätigte, dass mit Hilfe von SRS ein minimaler Grad der Graphitdelaminierung erhalten wird. Ebenfalls konnte gezeigt werden, dass ein mit Sauerstoff funktionalisiertes Graphen als einlagiges 2D Referenzmaterial in Sedimentationsexperimenten in einer analytischen Ultrazentrifuge (AUZ) verwendet werden kann. Dabei wurde die gewonnene Sedimentationskoeffizientenverteilung der oxo-G Teilchen in laterale Dimensionen der Teilchen transformiert und an eine durch Auszählung der Teilchen im AFM ermittelte Referenz angepasst. Damit gelang erstmalig die quantitative Analyse von 2D Nanopartikeln in Suspension. Weiterhin wurden zwei industriell einsetzbare und skalierbare Verfahren für eine FLG und Graphenproduktion untersucht: die Rührwerkskugelmühle (RWKM) und der Hochdruckhomogenisator (HPH). Im RWKM Verfahren werden Graphitpartikeln beim Zusammenstoß zweier Mahlkörper beansprucht. Die dabei übertragende Energie kann durch Prozessparameter wie der Mahlkörpergröße und der Rührerdrehzahl eingestellt werden. Parameterstudien zeigten, dass die erreichte Produktkonzentration mit dem massenspezifischen Energieeintrag skaliert. Je höher die eingetragene Energie in die Suspension war, desto mehr nanoskalige Graphitpartikel konnten stabil in Suspension überführt werden. Die berechneten Beanspruchungsintensitäten zeigten, dass ab einem Schwellenwert von ca. 1 nJ der übertragenen Stoßenergie der Mahlkörper Defekte in die Partikeln eingetragen wurden. Die bei geringen Beanspruchungsintensitäten erzeugten Suspensionen bestanden mehrheitlich aus defektarmen FLG Partikeln. Zu der Graphitdelaminierung tragen auch viskose Scherkräfte bei. Diese sind eine Folge der Bewegung der Mahlkörper durch die Verdrängung des Mediums. Eine Erhöhung der medialen Viskosität von 1 mPa·s auf ~1,5 mPa·s führte zu einem erhöhten Energieübertragungskoeffizienten und somit zu einem um den Faktor 10 erhöhten Anteil an FLG in der Produktsuspension. HPH wird gewöhnlich für Emulgier- und Desagglomerationsprozesse verwendet. In dieser Arbeit konnte gezeigt werden, dass FLG Suspensionen durch die Beanspruchung von Graphit-Suspensionen im HPH Verfahren erhalten werden. Turbulente Schubspannung, Kavitation und Partikel-Partikel Kollisionen wurden als wesentliche Beanspruchungsmechanismen im HPH identifiziert. Der eingestellte Gesamtdruck wurde als entscheidender Faktor für die erzielte Produktkonzentration und den erreichten Grad der Delaminierung der Partikeln gefunden. Übereinstimmend mit dem RWKM Verfahren führte ein höherer massenspezifischer Energieeintrag zu einer höheren Produktkonzentration. Bei einer Erhöhung des Druckes werden mehr nanoskalige Graphitpartikeln, bestehend aus immer weniger Lagen, in Suspension überführt. Bereits für den kleinsten verwendeten Druck von 10 MPa wird eine gleichmäßige und