Zur Aufnahme und Bindung von Uran(VI) durch die Grünalge Chlorella vulgaris

Uran kann sowohl durch geogene als auch anthropogene Vorgänge in die Umwelt gelangen. Dazu zählen natürliche Uranerzvorkommen und deren Leaching sowie die Auswaschung von Uran aus den Hinterlassenschaften des ehemaligen Uranerzbergbaus. Die Aufklärung des Verhaltens von Uran in der Geo- und Biosphäre ist für eine Risikoabschätzung des Migrationsverhaltens von Radionukliden in der Umwelt notwendig. Algen sind in der Natur weit verbreitet und die wichtigste Organismengruppe in den aquatischen Lebensräumen. Durch ihre ubiquitäre Verbreitung in der Natur ist ihr Einfluss auf das Migrationsverhalten von Uran in der Umwelt von grundlegendem Interesse z.B. um effektive und wirtschaftliche Remediationsstrategien für Wässer zu entwickeln. Außerdem stehen Algen am Beginn der Nahrungskette und spielen eine wirtschaftlich relevante Rolle als Nahrung beziehungsweise Nahrungsergänzungsmittel. Die Möglichkeit des Transfers von algengebundenem Uran entlang der Nahrungskette könnte eine ernsthafte Gesundheitsgefahr für den Menschen darstellen. Das Ziel dieser Arbeit war die quantitative und strukturelle Charakterisierung der Wechselwirkung zwischen Uran(VI) und der Grünalge Chlorella vulgaris im umweltrelevanten Konzentrations- und pH-Wertbereich unter besonderer Berücksichtigung der Stoffwechselaktivität. Die in dieser Arbeit erzielten Ergebnisse der Sorptionsexperimente zeigen deutlich den maßgeblichen Einfluss des Stoffwechselstatus von Chlorella auf die Wechselwirkung mit Uran. So kann in Gegenwart von umweltrelevanten Urankonzentrationen eine Remobilisierung von zuvor passiv gebundenem Uran durch die stoffwechselaktiven Algen erfolgen. Die in Abhängigkeit von der Stoffwechselaktivität, der Urankonzentration und dem pH-Wert mit den Algenzellen gebildeten Uran(VI)-Komplexe wurden strukturell mit Hilfe der spektroskopischen Methoden TRLF-, EXAFS- und ATR-FTIR-Spektroskopie charakterisiert. Mittels TEM konnte Uran in Form von 30-70 nm großen nadelförmigen Ablagerungen in der Zellwand der lebende Algenzellen nachgewiesen werden. Die in dieser Arbeit erhaltenen Ergebnisse leisten einen wichtigen Beitrag zur Vorhersage des Migrationsverhaltens von Uran unter umweltrelevanten Bedingungen und der radiologischen Risikobewertung von geogen und anthropogen auftretendem Uran.Uranium could be released into the environment from geogenic deposits and from former mining and milling areas by weathering and anthropogenic activities. The elucidation of uranium behavior in geo- and biosphere is necessary for a reliable risk assessment of radionuclide migration in the environment. Algae are widespread in nature and the most important group of organisms in the aquatic habitat. Because of their ubiquitous occurrence in nature the influence of algae on the migration process of uranium in the environment is of fundamental interest e.g. for the development of effective and economical remediation strategies for contaminated waters. Besides, algae are standing at the beginning of the food chain and play an economically relevant role as food and food additive. Therefore the transfer of algae-bound uranium along the food chain could arise to a serious threat to human health. Aim of this work was the quantitative and structural characterization of the interaction between U(VI) and the green alga Chlorella vulgaris in environmental relevant concentration and pH range with special emphasis on metabolic activity. The obtained findings of the sorption experiments in this study demonstrate clearly, the interactions with uranium are heavily influenced by the status of the investigated Chlorella cells. So in presence of environmentally relevant uranium concentrations a remobilization of algal-bound uranium by metabolically active algae occurred. The U(VI)-algae-complexes formed in dependence of cell activity, uranium concentration and pH value were structural characterized by TRLF, EXAFS and ATR-FTIR spectroscopy. With the help of TEM under the given experimental conditions uranium was detected in form of 30-70 nm needle-like deposites in the cell wall of living algae. The obtained results of this study contribute to the prediction of the migration behavior of uranium under environmental conditions, the radiological risk assessment of geogenic and anthropogenic appearing uranium and a reliable estimation of the accumulation of uranium in the food chain

