L’objectif de la thèse est de fabriquer des structures catalytiques washcoatées de taille centimétrique pour différentes réactions catalytiques comme le vaporeformage et le pré-reformage, le SNG (Substitute Natural Gas) et le MTP (Methanol to Propylene). L’étude de l’utilisation de ces structures alternatives aux catalyseurs extrudés conventionnels utilisés dans l’industrie est la conséquence des contraintes opératoires (gradients de pression et de température) et leur influence sur les coûts opératoires (endommagement des matériaux, désactivation des catalyseurs, perte de charge dans les réacteurs, etc.). Le dépôt des catalyseurs sur les architectures céramiques et métalliques a été possible grâce à l’étude minutieuse du comportement des solides catalytiques en suspension dans un milieu liquide. Le contrôle de paramètres comme la chimie de surface et la rhéologie a été nécessaire pour acquérir une maîtrise nécessaire afin d’obtenir des pièces catalytiques avec un dépôt homogène, stable mécaniquement et non fissuré. / L’objectif de la thèse est de fabriquer des structures catalytiques washcoatées de taille centimétrique pour différentes réactions catalytiques comme le vaporeformage et le pré-reformage, le SNG (Substitute Natural Gas) et le MTP (Methanol to Propylene). L’étude de l’utilisation de ces structures alternatives aux catalyseurs extrudés conventionnels utilisés dans l’industrie est la conséquence des contraintes opératoires (gradients de pression et de température) et leur influence sur les coûts opératoires (endommagement des matériaux, désactivation des catalyseurs, perte de charge dans les réacteurs, etc.). Le dépôt des catalyseurs sur les architectures céramiques et métalliques a été possible grâce à l’étude minutieuse du comportement des solides catalytiques en suspension dans un milieu liquide. Le contrôle de paramètres comme la chimie de surface et la rhéologie a été nécessaire pour acquérir une maîtrise nécessaire afin d’obtenir des pièces catalytiques avec un dépôt homogène, stable mécaniquement et non fissuré.

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Der Einsatz modularer Anlagen wird in der Prozessindustrie immer beliebter. Da Modulhersteller ihre Applikationen weitestgehend kapseln, um ihr Know-How zu schützen, müssen Strukturen und Applikationen entwickelt werden, die das Monitoring und die Diagnose auch im Rahmen der vorausschauenden Instandhaltung dieser Module ermöglichen. Die Implementierung solcher Funktionen in das übergeordnete Leitsystem der Gesamtanlage ist bei modularen Anlagen bislang ähnlich umständlich wie die Einbindung von Fremdkomponenten in ein Leitsystem. Um ein vollständiges modulares Anlagenkonzept erfolgreich zu etablieren, ist eine einfache Implementierung dieser Funktionalitäten somit unumgänglich. Im Rahmen dieses Beitrags wird daher untersucht, wie Strukturen und Applikationen zum Monitoring und Diagnose einfach in übergeordnete Systeme implementiert werden können. Hier wird auch betrachtet, welche dieser Informationen für Anlagenfahrer relevant, welche Funktionalitäten auf externe Systeme (z. B. eine Cloud) ausgelagert werden sollten und wie diese optimal dargestellt werden. Weiterhin wird ein Konzept zur Modularisierung von Plant Asset Management Funktionen vorgestellt, anhand dessen eine Strukturierung des NAMUR Open Architecture (NOA)-Kanals vorgenommen wird.

