Zugl.: Göttingen, Univ., Diss., 2008

Made available in DSpace on 2016-08-29T15:09:43Z (GMT). No. of bitstreams: 1 tese_3107_Dissertao_Paula Segui.pdf: 1369579 bytes, checksum: 0a772a2ec88ad7d51bd2ea2f285962c1 (MD5) Previous issue date: 2009-02-18 / Em sistemas e processos industriais, incluindo processos de tratamento de águas residuárias e sistemas de exploração e produção de petróleo, a geração de sulfeto e a corrosão influenciada por microrganismos trazem prejuízos incalculáveis em todo mundo. A indústria de petróleo tem se empenhado em desenvolver novas tecnologias para o tratamento da água produzida, gerada nos processos de exploração, no intuito de minimizar a biocorrosão nos dutos e materiais metálicos, e os possíveis danos ambientais. O grupo de microrganismos conhecido como microrganismos redutores de sulfato (MRS) possui como principal característica a redução do sulfato a sulfeto no processo de degradação anaeróbia da matéria orgânica. Além da importância ecológica no ciclo do enxofre e do carbono, os MRS estão relacionados à corrosão microbiológica e à geração de odores, sendo que a indústria petrolífera se destaca como umas das que mais são afetadas pela atividade deste grupo de microrganismos. O nitrato é uma alternativa mais econômica em ralação aos biocidas, normalmente utilizados no tratamento da água produzida, além de não oferecer riscos ambientais. O presente trabalho avaliou a utilização de nitrato para a diminuição da geração de sulfeto por microrganismos redutores de sulfato em amostras de água produzida, fornecidas pela Petrobras. O experimento foi planejado utilizando tratamentos envolvendo três níveis de nitrato, dois níveis de acetato (presença e ausência) e três repetições, com controles de água produzida, água produzida + lodo e água produzida + lodo + acetato, totalizando 27 unidades experimentais. Os resultados indicaram que o nitrato na concentração intermediária (500 mg/L) foi suficiente para cessar a geração de sulfeto pelos microrganismos redutores de sulfato, num período entre 3 e 4 semanas após o início do experimento. Além disso, a análise estatística dos dados incluiu as amostras em que houve adição de acetato, como aumento da fonte de carbono, num mesmo grupo de médias em relação às mesmas amostras, porém, sem a adição de acetato.

Ce travail a étudié deux approches différentes pour optimiser la réduction biologique des sulfates: la première approche consisté à élaborer une stratégie de contrôle de processus pour optimiser l'ajout d'un donneur d'électrons et la deuxième à vérifier la pertinence de l'utilisation d'une source de carbone bon marché, à savoir, le méthane. Une stratégie de contrôle de l'apport du donneur d'électron en se basant sur le suivi de la charge organique a été mis en place. Des conditions d'abondance et de famine ont été appliquées à un bioréacteur à bactéries sulfato-réductrices (BSR) pour stimuler les dynamiques du processus. Ces conditions d'abondance/famine ont donné lieu à l'accumulation de carbone et également de soufre élémentaire (composants de stockage de biomasse réductrice de sulfate). Cette étude a montré que les retards dans le temps de réponse et un gain de commande élevé peuvent être considérés comme les facteurs les plus critiques affectant l'application d'une stratégie de contrôle de sulfure dans des bioréacteurs à BSR. L'allongement du temps de réponse est expliqué par l'induction de différentes voies métaboliques au sein des communautés microbienne des boues anaérobies, notamment par l'accumulation de sous produits de stockage. Le polyhydroxybutyrate (PHB) et les sulfates ont été retrouvés accumulés par la biomasse présente dans le bioréacteur à lit fluidisé inverse utilisé pour cette étude et donc ils ont été considérés comme les produits majoritaires de stockage par