Zur Aufnahme und Bindung von U(VI) durch die Grünalge Chlorella vulgaris

Uran kann sowohl durch geogene als auch anthropogene Vorgänge in die Umwelt gelangen. Dazu zählen natürliche Uranerzvorkommen und deren Leaching sowie die Auswaschung von Uran aus den Hinterlassenschaften des ehemaligen Uranerzbergbaus. Die Aufklärung des Verhaltens von Uran in der Geo- und Biosphäre ist für eine Risikoabschätzung des Migrationsverhaltens von Radionukliden in der Umwelt notwendig. Algen sind in der Natur weit verbreitet und die wichtigste Organismengruppe in den aquatischen Lebensräumen. Durch ihre ubiquitäre Verbreitung in der Natur ist ihr Einfluss auf das Migrationsverhalten von Uran in der Umwelt von grundlegendem Interesse z.B. um effektive und wirtschaftliche Remediationsstrategien für Wässer zu entwickeln. Außerdem stehen Algen am Beginn der Nahrungskette und spielen eine wirtschaftlich relevante Rolle als Nahrung beziehungsweise Nahrungsergänzungsmittel. Die Möglichkeit des Transfers von algengebundenem Uran entlang der Nahrungskette könnte eine ernsthafte Gesundheitsgefahr für den Menschen darstellen. Das Ziel dieser Arbeit war die quantitative und strukturelle Charakterisierung der Wechselwirkung zwischen Uran(VI) und der Grünalge Chlorella vulgaris im umweltrelevanten Konzentrations- und pH-Wertbereich unter besonderer Berücksichtigung der Stoffwechselaktivität. Die in dieser Arbeit erzielten Ergebnisse der Sorptionsexperimente zeigen deutlich den maßgeblichen Einfluss des Stoffwechselstatus von Chlorella auf die Wechselwirkung mit Uran. So kann in Gegenwart von umweltrelevanten Urankonzentrationen eine Remobilisierung von zuvor passiv gebundenem Uran durch die stoffwechselaktiven Algen erfolgen. Die in Abhängigkeit von der Stoffwechselaktivität, der Urankonzentration und dem pH-Wert mit den Algenzellen gebildeten Uran(VI)-Komplexe wurden strukturell mit Hilfe der spektroskopischen Methoden TRLF-, EXAFS- und ATR-FTIR-Spektroskopie charakterisiert. Mittels TEM konnte Uran in Form von 30-70 nm großen nadelförmigen Ablagerungen in der Zellwand der lebende Algenzellen nachgewiesen werden. Die in dieser Arbeit erhaltenen Ergebnisse leisten einen wichtigen Beitrag zur Vorhersage des Migrationsverhaltens von Uran unter umweltrelevanten Bedingungen und der radiologischen Risikobewertung von geogen und anthropogen auftretendem Uran

The chemical journey of Europium(III) through winter rye (Secale cereale L.) – Understanding through mass spectrometry and chemical microscopy

A combination of biochemical preparation methods with microscopic, spectroscopic, and mass spectrometric analysis techniques as contemplating state of the art application, was used for direct visualization, localization, and chemical identification of europium in plants. This works illustrates the chemical journey of europium (Eu(III)) through winter rye (Secale cereale L.), providing insight into the possibilities of speciation for Rare Earth Elements (REE) and trivalent f-elements. Kinetic experiments of contaminated plants show a maximum europium concentration in Secale cereale L. after four days. Transport of the element through the vascular bundle was confirmed with Scanning Electron Microscopy (SEM) and Energy Dispersive X-ray analysis (EDS). For chemical speciation, plants were grown in a liquid nutrition medium, whereby Eu(III) species distribution could be measured by mass spectrometry and luminescence measurements. Both techniques confirm the occurrence of Eu malate species in the nutrition medium, and further analysis of the plant was performed. Luminescence results indicate a change in Eu(III) species distribution from root tip to plant leaves. Microscopic analysis show at least three different Eu(III) species with potential binding to organic and inorganic phosphate groups and a Eu(III) protein complex. With plant root extraction, further europium species could be identified by using Electrospray Ionization Mass Spectrometry (ESI MS). Complexation with malate, citrate, a combined malate-citrate ligand, and aspartate was confirmed mostly in a 1:1 stoichiometry (Eu:ligand). The combination of the used analytical techniques opens new possibilities in direct species analysis, especially regarding to the understanding of rare earth elements (REE) uptake in plants. This work provides a contribution in better understanding of plant mechanisms of the f-elements and their species uptake