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Excessive greenhouse gas emissions, like carbon dioxide, contribute to global warming and climate change. Methanol is hydrogenated from syngas and can react to produce hydrocarbons in a reaction known as methanol to hydrocarbons (MTH). Catalysts are vital in this reaction and are largely of zeolite origin. The zeolite typology, acidity, and reaction conditions donate the products produced and catalytic stability. Further, previous work shows increased catalytic stability and higher desired product selectivity when metal is incorporated onto the zeolite’s framework. We study the role of varying silica/alumina ratio (SAR) of beta zeolite via dealumination and incorporating titanium to understand their effect on product distribution, catalytic lifetime, and deactivation in the MTH reaction The samples maintained their structural integrity following the dealumination and metal incorporation. Techniques like XRD, N2 physisorption, ICP–OES, FTIR, and Raman spectroscopy are shown and discussed. They confirm the preservation of the zeolite structure following dealumination and metal incorporation. Pyridine-FTIR and ammonia TPD are used to understand the acidity character of the samples. Both show decreased acidity as the SAR increases. 27Al NMR and 1H NMR show the removal of extra framework 27Al as SAR increases and the presence of silanol nests in the dealuminated samples, respectively. A packed bed reactor in a PID setup with a UV-vis probe is used to test the catalytic activity and study the neutral and charged species formation, respectively. The catalytic activity results show a decrease in conversion as the SAR increases for the dealuminated samples. High propylene/ethylene ratio reaching up to 41.5 is observed for the 13M sample. Further, the UV-vis analysis shows the higher formation of bulkier hydrocarbons, like polyaromatics, as the reaction progresses. It is found that the parent sample deactivates quicker than the dealuminated samples as it presents stagnant UV-vis bands at the end of the reaction. The higher accumulation of polyaromatics and lower product formation of ethylene, in higher SARs, is related to the aromatic cycle hindrance and the dominance of the olefinic cycle products.

Hypercholesterolemia represents a major risk factor of cardiovascular disease. A number of experimental models is used for study of hypercholesterolemia pathogenesis and therapy. This thesis concentrates on characterization of one of these models. Prague hereditary hypercholesterolemic (PHHC) rat is such a suitable model for study of hypercholesterolemia. Although the majority of plasma cholesterol is transported by high density lipoprotein in PHHC rat fed standard diet, PHHC rat fed cholesterol diet develops hypercholesterolemia comparable to that of humans. The advantage of this model is that hypercholesterolemia develops without the need for addition of bile acids or other hepatotoxic substances to the diet. The hypercholesterolemia of PHHC rat is caused by slowed down catabolism of cholesterol-rich very low density lipoprotein (VLDL). These cholesterol-rich particles are synthesized in the liver. We found out that PHHC rat fed 1% cholesterol diet accumulates cholesteryl esters (CE) in the liver and also in the VLDL. Acyl-CoA:cholesterol acyltransferase (ACAT) and microsomal triglyceride transfer protein (MTP) may participate in the increased incorporation CE into VLDL. We found out no difference in ACAT and MTP activities in the liver between PHHC rats and control animals. Neither ACAT activity...

Die Dynamik in der Produktentwicklung und die zunehmende Bedeutung von Flexibilität in der Produktion prägen die heutige Wirtschaftslandschaft, insbesondere für Unternehmen in der Prozessund Güterindustrie. Die Antwort auf die wachsenden Anforderungen an die modulare Produktion in der Prozessindustrie kommt aus der Zusammenarbeit der deutschen Interessengemeinschaft Automatisierungstechnik der Prozessindustrie (NAMUR) und dem Zentralverband Elektrotechnik- und Elektronikindustrie (ZVEI) [1]. Gemeinsam erarbeiten sie eine Spezifikation für Prozessmodule unter dem Namen Module Type Package (MTP). Parallel dazu treibt die Plattform Industrie 4.0 die Entwicklung der Verwaltungsschale (VWS) voran und die Industrial Digital Twin Association (IDTA) entwickelt Spezifikationen, um ein gemeinsames Verständnis der Verwaltungsschale zu schaffen [2][3]. In dieser Arbeit soll ausgehend von [4] der Automatisierungsgrad eines Dampferzeugers erhöht werden, indem ein Konzept entwickelt werden soll, dass eine nahtlose Interaktion zwischen den Themen MTP und VWS unter Berücksichtigung der Namur Open Architecture (NOA) [5] ermöglichen soll.