les BSR. Sur cette base, un modèle mathématique a été développé, qui montre un bon compromis entre les données expérimentales et simulées, et confirme donc le rôle clé des processus d'accumulation. Afin de comprendre les voies métaboliques impliquées dans l'oxydation anaérobie du méthane couplé à la réduction des sulfates (AOM-SR), différents donneurs et accepteurs d'électrons ont été ajoutés au cours de test d'incubations in vitro visant à enrichir la communauté microbienne impliqué dans l'AOM-SR à haute pression avec plusieurs co-substrats. L'AOM-SR est stimulée par l'addition de l'acétate ce qui n'a pas été rapporté pour d'autres communautés impliqué dans l'AOM-SR. En outre, l'acétate a été généré dans le test de contrôle résultant probablement de la réduction de CO2. Ces résultats renforcent l'hypothèse que l'acétate peut servir d'intermédiaire dans le processus de l'AOM-SR, au moins pour certains groupes de archées anaérobie méthanotrophe (ANME) et les bactéries sulfato-réductrices / This work investigated two different approaches to optimize biological sulphate reduction: to develop a process control strategy to optimize the input of an electron donor and the applicability of a cheap carbon source, i.e., methane. For the design of a control strategy that uses the organic loading rate (OLR) as control input, feast and famine behaviour conditions were applied to a sulphate reducing bioreactor to excite the dynamics of the process. Such feast/famine regimes were shown to induce the accumulation of carbon, and possibly sulphur, storage compounds in the sulphate reducing biomass. This study showed that delays in the response time and a high control gain can be considered as the most critical factors affecting the application of a sulphide control strategy in bioreactors. The delays are caused by the induction of different metabolic pathways in the anaerobic sludge including the accumulation of storage products. Polyhydroxybutyrate (PHB) and sulphate were found to accumulate in the biomass present in the inversed fluidized bed used in this study, and consequently, they were considered to be the main storage compounds used by SRB. On this basis a mathematical model was developed which showed a good fit between experimental and simulated data giving further support to key role of accumulation processes. In order to understand the microbial pathways in the anaerobic oxidation of methane coupled to sulphate reduction (AOM-SR) diverse potential electron donors and acceptors were added to in vitro incubations of an AOM-SR enrichment at high pressure with several co-substrates. The AOM-SR is stimulated by the addition of acetate which has not been reported for any other AOM-SR performing communities. In addition, acetate was formed in the control group probably resulting from the reduction of CO2. These results support the hypothesis that acetate may serve as an intermediate in the AOM-SR process, at least in some groups of anaerobic methanotrophs (ANME) and sulphate reducing bacteria

El trabajo de esta tesis ha consistido en estudiar, preparar y caracterizar los compuestos pertenecientes a la familia M'M"BX-sub4, concretamente los de fórmula LiMSO-sub4, en donde M = Na+, K+ y NH-sub4+, para posteriormente estudiar los cristales mixtos de fórmula Li2MM'(SO-sub4)-super2 formados a partir de la mezcla de estos compuestos.La caracterización de las fases puras a diferentes temperaturas se ha efectuado mediante Difracción de Rayos-X, trabajando tanto con muestras monocristalinas como con muestras en polvo y variando la temperatura de medida de los difractógramas a diferentes velocidades de calentamiento. Se han utilizado también Análisis Térmico (ATD, TG y DSC) y Dispersión Raman.La estructura cristalina de los compuestos de la familia LiMSO-sub4 presenta una