Disturbing-free determination of yeast concentration in DI water and in glucose using impedance biochips

Deionized water and glucose without yeast and with yeast (Saccharomyces cerevisiae) of optical density OD600 that ranges from 4 to 16 has been put in the ring electrode region of six different types of impedance biochips and impedance has been measured in dependence on the added volume (20, 21, 22, 23, 24, 25 µL). The measured impedance of two out of the six types of biochips is strongly sensitive to the addition of both liquid without yeast and liquid with yeast and modelled impedance reveals a linear relationship between the impedance model parameters and yeast concentration. The presented biochips allow for continuous impedance measurements without interrupting the cultivation of the yeast. A multiparameter fit of the impedance model parameters allows for determining the concentration of yeast (cy) in the range from cy = 3.3 × 107 to cy = 17 × 107 cells/mL. This work shows that independent on the liquid, i.e., DI water or glucose, the impedance model parameters of the two most sensitive types of biochips with liquid without yeast and with liquid with yeast are clearly distinguishable for the two most sensitive types of biochips

Detecting Bacterial Cell Viability in Few µL Solutions from Impedance Measurements on Silicon-Based Biochips

Using two different types of impedance biochips (PS5 and BS5) with ring top electrodes, a distinct change of measured impedance has been detected after adding 1–5 µL (with dead or live Gram-positive Lysinibacillus sphaericus JG-A12 cells to 20 µL DI water inside the ring top electrode. We relate observed change of measured impedance to change of membrane potential of L. sphaericus JG-A12 cells. In contrast to impedance measurements, optical density (OD) measurements cannot be used to distinguish between dead and live cells. Dead L. sphaericus JG-A12 cells have been obtained by adding 0.02 mg/mL of the antibiotics tetracycline and 0.1 mg/mL chloramphenicol to a batch with OD0.5 and by incubation for 24 h, 30 ◦C, 120 rpm in the dark. For impedance measurements, we have used batches with a cell density of 25.5 × 108 cells/mL (OD8.5) and 270.0 × 108 cells/mL (OD90.0). The impedance biochip PS5 can be used to detect the more resistive and less capacitive live L. sphaericus JG-A12 cells. Also, the impedance biochip BS5 can be used to detect the less resistive and more capacitive dead L. sphaericus JG-A12 cells. An outlook on the application of the impedance biochips for high-throughput drug screening, e.g., against multi-drug-resistant Grampositive bacteria, is given

RNAcentral: A vision for an international database of RNA sequences

During the last decade there has been a great increase in the number of noncoding RNA genes identified, including new classes such as microRNAs and piRNAs. There is also a large growth in the amount of experimental characterization of these RNA components. Despite this growth in information, it is still difficult for researchers to access RNA data, because key data resources for noncoding RNAs have not yet been created. The most pressing omission is the lack of a comprehensive RNA sequence database, much like UniProt, which provides a comprehensive set of protein knowledge. In this article we propose the creation of a new open public resource that we term RNAcentral, which will contain a comprehensive collection of RNA sequences and fill an important gap in the provision of biomedical databases. We envision RNA researchers from all over the world joining a federated RNAcentral network, contributing specialized knowledge and databases. RNAcentral would centralize key data that are currently held across a variety of databases, allowing researchers instant access to a single, unified resource. This resource would facilitate the next generation of RNA research and help drive further discoveries, including those that improve food production and human and animal health. We encourage additional RNA database resources and research groups to join this effort. We aim to obtain international network funding to further this endeavor