Les anomalies du métabolisme des lipoprotéines riches en triglycérides (LRTG), les chylomicrons et les VLDL exposent à des hypocholestérolémies lors d'un défaut de sécrétion et à des hypertriglycéridémies (HTG) majeures entraînant un risque athéromateux et de pancréatites aigües lors de l'altération de leur clairance. Nous avons diagnostiqué des patients présentant un défaut génétique de sécrétion des LRTG au décours de maladie de rétention des chylomicrons, d'abetalipoprotéinémie et d'hypobetalipoprotéinémie homozygote, causées respectivement par des mutations sur les gènes SAR1B, MTTP et APOB. Nous avons étudié le phénotype des 158 patients publiés avec mutation délétère et mis en évidence des différences portant principalement sur la stéatose hépatique, l'insulinorésistance et l'obésité. Nous avons également mis au point une méthode d'évaluation de l'activité post héparinique de la lipoprotéine lipase (LPL) par mesure de la lipolyse des triglycérides des VLDL in vitro, permettant l'exploration phénotypique des patients présentant une HTG sévère. Nous avons mis en évidence des activités LPL augmentées chez des patients présentant pourtant des antécédents d'HTG sévère et des déficits chez des patients ne présentant pas de mutation identifiable du gène LPL, laissant supposer l'existence de facteurs additionnels modulant l'expression ou l'activité de la LPL. Enfin des interrelations des multiples gènes impliqués dans le métabolisme des triglycérides modulent le phénotype. Elles soulèvent l'intérêt de l'exploration simultanée des principaux gènes impliqués dans les dyslipidémies, telle qu'elle sera effectuée par NGS, pour une meilleure compréhension de leur physiopathologie / Abnormal metabolism of triglyceride-rich lipoproteins (LRTG), chylomicrons and VLDL, can result in hypocholesterolemia in case of impaired secretion, or severe hypertriglyceridemia (HTG) and increased risk of atheroma and acute pancreatitis if clearance is affected. We explored patients suffering from genetic defect in the LRTG secretion (chylomicron retention disease, abetalipoproteinemia and homozygous hypobetalipoproteinemia) and identified mutations on respectively SAR1B, and MTTP and APOB gene. Then, we analysed the phenotype of 158 previously published patients with deleterious mutation (i.e. reported cases added to our cohort) and were able to highlight some specific differences like hepatic steatosis, insulin resistance and obesity. Furthermore we developed an assay to evaluate the lipoprotein lipase (LPL) functionality by measuring the triglyceride-VLDL lipolysis in vitro, and provide a reliable phenotypic exploration for patients with past history of severe hypertriglyceridemia. We found an increased LPL activity in some patients with severe hypertriglyceridemia but conversely showed deficits in other patients free from mutation on LPL gene. These results lead to hypothesize that additional factors might contribute to modulate the expression or the activity of LPL. Finally multiple genes of triglycerides metabolism interact together to additionally modulate phenotype. Of high interest is therefore the simultaneous exploration of the key genes involved in dyslipidemia, as provided by the new generation sequencing (NGS), for better understanding of all pathophysiological mechanisms

A região N-terminal de OTI-VIT-1 foi expressa e os polipeptídeos recombinantes foram purificados. OTI-VIT-1 pode ser homólogo da vitelina YP170B de C. elegans. Foram identificados um intron na região 5´ e dois na região 3´ do gene Oti-vit-1. Antissoro monoespecífico para PVIT1HisC confirmou que o gene Oti-vit-1 codifica VT1. O polipeptídeo recombinante P40-H, correspondente à região N-terminal da proteína OTI-VIT-6 interage com um polipeptídeo de aproximadamente 100 kDa (P100) presente em extratos proteicos totais de O. tipulae. Estudamos também o papel da Proteína Microssômica Transportadora de Triglicerídeos (MTP) na biossíntese de Vitelogenina do nematoide C. elegans. Ensaios de RNAi em C. elegans, utilizando parte da sequência do gene da MTP (Cel-dsc-4) foram realizados nas linhagens N2 e DH1033. Microscopia de fluorescência de vermes adultos da linhagem DH1033, submetidos a RNAi, mostrou acúmulo de YP170B::GFP no interior dos enterócitos. Este acúmulo sugere a participação da MTP na secreção de VTG. Análise imunológica da vitelogenina nestes mesmos vermes não detectaram alterações no processamento de CEL-VIT-6, sugerindo que o mesmo ocorra não só no pseudoceloma, mas também no interior dos enterócitos. / The N-terminal region of OTI-VIT-1 was expressed and the recombinant polypeptides were purified. OTI-VIT-1 may be homologous to the vitellin YP170B from C. elegans. We identified an intron in the 5 \'region and two in 3\' region from Oti-vit-1. Monospecific antisera to PVIT1HisC confirmed that the gene Oti-vit-1 encodes VT1. The recombinant polypeptide P40-H, corresponding to the N-terminal region of the protein OTI-VIT-6, interacts with a polypeptide of approximately 100 kDa (P100) present in total protein extracts of O. tipulae. The role of microsomal triglyceride transfer protein (MTP) in the biosynthesis of vitellogenin was studied in the nematode C. elegans. Trials of RNAi in C. elegans, using the sequence of the MTP gene (Cel-dsc-4) were performed in the strains N2 and DH1033. Fluorescence microscopy of adult worms of strain DH1033, subjected to RNAi, showed accumulation of YP170B:: GFP within the enterocytes. This accumulation suggests the involvement of MTP in the secretion of VTG. Analysis using anti-vitellogenin immune serum did not detect changes in the processing of CEL-VIT-6, suggesting that it occurs not only in pseudocoelom but also within the enterocytes.