gut delaminierte FLG Suspension erhalten. Im Hinblick auf die Anwendungen von FLG und Graphen ist jedoch nicht nur der Grad der Delaminierung und die Defektdichte, sondern auch die laterale Dimension der Teilchen von Bedeutung. Für systematische Untersuchungen des Bruchverhaltens von Graphen in Suspension wurde mit Sauerstoff funktionalisiertes Graphen (oxo-G) als stabiles und einlagiges Referenzmaterial in Suspension verwendet. Oxo-G wurde in Suspension entweder mit einer Ultraschall Sonotrode (US) als Labormethode oder in der RWKM als industriell einsatzbare Methode beansprucht und die beobachteten Zerkleinerungskinetiken verglichen. Die laterale Größe der Teilchen und die Defektdichte wurden quantitativ über AUZ und SRS analysiert. Unabhängig von der verwendeten Beanspruchungsmethode konnte die Abnahme der medianen lateralen Teilchengröße als Potenzfunktion des volumenspezifischen Energieeintrages in die Suspension beschrieben werden. Dabei lag dieselbe Korrelation zu Grunde, wie sie bereits für klassische Zerkleinerungs-, Emulgier- und Sprayprozesse bekannt ist. Die Defektdichte der Teilchen blieb, außer für die maximal eingestellte Beanspruchungsintensität in der RWKM, über die gesamte Prozessdauer unverändert. Die maximale Beanspruchungsintensität in der RWKM zeigte einen deutlichen Defekteintrag in die Partikeln über der Prozesszeit. Oxo-G zeigte weder für US noch für RWKM beanspruchte Suspensionen eine chemische Veränderung der Teilchen über die Prozesszeit auf. Dies weist klar auf mechanisch induziertes Brechen der Teilchen hin. Funktionalisiertes Graphen kann durch verschiedenste Syntheserouten erhalten werden. Bereits leichte Änderungen in den Synthesen führen dabei zu einem unterschiedlichen Grad der Funktionalisierung und/oder zu einer unterschiedlichen Funktionalisierung der Teilchen. Oxo-G wurde aus diesem Grund gezielt in Derivate mit unterschiedlichem Grad und Zusammensetzung an funktionellen Gruppen überführt und die Bruchkinetik der jeweiligen Derivate untersucht. Die Untersuchungen der Zerkleinerungskinetik aller erzeugten oxo-G Derivate ergaben, dass es für eine Reduktion an funktionellen Gruppen auf der Oberfläche zu einer verminderten Zerkleinerungskinetik kommt. Ebenfalls führt die Substitution voluminöser und ionisierter Organosulfatgruppen mit kleinen und neutralen Hydroxylgruppen zu einer reduzierten Bruchkinetik. Dies wird auf zwei Aspekte zurückgeführt. Zum einen ist die intrinsische Stabilität des Kohlenstoffgerüstes eine Funktion des Funktionalisierungsgrades und sinkt mit steigender Funktionalisierung. Zum anderen brechen die Partikeln durch übertragene Scherkräfte. Je mehr und je größer die hervorgerufene Reibung durch funktionelle Gruppen, desto leichter bricht das Partikel unter Einwirkung eines wirkenden Schergradienten