Zur Aufnahme und Bindung von Uran(VI) durch die Grünalge Chlorella vulgaris

Uran kann sowohl durch geogene als auch anthropogene Vorgänge in die Umwelt gelangen. Dazu zählen natürliche Uranerzvorkommen und deren Leaching sowie die Auswaschung von Uran aus den Hinterlassenschaften des ehemaligen Uranerzbergbaus. Die Aufklärung des Verhaltens von Uran in der Geo- und Biosphäre ist für eine Risikoabschätzung des Migrationsverhaltens von Radionukliden in der Umwelt notwendig. Algen sind in der Natur weit verbreitet und die wichtigste Organismengruppe in den aquatischen Lebensräumen. Durch ihre ubiquitäre Verbreitung in der Natur ist ihr Einfluss auf das Migrationsverhalten von Uran in der Umwelt von grundlegendem Interesse z.B. um effektive und wirtschaftliche Remediationsstrategien für Wässer zu entwickeln. Außerdem stehen Algen am Beginn der Nahrungskette und spielen eine wirtschaftlich relevante Rolle als Nahrung beziehungsweise Nahrungsergänzungsmittel. Die Möglichkeit des Transfers von algengebundenem Uran entlang der Nahrungskette könnte eine ernsthafte Gesundheitsgefahr für den Menschen darstellen. Das Ziel dieser Arbeit war die quantitative und strukturelle Charakterisierung der Wechselwirkung zwischen Uran(VI) und der Grünalge Chlorella vulgaris im umweltrelevanten Konzentrations- und pH-Wertbereich unter besonderer Berücksichtigung der Stoffwechselaktivität. Die in dieser Arbeit erzielten Ergebnisse der Sorptionsexperimente zeigen deutlich den maßgeblichen Einfluss des Stoffwechselstatus von Chlorella auf die Wechselwirkung mit Uran. So kann in Gegenwart von umweltrelevanten Urankonzentrationen eine Remobilisierung von zuvor passiv gebundenem Uran durch die stoffwechselaktiven Algen erfolgen. Die in Abhängigkeit von der Stoffwechselaktivität, der Urankonzentration und dem pH-Wert mit den Algenzellen gebildeten Uran(VI)-Komplexe wurden strukturell mit Hilfe der spektroskopischen Methoden TRLF-, EXAFS- und ATR-FTIR-Spektroskopie charakterisiert. Mittels TEM konnte Uran in Form von 30-70 nm großen nadelförmigen Ablagerungen in der Zellwand der lebende Algenzellen nachgewiesen werden. Die in dieser Arbeit erhaltenen Ergebnisse leisten einen wichtigen Beitrag zur Vorhersage des Migrationsverhaltens von Uran unter umweltrelevanten Bedingungen und der radiologischen Risikobewertung von geogen und anthropogen auftretendem Uran.Uranium could be released into the environment from geogenic deposits and from former mining and milling areas by weathering and anthropogenic activities. The elucidation of uranium behavior in geo- and biosphere is necessary for a reliable risk assessment of radionuclide migration in the environment. Algae are widespread in nature and the most important group of organisms in the aquatic habitat. Because of their ubiquitous occurrence in nature the influence of algae on the migration process of uranium in the environment is of fundamental interest e.g. for the development of effective and economical remediation strategies for contaminated waters. Besides, algae are standing at the beginning of the food chain and play an economically relevant role as food and food additive. Therefore the transfer of algae-bound uranium along the food chain could arise to a serious threat to human health. Aim of this work was the quantitative and structural characterization of the interaction between U(VI) and the green alga Chlorella vulgaris in environmental relevant concentration and pH range with special emphasis on metabolic activity. The obtained findings of the sorption experiments in this study demonstrate clearly, the interactions with uranium are heavily influenced by the status of the investigated Chlorella cells. So in presence of environmentally relevant uranium concentrations a remobilization of algal-bound uranium by metabolically active algae occurred. The U(VI)-algae-complexes formed in dependence of cell activity, uranium concentration and pH value were structural characterized by TRLF, EXAFS and ATR-FTIR spectroscopy. With the help of TEM under the given experimental conditions uranium was detected in form of 30-70 nm needle-like deposites in the cell wall of living algae. The obtained results of this study contribute to the prediction of the migration behavior of uranium under environmental conditions, the radiological risk assessment of geogenic and anthropogenic appearing uranium and a reliable estimation of the accumulation of uranium in the food chain