Alle Organismen sind für ihr Überleben auf Metalle angewiesen. Hierbei gibt es für jedes Metall einen Konzentrationsbereich, der das Optimum zwischen Metallmangel, -bedarf und -toxizität darstellt. Es gilt mittlerweile als erwiesen, dass alle Organismen zur Aufrechterhaltung des Metallgleichgewichts ein komplexes Netzwerk von Proteinen und niedermolekularen Verbindungen entwickelt haben. Die molekularen Komponenten dieses Netzwerks sind nur zu einem Teil bekannt und charakterisiert: In den letzten Jahren wurden einige Proteinfamilien identifiziert, deren Mitglieder Metalle durch Lipidmembranen transportieren. Eine dieser Metalltransporterfamilien ist die Cation Diffusion Facilitator (CDF)-Familie: Alle charakterisierten Mitglieder exportieren Metalle aus dem Zytoplasma – entweder in zelluläre Kompartimente oder aus der Zelle heraus. Von den zwölf Mitgliedern dieser Familie in Arabidopsis thaliana (A. thaliana) – Metall Toleranz Protein (MTP)-1 bis -12 – wurden bisher AtMTP1 und AtMTP3 charakterisiert. In dieser Arbeit wird die Charakterisierung von AtMTP2 beschrieben. Wie die homologen Proteine AtMTP1 und AtMTP3 führt AtMTP2 zu Zn-Toleranz, wenn es heterolog in Zn-sensitiven Hefemutanten exprimiert wird. Mit AtMTP2 transformierte Hefemutanten zeigten darüber hinaus erhöhte Co-Toleranz. Expression von chimären AtMTP2/GFP Fusionsproteinen in Hefe, A.thaliana protoplasten und in stabil transformierten A.thalinana Planzenlinien deutet auf Lokalisation of AtMTP2 in Membranen des Endoplasmatischen Retikulums (ER) hin, wenn GFP an den C-Terminus von MTP2 fusioniert wird. Fusion of GFP an den N-Terminus von AtMTP2 führte zu Lokalisation in der vakuolären Membran, was wahrscheinlichsten auf Fehllokalisierung durch Maskierung eines ER-Retentionsmotivs (XXRR) am N-Terminus von AtMTP2 zurückgeht. Dies legt nahe, dass AtMTP2 die erwähnten Metalle in das Endomembransystem der Zelle transportieren kann. Eine gewebespezifische Lokalisierung wurde mit Pflanzen durchgeführt, die das β-Glucuronidase (GUS)-Reporterprotein bzw. chimäre Fusionsproteine aus EGFP und AtMTP2 unter Kontrolle des nativen pMTP2-Promotors exprimierten. Diese Experimente bestätigten zum einen, dass der pMTP2-Promotor nur unter Zn-Defizienz aktiv ist. GUS-Aktivität wurde unter diesen Bedingungen in zwei Zonen der Wurzelspitze beobachtet: in den isodiametrischen Zellen der meristematischen Zone und in der beginnenden Wurzelhaarzone. Darüber hinaus konnte gezeigt werden, dass die EGFP-Fusionsproteine unter Kontrolle des nativen pMTP2-Promotors nur in epidermalen Zellen exprimiert werden. Für eine homozygote Knockout- Linie, mtp2-S3, konnte bisher kein eindeutiger Phänotyp identifiziert werden. Auf Grundlage der bisher durchgeführten Charakterisierung von AtMTP2 erscheinen zwei Modelle der Funktion von AtMTP2 in der Pflanze möglich: AtMTP2 könnte essentiell für die Versorgung des ER mit Zn unter Zn-Mangelbedingungen sein. Hierfür spricht, dass AtMTP2 in jungen, teilungsaktiven und damit Zn-benötigenden Wurzelzonen exprimiert wird. Die auf die Epidermis beschränkte Lokalisation könnte bei diesem Modell auf die Möglichkeit der zwischenzellulären Zn-Verteilung innerhalb des ER über Desmotubules hindeuten. Alternativ könnte AtMTP2 eine Funktion bei der Detoxifizierung von Zn unter Zn-Schock Bedingungen haben: Es ist bekannt, dass unter Zn- Mangelbedingungen die Expression der zellulären Zn-Aufnahmesysteme hochreguliert wird. Wenn nun die Zn-Verfügbarkeit im Boden z. B durch eine pH-Änderung innerhalb