Kinetic Studies of Methane-Hydrate Formation from Ice Ih

Diese Dissertation berichtet über die Bildungskinetik von Methanhydrat aus pulverförmigem Eis Ih unter Bedingungen der Hydratstabilität unterhalb des Quadrupelpunktes. Sie wurde im Rahmen des DFG-Projektes Ku 920/9 durchgeführt, das sich mit der Untersuchung von Eisgrenzflächen beschäftigte.Erstmals werden hier Ergebnisse unterschiedlicher experimenteller Methoden zur Erforschung des Gashydratwachstums zusammengeführt und auf Konsistenz überprüft. Quantitative Daten über die Bildung von Methanhydrat wurden durch Neutronendiffraktion und Messungen des Gasverbrauchs gewonnen. Weiterhin wurde versucht, das Hydratwachstum mit Hilfe von Röntgendiffraktion zu untersuchen. Die Anwendung von Neutronenbeugungsverfahren zeigte, dass sich in einem Fall im Anfangsstadium ein metastabiles Typ-II-CO2-Hydrat neben dem üblichen Typ-I-Hydrat bildet. Messungen des Gasverbrauchs während des Wachstumsprozesses zeigten die Neigung zu langen Reaktionsperioden bis zur nahezu vollständigen Umwandlung in Hydrat. Die Rasterelektronenmikroskopie lieferte qualitativ hochwertige Bilder der verschiedenen Transformationsphasen, anhand deren ein phänomenologisches Mehrphasenmodell des Gashydratwachstums von polydispersem Eispulver entwickelt wurde.So konnte erstmals die Existenz von drei Wachstums-Phasen festgestellt werden: die rasche Bildung eines Hydratfilms über der Eisoberfläche im Anfangsstadium (Phase I), von der Reaktion an der Eis-Hydrat-Grenzfläche gebremstes Hydratwachstum (Phase II) sowie die Diffusion von Wasser und Gas durch die Hydratschicht, von denen die schrumpfenden Eiskerne umgeben sind (Phase III). Zum ersten Mal konnte die Methanhydratbildung vollständig mit Hilfe des Mehrphasenmodells simuliert werden. Die sich daraus ergebenden Reaktionskonstanten des Hydratwachstums wurden zur Einschätzung der Aktivationsenergien der verschiedenen Wachstums-Phasen eingesetzt

Large-Scale Label-Free Quantitative Mapping of the Sputum Proteome

Analysis of induced sputum supernatant is a minimally invasive approach to study the epithelial lining fluid and, thereby, provide insight into normal lung biology and the pathobiology of lung diseases. We present here a novel proteomics approach to sputum analysis developed within the U-BIOPRED (Unbiased BIOmarkers Predictive of REspiratory Disease outcomes) international project. We present practical and analytical techniques to optimise the detection of robust biomarkers in proteomic studies. The normal sputum proteome was derived using data-independent HDMSE applied to 40 healthy non-smoking participants, which provides an essential baseline from which to compare modulation of protein expression in respiratory diseases. The “core” sputum proteome (proteins detected in ≥40 % of participants) was composed of 284 proteins and the extended proteome (proteins detected in ≥3 participants) contained 1666 proteins. Quality control procedures were developed to optimise the accuracy and consistency of measurement of sputum proteins and analyse the distribution of sputum proteins in the healthy population. The analysis showed that quantitation of proteins by HDMSE is influenced by several factors, with some proteins being measured in all participants’ samples and with low measurement variance between samples from the same patient. The measurement of some proteins is highly variable between repeat analyses, susceptible to sample processing effects, or difficult to accurately quantify by mass spectrometry. Other proteins show high inter-individual variance. We also highlight that the sputum proteome of healthy individuals is related to sputum neutrophil levels, but not gender or allergic sensitisation. We illustrate the importance of design and interpretation of disease biomarker studies considering such protein population and technical measurement variance