gran facilidad de rotación de los iones SO-sub4-super2- y desplazamiento de los cationes lo que facilita no sólo la aparición de numerosas transiciones de fases si no también la facilidad de producir cristales maclados y la formación de nuevas fases dependientes del proceso de crecimiento de los cristales. Se ha demostrado la aparición de nuevas fases modificando la proporción de NH-sub4+ en el proceso de cristalización del LiKSO-sub4 o cambiando la velocidad de calentamiento en el LiNH-sub4SO-sub4.Se ha conseguido generar nuevas fases que difieren por la rotación del ion sulfato provocando fases con diferente enantiomorfismo e incluso se ha conseguido caracterizar fases formadas por la mezcla de dos tipos de dominios. Los compuestos con presencia del ion K+ son los que presentan una mayor polarización espontánea, mientras que los compuestos con mayor presencia de Na+ son los que presentan una mayor conductividad iónica.Los diferentes tipos estructurales que presenta cada compuesto dificulta la misciblidad entre ellos, para el caso del compuesto LiKSO-sub4, una nueva transición de fase se describe a entre 226 y 268 K. La transición entre la fase V y VI es del tipo orden-desorden, mientras que las restantes transiciones estudiadas en el LiKSO-sub4 son de tipo displacivo o de desplazamiento. Mientras que las transiciones por debajo de la temperatura ambiente se caracterizan por una rotación en torno al eje c de los iones sulfatos. Todas estas transiciones presentan histéresis térmica. Para el caso del LiNH-sub4SO-sub4 las fases que presenta por encima de la temperatura ambiente dependen de la velocidad de calentamiento y ellas son transiciones displacivas. Para el caso del LiNaSO-sub4; todas las cristalizaciones de este compuesto han sido cristales maclados. Se describe estructuralmente un nuevo compuesto de fórmula: Li-sub2-subx-Na-subx-SO-sub4 con 1 menor que "x" menor que 1.22.Para el caso de la estructura de triple catión Li(NH-sub4)sub1-xK-subxSO-sub4 y LiNa-sub1-sub-xK-subx-SO-sub4 La miscibilidad del ión NH-sub4+ en la estructura del LiKSO-sub4 y del K+ en la estructura del LiNaSO-sub4 es muy restringida a temperatura ambiente. La formación del Li-sub-2KNH-sub4(SO-sub4)sub2 a partir de una solución acuosa a 333 K debe efectuarse mezclando en la proporción 1:9, del LiKSO-sub4 : LiNH-sub4-SO-sub4. La proporción esta definida básicamente por la mayor solubilidad del LiNH-sub4-SO-sub4 con respecto al LiKSO-sub4. La fase a temperatura ambiente es ferroeléctrica, presentando una transición Martensítica.

Els sindecans s'uneixen a molècules d'adhesió cel·lular, factors de creixement i poden actuar com a correceptors, i d'aquesta manera poden modular la funció leucocitària. En la present tesi s'ha analitzat l'expressió de sindecans en cèl·lules T CD4 primàries humanes. Per l'esmentat estudi s'han produït anticossos monoclonals contra sindecà-2.S'ha demostrat que, en cèl·lules T CD4 humanes, l'estimulació cel·lular incrementa notablement la quantitat de sindecà-4, i de manera menys notòria també la de sindecà-2. L'expressió de sindecà-2 i sindecà-4 segueix diferents cinètiques d'inducció. Mentre que l'expressió de sindecà-4 és més ràpida i significant, la de sindecà-2 és més tardana i de vida més curta de manera que disminueix la seva expressió d'mRNA a dia 4 d'activació. Aquesta expressió de sindecà-2 i sindecà-4 és aparent tant a nivell d'mRNA com a nivell de proteïna. Els sindecans -2 i -4 s'expressen tant en cèl·lules T CD4 verges (CD45RA+) com en cèl·lules T CD4 memòria (CD45RA-). A nivell funcional, els sindecans -2 i -4 són capaços d'aturar l'activació de la cèl·lula T tant a nivell de proliferació com a nivell de producció de citocines. S'ha demostrat experimentalment que quan s'incuben limfòcits de sang perifèrica amb anticòs anti-sindecà-4 en