kurzer Zeit stark ansteigt, besteht die Notwendigkeit der Entgiftung von Zn innerhalb der Zelle, bis der starke Einstrom von Zn ins Zytoplasma durch die Deaktivierung der Zn-Aufnahmesysteme und einer geringeren Expression in der Pflanze gedrosselt ist. Ein ähnlicher Mechanismus wurde in der Bäckerhefe S. cerevisae beschrieben, in der darüber hinaus ein Zn-Transporter verstärkt exprimiert wird, der Zn durch Transport in die Vakuole entgiften kann. Es ist durchaus möglich, dass in Arabidopsis AtMTP2 die Zn-Detoxifizierung unter diesen speziellen Bedingungen durch Zn-Transport in das ER oder die Vakuole vermittelt. Zur Identifikation weiterer Komponenten des Metallhomöostasenetzwerks sind verschiedene Ansätze denkbar. In dieser Arbeit wurde in Hefe ein heterologer Screen durchgeführt, um Interaktoren für vier Mitglieder der Arabidopsis-CDF-Familie zu identifizieren. Unter den 11 im Hefesystem bestätigten Kandidaten befindet sich mit AtSPL1 ein AtMTP1-Interaktionskandidat, der möglicherweise eine Rolle bei der Cu-,Zn-Homöostase spielt. Als wahrscheinliche AtMTP3-Interaktionskandidaten wurde die c”-Untereinheit der vakuolären H+-ATPase AtVHA identifiziert sowie mit AtNPSN13 ein Protein, das vermutlich eine Rolle bei Fusionen von Vesikeln mit Zielmembranen spielt. Ein anderer Ansatz zur Identifikation neuer Metallhomöostasegene ist die vergleichende Elementanalyse von natürlichen oder mutagenisierten Pflanzenpopulationen. Voraussetzung für diesen Ansatz ist die schnelle und genaue Analyse des Elementgehalts von Pflanzen. Eine etablierte Methode zur simultanen Bestimmung von bis zu 65 Elementen in einer Probe ist die Inductively Coupled Plasma Optical Emission Spectrometry (ICP OES). Der limitierende Faktor für einen hohen Probendurchsatz ist die Notwendigkeit, Proben für die Analyse zu verflüssigen. Eine alternative Methode der Probenzuführung zum Analysegerät ist die elektrothermale Verdampfung (ETV) der Probe. Zur weitgehend automatisierten Analyse von Pflanzenmaterial mit minimiertem Arbeitsaufwand wurde eine Methode entwickelt, die auf der Kopplung der ETV mit der ICP OES basiert. / All organisms require for their survival essential metals. For each required metal exists an optimal concentration between metal deficiency and -toxicity. It has become evident that all organisms developed a complex network of proteins and low molecular compounds to maintain the equilibrium between all metals. Only few molecular components of this metal-homeostasis network are characterized in detail: A number of protein families whose members transport metals over the barrier of lipid-membranes have been identified during the last couple of years. One of those metal-transport families is the Cation Diffusion Facilitator (CDF) family. All characterized members export metals from the cytoplasm – either into cellular compartments or outside the cell. From the 12 Arabidopsis thaliana (A.thaliana) members – Metal Tolerance Protein (MTP)-1 to 1-2 – only MTP1 and MTP3 have been characterized yet. In this work, characterization of MTP2 is described. As was found for the homologous proteins AtMTP1 and AtMTP3, heterologous expression of AtMTP2 in Zn-sensitive yeast mutants leads to enhanced Zn-tolerance. Less pronounced, enhanced tolerance was also found for Co when AtMTP2 was expressed in Co sensitive yeast mutants. Expression of chimeric AtMTP2/GFP fusion proteins in yeast, A.thaliana protoplasts and in stably transformed A.thalinana plant lines indicated localization of MTP2 in