Die Bedeutung des gesundheitlichen Versorgungssystems für demenzkranke Migrantinnenen und Migranten in Deutschland : eine Untersuchung sozialer und kultureller Aspekte

Die Bachelorarbeit befasst sich mit der bestehenden gesundheitlichen Versorgungssituation demenzkranker MigrantInnen. Der Arbeit liegt die Annahme zu Grunde, dass für jeden Mensch ein gesundheitliches Versorgungssystem von Bedeutung ist. Doch steht bei demenzkranken MigrantInnen einem wachsenden Versorgungsbedarf eine geringe Nutzung der Regelangebote des gesundheitlichen Versorgungssystems durch die Zielgruppe gegenüber. Der Schwerpunkt der Arbeit widmet sich der Ermittlung bestehender Zugangsbarrieren für die Zielgruppe und zeigt beispielhaft Möglichkeiten zur Überwindung der Hemmschwellen auf. Ergebnisse basieren auf einer intensiven Literaturrecherche. Daneben wurden Befragungen und Experteninterviews durchgeführt. Diese stellen keine empirische Untersuchung im Sinne einer Beweisführung dar, sondern sollen den wissenschaftlichen Diskurs verdeutlichen, differenzieren und erweitern

Zur Aufnahme und Bindung von U(VI) durch die Grünalge Chlorella vulgaris

Uran kann sowohl durch geogene als auch anthropogene Vorgänge in die Umwelt gelangen. Dazu zählen natürliche Uranerzvorkommen und deren Leaching sowie die Auswaschung von Uran aus den Hinterlassenschaften des ehemaligen Uranerzbergbaus. Die Aufklärung des Verhaltens von Uran in der Geo- und Biosphäre ist für eine Risikoabschätzung des Migrationsverhaltens von Radionukliden in der Umwelt notwendig. Algen sind in der Natur weit verbreitet und die wichtigste Organismengruppe in den aquatischen Lebensräumen. Durch ihre ubiquitäre Verbreitung in der Natur ist ihr Einfluss auf das Migrationsverhalten von Uran in der Umwelt von grundlegendem Interesse z.B. um effektive und wirtschaftliche Remediationsstrategien für Wässer zu entwickeln. Außerdem stehen Algen am Beginn der Nahrungskette und spielen eine wirtschaftlich relevante Rolle als Nahrung beziehungsweise Nahrungsergänzungsmittel. Die Möglichkeit des Transfers von algengebundenem Uran entlang der Nahrungskette könnte eine ernsthafte Gesundheitsgefahr für den Menschen darstellen. Das Ziel dieser Arbeit war die quantitative und strukturelle Charakterisierung der Wechselwirkung zwischen Uran(VI) und der Grünalge Chlorella vulgaris im umweltrelevanten Konzentrations- und pH-Wertbereich unter besonderer Berücksichtigung der Stoffwechselaktivität. Die in dieser Arbeit erzielten Ergebnisse der Sorptionsexperimente zeigen deutlich den maßgeblichen Einfluss des Stoffwechselstatus von Chlorella auf die Wechselwirkung mit Uran. So kann in Gegenwart von umweltrelevanten Urankonzentrationen eine Remobilisierung von zuvor passiv gebundenem Uran durch die stoffwechselaktiven Algen erfolgen. Die in Abhängigkeit von der Stoffwechselaktivität, der Urankonzentration und dem pH-Wert mit den Algenzellen gebildeten Uran(VI)-Komplexe wurden strukturell mit Hilfe der spektroskopischen Methoden TRLF-, EXAFS- und ATR-FTIR-Spektroskopie charakterisiert. Mittels TEM konnte Uran in Form von 30-70 nm großen nadelförmigen Ablagerungen in der Zellwand der lebende Algenzellen nachgewiesen werden. Die in dieser Arbeit erhaltenen Ergebnisse leisten einen wichtigen Beitrag zur Vorhersage des Migrationsverhaltens von Uran unter umweltrelevanten Bedingungen und der radiologischen Risikobewertung von geogen und anthropogen auftretendem Uran