Lernen im Dialog: Jugend - Wirtschaft - Politik: zwei Modellprogramme der betrieblichen Jugendbildung

Der Autor berichtet am Beispiel von zwei Modellprogrammen der Deutschen BP AG über die Entwicklung einer fachübergreifenden Jugendbildung in Unternehmen. Die Grundidee der 'Jugendseminare' und der 'Studienwochen für Lehrer und Schüler' ist, Jugendliche zur 'selbständigen Orientierung über Wirtschaft, Umwelt, Staat und Politik durch Lernen im Dialog zwischen Institutionen und Generationen' anzuregen. Im Anschluß an die ethischen und organisatorischen Prinzipien werden der Aufbau, der Ablauf und die Lernziele der beiden Programme skizziert. (KO

STUDY OF THE BEHAVIOUR OF A CATALYTIC CERAMIC CANDLE FILTER IN A LAB-SCALE UNIT AT HIGH TEMPERATURES

Solid particles and tars are among the non-desirable products of synthesis gas produced during biomass gasification. Removal of fly ashes is necessary in order to comply with emission limits as well as avoid their deposition in downstream units. Condensation of tars, on the other side, can cause clogging. A catalytic hot gas filter can remove both solids and tars, when operating at temperatures as high as 850oC. Catalytic hot gas filter elements are under development in order to solve this issue. A lab-scale filtration unit has been designed and constructed at Delft University of Technology. The unit contains one ceramic hot gas filter candle which is made of a SiC porous structure coated with a mullite membrane. The integration of a Nickel-based catalyst layer allows the dual function of particle filtration and tar cracking. The filter vessel is part of a set-up that is equipped with a tar evaporator and a pre-heater, both located upstream of the filter unit. This paper presents the results of the first set of experimental tests that have been performed with this unit. A dust-free model gas was used and consisted of a mixture of CO (14%), CO2 (14%), H2 (7%), CH4 (5%), and varying concentrations of N2 (30, 40, 50%) and H2O (30, 20, 10%). Naphthalene (2g/Nm3 and 5g/Nm3) was adopted as model compound in order to study the catalytic conversion of heavier hydrocarbon species to H2. A gas face velocity of 2.5cm/s was selected for tests performed at atmospheric conditions and at operating temperatures varying between 700oC and 850oC. The pressure drop through the filter candle was continuously monitored during the process. The gas composition was measured upstream and downstream of the filter unit by means of an on-line micro-GC, while naphthalene concentration was attained with the SPA method. The following findings were obtained: higher naphthalene conversion with increasing temperatures and better conversion at any temperature when 2g/Nm3 were used compared to 5g/Nm3. Tests at 850oC and 30 vol% H2O produced a conversion of 99.4% with 2g/Nm3 while 98.5% with 5g/Nm3. Experiments with higher steam content showed higher conversion values. Methane concentration was also affected thus indicating that reforming reactions took place as well. Pressure drop measurements showed that no carbon deposition occurred on the candle during the tests, even at lower temperatures. At this stage new experiments are being performed with different face velocities and tar compounds in order to provide enough data for future tests with real gasification gas

STUDY OF THE BEHAVIOUR OF A CATALYTIC CERAMIC CANDLE FILTER IN A LAB-SCALE UNIT AT HIGH TEMPERATURES

Solid particles and tars are among the non-desirable products of synthesis gas produced during biomass gasification. Removal of fly ashes is necessary in order to comply with emission limits as well as avoid their deposition in downstream units. Condensation of tars, on the other side, can cause clogging. A catalytic hot gas filter can remove both solids and tars, when operating at temperatures as high as 850oC. Catalytic hot gas filter elements are under development in order to solve this issue. A lab-scale filtration unit has been designed and constructed at Delft University of Technology. The unit contains one ceramic hot gas filter candle which is made of a SiC porous structure coated with a mullite membrane. The integration of a Nickel-based catalyst layer allows the dual function of particle filtration and tar cracking. The filter vessel is part of a set-up that is equipped with a tar evaporator and a pre-heater, both located upstream of the filter unit. This paper presents the results of the first set of experimental tests that have been performed with this unit. A dust-free model gas was used and consisted of a mixture of CO (14%), CO2 (14%), H2 (7%), CH4 (5%), and varying concentrations of N2 (30, 40, 50%) and H2O (30, 20, 10%). Naphthalene (2g/Nm3 and 5g/Nm3) was adopted as model compound in order to study the catalytic conversion of heavier hydrocarbon species to H2. A gas face velocity of 2.5cm/s was selected for tests performed at atmospheric conditions and at operating temperatures varying between 700oC and 850oC. The pressure drop through the filter candle was continuously monitored during the process. The gas composition was measured upstream and downstream of the filter unit by means of an on-line micro-GC, while naphthalene concentration was attained with the SPA method. The following findings were obtained: higher naphthalene conversion with increasing temperatures and better conversion at any temperature when 2g/Nm3 were used compared to 5g/Nm3. Tests at 850oC and 30 vol% H2O produced a conversion of 99.4% with 2g/Nm3 while 98.5% with 5g/Nm3. Experiments with higher steam content showed higher conversion values. Methane concentration was also affected thus indicating that reforming reactions took place as well. Pressure drop measurements showed that no carbon deposition occurred on the candle during the tests, even at lower temperatures. At this stage new experiments are being performed with different face velocities and tar compounds in order to provide enough data for future tests with real gasification gas