membranes of the endoplasmic reticulum, when GFP was fused to the C-terminal end of MTP2. Fusion of GFP to the N-terminal end of MTP2 lead to vacuolar localization that is most likely explained as mistargeting due to masking of an ER retrieval motive (XXRR) found at the N-terminus of MTP2. This suggests that AtMTP2 mediates the transport of Zn and Co into the endomembrane system of the cell. Tissue specific localization was performed with plant lines expressing the β-Glucuronidase (GUS) reporter protein and with plant lines expressing chimeric fusions of GFP with AtMTP2 under control of the native pMTP2 promoter. Those experiments confirmed Affymetrix Genechip® data suggesting activity of the pMTP2 promoter only under Zn-deficiency. GUS activity was only found under Zn-deficiency in two zone of root tips – the meristematic zone, characterized by isodiamtric cells, and in the beginning differentiation zone, characterized by appearing root hairs. Confocal microscopy with plant lines expressing chimeric MTP2 /GFP fusions demonstrated that expression of AtMTP2 is restricted to epidermal cells. A phenotype for the homozygous mtp2-S3 knockout mutant could not be identified yet. Based on the data obtained as yet / two mode of action of AtMTP2 in planta seam likely: AtMTP2 could be essential for delivery of Zn to the ER under Zn-deficiency. This is supported by the fact, that AtMTP2 is active in young, dividing (and therefore Zn-requiring) zones of the root. The epidermal-restricted expression of AtMTP2 points towards a distribution of Zn in these root zones of Zn within desmotubules. Alternatively, AtMTP2 could have a Zn-detoxifying function under Zn-shock. It is known that in yeast under Zn-deficiency not only the expression of an Zn-uptake transporter is up-regulated, but also the expression of a vacuolar Zn-transporter. It mediates Zn-detoxification of surplus Zn that enters cells upon Zn-resupply before shut down of the Zn uptake system. AtMTP2 could exert this function when soil Zn-availability raises suddenly, for example due to rain after a drought. Different means/methods are perceivable to identify further components of the metal homeostasis network. In this work, a heterologuos screen was performed in yeast to identify interacting proteins for four members of the Arabidopsis CDF-family. Among 11 candidates identified and confirmed in the Split Ubiquitin System (SUS, a Yeast-2-Hybrid variant) is with AtSPL1 an AtMTP1 interaction candidate, which plays putatively a role in Zn,Cu homoestasis. The c” subunit of the vacuolar H+-ATPase AtVHA was found as likely AtMTP3-interaction candidate, as well as AtNPSN13, an protein that plays putatively a role in fusion of vesicles with target-membranes. Another method to identify new metal homeostasis genes is the comparative elemental analysis of natural and mutagenized plant populations. Prerequisite for this approach is the fast and accurate analysis of the elemental composition of plants. An established method for elemental analysis is Inductively Coupled Plasma Optical Emission Spectrometry (ICP OES). The limiting factor for high thoughput is the requirement for laborious wet digest of plant samples before analysis. An alternative mean of sample delivery to the ICP OES is electrothermal vaporization (ETV). For faster, less laborious analysis of plant material, a method based on the established coupling of ETV with ICP OES was developed, which is optimized for plant material and automated as far as possible.