una reacció limfocitària mixta, decreix la proliferació de les cèl·lules T, però aquest fenomen no s'ha observat al incubar les cèl·lules amb anticòs anti-sindecà-2. Tanmateix, l'entrecreuament de sindecà-2 o sindecà-4 en T CD4 mitjançant anticossos, bloqueja la proliferació cel·lular i redueix la producció de TNF de les cèl·lules T en presència de concentracions òptimes d'anticòs contra CD3. Aquests resultats suggereixen que sindecà-2 i sindecà-4 podrien actuar com a inhibidors de l'activació de la cèl·lula T. La disminució de la proliferació està causada per un bloqueig en el cicle cel·lular. L'entrecreuament de l'anticòs contra sindecà-2 amb les cèl·lules T en presència d'anticòs anti-CD3 causa també una inhibició de la producció de les citocines IL-2, IL-10, TNF i TGFbeta. De manera que es veuen compromesos els dos principals fenòmens que desencadenen l'activació de la cèl·lula T: la proliferació i la producció de citocines.Aquesta inhibició també s'ha observat en cèl·lules Jurkat que sobreexpressen sindecà-2.També s'ha investigat el paper que juguen les vies de senyalització de les MAPK en el control de l'expressió de sindecà-2 en cèl·lules T. S'ha demostrat que la producció de sindecà-2, però no la de sindecà-4, requereix la senyalització de la MAPK p38 alfa/beta en cèl·lules T CD4.D'altra banda, s'ha estudiat la senyalització induïda per sindecà-2 en cèl·lules T i s'ha observat que l'entrecreuament de les cèl·lules T CD4 amb anticòs anti-sindecà-2 promou la fosforilació d'una proteïna que presumptament correspon a la MAPK ERK5. La fosforilació d'aquesta proteïna podria estar directament relacionada amb la inhibició de la producció de IL-2 i per tant podria ser la via de senyalització mitjançant la qual sindecà-2 estaria exercint la seva acció inhibidora. / Syndecans bind cell adhesion molecules and growth factors and can act as correceptors, and in this way they can modulate leukocyte cell function. In the present thesis the expression of syndecans in primary human CD4 T cells has been analyzed. For this study monoclonal antibodies against syndecan-2 have been produced.We show that, the stimulation of human CD4 T cells increases the amount of syndecan-4 remarkably, and in a lower extent that of syndecan-2. Expression of syndecan-2 and -4 show different induction kinetics. Whereas syndecan-4 expression is fast and significant, that of syndecan-2 is more delayed and short-lived decreasing its mRNA expression at day 4. Both CD45RA+ naïve and CD45RA- memory CD4 T cells express syndecan-2 and -4 upon activation.When incubated with human peripheral blood lymphocytes in a mixed leukocyte reaction, anti-syndecan-4 but not anti-syndecan-2 antibodies, decreased T cell proliferation. However, cross-linking of cell-bound syndecan-2 or syndecan-4 via immobilized antibodies blocked proliferation and decreased TNF production of T cells in the presence of optimal levels of anti-CD3. These findings suggest that syndecan-2 and -4 acts as inhibitors of T cell activation. We also investigated the role that MAPK signaling pathways play in control of syndecan expression in T cells. We show that production of syndecan-2 but not syndecan-4 requires signaling via p38 MAP kinase alpha/beta in T CD4 cells. These studies provide evidence for the up-regulation of syndecan-2 and -4 in human primary CD4 T cells during in vitro activation and suggest an inhibitory role or these syndecans in CD4 T cells. We also investigated the signaling pathways induced by syndecan-2 in T cells. We show that the triggering of syndecan-2 with antibodies promotes the phosphorylation of ERK5 MAP kinase. The phosphorylation of this protein could be directly related to inhibition of IL-2 production and therefore could be the signaling pathway that syndecan-2 uses to exert its inhibitory action.

Stockholm Vatten AB (SVAB) behöver utöka kapaciteten på avloppsreningsverket i Henriksdal. Därför kommer en membranbioreaktor (MBR) att implementeras i dagens befintliga aktivslamanläggning. Den nya anläggningen dimensioneras för att kunna hantera det förväntade flödet år 2040. Det framtida verket kommer dessutom behöva rena avloppsvatten som i dagsläget behandlas i verket i Bromma. Ytterligare förväntas utsläppskraven för fosfor (P), kväve (N) och organiskt material (BOD7) att skärpas.   För närvarande bedriver SVAB i samarbete med IVL (Svenska miljöinstitutet) en pilotanläggning i Sjöstadsverket för att undersöka hur tekniken effektivt kan implementeras i Henriksdal. En stor utmaning för att optimera driften är reningsprocessen av fosfor. Som alternativ till efterfällning av fosfor önskar Henriksdal att simultanfälla fosfor med tvåvärt järn (Fe2+) i MBR:en.   I följande arbete utreds hur kemisk fällning av fosfor med Fe2+ fungerar i kombination med aktivslam och mer specifikt, med MBR. Syftet med arbetet är att bidra med kunskap till fortsatta studier i Sjöstadsverket inför implementeringen av MBR i Henriksdal. Arbetet utreder delar inom den kunskap och forskning som finns gällande området idag och identifierar kunskapsluckor inom studiet. Fokus har bland annat legat på att beskriva; mekanismer och reaktionskinetik; utreda vilka parametrar som styr utfällningen; hur slammet och den biologiska aktiviteten påverkas; samt hur dosering av järn inverkar på MBR.   Få studier har gjorts inom området och i många fall varierar resultaten studierna emellan. Detta beror sannolikt på två faktorer: 1) Vattenmatrisen i avloppsvattnet är komplex. 2) Avloppsvattnets innehåll kan variera mycket.   Exakta reaktioner och mekanismer för hur fosfor avskiljs med järn(II)dosering är ännu inte fullständigt klarlagt. En stor del av Fe2+ som tillsätts kommer att oxideras till trevärt järn (Fe3+). Oxidationshastigheten av Fe2+ styrs främst av pH och syretillgänglighet i vatten och hastigheten varierar kraftigt med avseende på dessa parametrar. Fe2+ kan även oxideras biologiskt under anoxiska förhållanden av denitrifierare. Fosfor avskiljas i sin tur antingen direkt genom utfällning med Fe2+ eller Fe3+, eller genom adsorption till järnhydroxider.   Järn(II)dosering inverkar på slammets morfologi, sedimenteringsindex, storlek och stabilitet. Dosering med Fe2+ ger kompakta flockar med släta och täta ytor samt få utstickande filament. Fe2+ kan inverka på den biologiska aktiviteten i slammet, men där finns bevis gällande både en synergistisk inverkan och en reducerande effekt.   Generellt rekommenderas att molförhållanden över 2, Fe2+:P används för att uppnå tillräcklig avskiljning av fosfor i aktivslam. Liknande molförhållande tycks rekommenderas i MBR. Utöver doseringshalt kan även doseringspunkt inverka på både avskiljningsgraden av fosfor och nedsmutsningen av membranen.   I studien sammanställdes även en massbalans av flödet och järn i MBR-linjen i Sjöstadsverket. Ytterligare gjordes analyser på vattnet för att undersöka förhållandet   Vid massbalansen uppmärksammades att avskiljningen av fosfor är låg i förluftning (FL) och försedimentering (FS). Avskiljningsgraden låg under vad som förväntades (uppmätt 18 %, förväntad 50 %). Den låga avskiljningsgraden beror sannolikt på att FL och Fs är förhållandevis små. I MBR erhölls ett 40 % större uttag av järn jämfört med inkommande halt järn till MBR. Det bör kunna förklaras av att järnhalten i slammet under denna period var ovanligt hög.   Förhållandet mellan fria Fe2+- och Fe3+-joner analyserades i tvåpunkter, efter FL (mätpunkt 1) och efter FS (mätpunkt 2). I mätpunkt 1 hade 80 % av järnjonerna fällt ut och ca 60 % oxiderat till trevärt järn. Uppehållstiden i FL är ca 13 min.   pH mättes i hela MBR-reningslinjen. I FL och FS låg pH kring ungefär 7,5 och i MBR-reaktorerna låg pH omkring 6,5. Det förenklade hastighetsuttrycket för oxidation av järn vid syrerika förhållanden d[Fe (II)]/dt = -k􁇱[Fe(II)] användes för att beräkna den teoretiska halveringstiden (t1/2) av Fe2+. t1/2 i FL beräknades till 13 min, i FS till 22 min och i MBR-reaktorerna till omkring 2 h. Den teoretiska t1/2 stämmer relativt bra överens med vad som uppmättes vid analys av Fe2+: Fe3+. Den slutsats som kan dras är att sannolikt så kommer mer av järnet att fälla ut i sin trevärda form då järnet doseras i FL och FS, än då järnet doseras i de luftade biologiska reaktorerna.   Sammanfattningsvis, finns få studier som utreder processen för utfällning av fosfor med Fe(II) i aktivslam eller MBR. Kunskapen inom området är begränsad och det finns ännu många kunskapsluckor som behöver täckas. På grund av avloppsvattnets komplexitet räcker inte teoretisk kunskap för en effektiv implementering av MBR. / To expand the capacity of the Stockholm Vatten AB (SVAB) municipal waste water treatment plant (WWTP) “Henriksdal” a membrane bioreactor will be implemented in the existing activated sludge process. The new WWTP is dimensioned to handle the expected flow of year 2040. The future WWTP will also need to treat waste water is currently treated in Bromma. Furthermore, the effluent treatment requirements for phosphorus (P), nitrogen (N) and organic substituents is expected to become stricter.   In cooperation between SVAB and IVL (The Swedish Environmental Institute) the new treatment process is being tested in a pilot plant in Sjöstadsverket. One of the challenges in the new project is to achieve sufficient removal of phosphorus. Today Henriksdal WWTP removes phosphorus through post-precipitation with ferrous iron (Fe2+). When the MBR is implemented SVAB wants to use simultaneous precipitation in the MBR.   In this report the chemical precipitation of Fe2+ in combination with activated sludge and MBR is examined. The aim of this thesis is to aid SVAB by contributing with knowledge in the mentioned area. The report examines the knowledge and research available about the area today and identifies if there are any gaps of knowledge. Focus of the study is among other things: the reaction mechanisms and kinetics; what parameters favor efficient precipitation; how does ferrous iron integrate with the sludge; how to efficiently combine ferrous iron precipitation in MBR.   There are only a few studies in the field and the results often contradict each other. It is likely due to two factors: 1) the matrix of waste water is complex. 2) the matrix varies considerably between different areas and different WWTP’s.   The exact mechanisms and kinetics of phosphorus removal with chemical precipitation of ferrous iron are not fully understood. A lot of the Fe2+ will oxidize to ferric iron (Fe3+). The oxidation rate is mainly dependent on the pH and oxygen concentration in the water. Fe2+ can also be oxidized through biological oxidation in anoxic environments. The phosphorus is removed by direct precipitation with Fe2+ and Fe3+, or through adsorption to iron hydroxides.   Fe2+ can influence the characteristics of the sludge by changing the morphology, the size and the stability of the flocs and the settleability of the sludge. Dosing Fe2+ gives more compact flocs, with smooth surfaces and few filaments. Fe2+ can also influence the biological activity in the sludge. Some studies states the iron contributes to synergistic effects, some claim it reduces the activity.   For efficient phosphorus removal in activated sludge ratios of Fe:P > 2 mole /mole is mostly used. The recommendations seem to be the same for MBR. The dosing point also seem to be of importance to achieve sufficient removal, and furthermore to prevent fouling of the membranes.   Material balances for phosphorous and for iron, as well as analyses to examine the oxidation rate and pH of the waste water in the MBR-pilot plant were also performed. The material balance showed that the removal of phosphorous in the pre-aeration (PA) and the pre-sedimentation (PS) was low. The expected removal was 50 % while the achieved removal 18 %. This is probably due to the relatively small size of the PA and PS compared to the rest of the pilot-plant. In the MBR the outgoing flow of iron was 40 % larger than the incoming flow. During the examined weeks the iron concentration in the sludge was higher than usually. Probably iron had been accumulated in the sludge the weeks before.   The ratio between Fe2+-ions and Fe3+-ions was analyzed in two points, in the flow following the PA respectively the flow following the PS. In the PA 80 % of the ions had precipitated and 60 % of the free irons had been oxidized to Fe3+.   pH was measured in each reactor of the pilot plant. In the PA and the PS the pH was about 7.5, while in the MBR-reactors the pH was around 6.5. The theoretical half-life (t1/2) of Fe2+ was calculated from a simplified rate reaction expression for oxidation of Fe2+ in aerated waters. t1/2 in the PA was around 13 minutes, in the PS around 22 minutes and the bio reactors around 2h. The theoretical t1/2 of Fe2+ is relatively close to the measured values of the ratio between Fe2+-ions and Fe3+-ions. From the results of the studies it is likely that more of the iron will precipitate as ferric iron in the PA and PS than if the ferrous iron is dosed in the aerated bioreactors.   In conclusion: there are only very few studies that examines the precipitation process of ferrous iron in activated sludge or MBR. The theoretical knowledge is not wide enough to use as an only tool when MBR is implanted in new WWTP’s. Due to the complexity of the waste water empirical studies need to be performed under the actual conditions that prevail at Henriksdal WWTP.

<p>Razvoj savremenih sistema za ciljanu aplikaciju farmakolo&scaron;ki aktivne supstance zasniva se na postojanju interakcija između funkcionalnih grupa makromolekula i povr&scaron;inski aktivne materije &scaron;to omogućava kontrolisano oslobađanje, smanjenu toksičnost i bolji režim doziranja leka. Prisustvo tenzida, kako se jos povr&scaron;inski aktivne materije nazivaju, u niskim koncentracijima može značajno da izmeni konformaciju makromolekula i viskozitet sistema, i samim tim pro&scaron;iri mogućnosti primene modifikovanjem svojstava. Stoga je poznavanje fizičko-hemijskih osobina vodenih rastvora makromolekul-povr&scaron;inski aktivna materija neophodno radi dobijanja adekvatnog finalnog proizvoda unapređenih osobina uz primenu optimalnih koncentracija pomoćnih supstanci. U radu su prikazani rezultati ispitivanja uticaja natrijum lauril sulfata, predstavnika anjonskih tenzida, odnosno polioksietilen (20) sorbitan monooleata, kao &scaron;iroko kori&scaron;ćenog nejonskog tenzida na fizičko-hemijske osobine vodenih rastvora makromolekula karbomera 940 i ksantan gume. U cilju potpunog razumevanja ovih sistema, čiste komponente su prvo analizirane infracrvenom spektroskopijom primenom Fourierove tranformacije. Pona&scaron;anje karbomera 940 odnosno ksantan gume u prisustvu tenzida, ispitano je kombinacijom različitih tehnika (viskozimetrije, konduktometrije, tenziometrije, spektroskopije, spektrofluorimetrije, skenirajuće elektronske mikroskopije) koje pružaju uporedive rezultate. Određene vrednosti interakcionih parametara, potvrdjuju hipotezu o postojanju međudejstva između karbomera 940/ksantan gume i ispitivanih tenzida i ukazuju da povećanje koncentracije makromolekula u rastvoru uslovljava &scaron;irenje opsega interakcije. Tenzidom indukovane promene konformacije ksantan gume odnosno karbomera 940 potvrđene su i na mikroskopskom nivou. Takođe, rezultati uticaja ispitivanih tenzida na osobine vodenih rastvora sme&scaron;a karbomera 940 i ksantan gume dobijeni su istim tehnikama. Međudejstvom dva različita polimera bez dodatne sinteze na jeftin i brz način mogu se postići željene karakteristike sistema. Na osnovu eksperimentalnih rezultata definisani su matematički modeli primenom metodologije odzivnih povr&scaron;ina i vi&scaron;estruke linearne regresije, čija je validnost statistički potvrđena te se mogu primeniti u optimizaciji i predviđanju fizičko-hemijskih osobina vodenih rastvora analiziranih binarnih sistema.</p> / <p>The possible interactions between polymers and surfactants are of great interest in the development of drug delivery systems, where they improve therapeutic efficiency by the controlled release and reduced toxicity. The addition of even a small amount of surfactant could change the physico-chemical properties of polymer dispersions in terms of viscosity and stability of the system and, consequently, enlarge possibilities for their application. Therefore, understanding the physico-chemical properties of polymer-surfactant aqueous solutions are necessary in order to optimize the formulation of these compounds and consequently to get product with acceptable properties and desired effect. In this thesis the physico-chemical changes of carbomer 940 and xanthan gum influenced by different surfactants were investigated. Widely used anionic surfactant sodium dodecyl sulfate, and nonionic polyoxyethylene (20) sorbitan monooleate were used. In order to completely understand the mechanism of interaction the pure polymers and surfactants were tested by Fourier transform infrared spectrometer. The behaviour of carbomer 940 as well as xanthan gum in the presence of examined surfactants were analysed by the combination of different techniques such as viscometry, conductometry, tensiometry, spectrophotometry, fluorimetry and scanning electron microscopy. The obtained results confirmed the existence of interactions between carbomer 940 / xanthan gum and tested surfactants. Furthermore, the interaction parameters were determined and the polymer saturation points for both surfactants increased with the increase in carbomer 940 and xanthan gum content, respectively. Additionally, the surfactant induced microstructural changes of carbomer 940 as well as xanthan gum were confirmed. Moreover, the physico-chemical properties of the mixture of carbomer 940 and xanthan gum influenced by the addition of anionic and nonionic surfactant were examined by the same techniques. Without additional synthesis the desired characteristics of the system could be achieved by optimizing the interaction between two different polymers. The obtained results were analysed by response surface methodology and multiple linear regression analysis. The defined mathematical models could be used to optimize and predict physico-chemical properties of aqueous solutions of the tested binary systems.</p>

Die Expression von natriumabhängigen und natriumunabhängigen Transportern für Sulfat in Nieren und Leber ist für die Sulfathomöostase unabdingbar. Ein natriumunabhängiger Transporter für Sulfat ist der Sulfat-Anionen-Transporter 1, sat-1, der Sulfat im Austausch gegen Oxalat, Bicarbonat, Chlorid und Glyoxylat sowohl in die Zellen aufnehmen als auch in das Blut abgeben kann. In dieser Arbeit wurde die Transportfunktion des Sulfat-Anionen-Transporters 1 der Ratte, rsat-1, untersucht. Das Ziel war eine genauere Kenntnis über den Einfluss von Chlorid, des intrazellulären pH-Wertes und der extrazellulären Calciumkonzentration auf den Sulfattransport durch rsat-1 zu erlangen. Als Expressionssystem für rsat-1 wurden Oozyten des Krallenfrosches Xenopus-laevis verwendet. Elektrophysiologische Versuche, die im „Current-Clamp-Modus“ durchgeführt wurden, ermöglichten die Messung von substratinduzierten Potentialänderungen. Durch radiochemische Versuche konnte die Sulfataufnahme durch sat-1 unter variierenden Bedingungen bestimmt werden. Die Rolle des Chlorids in Hinblick auf den Sulfattransport durch sat-1 konnte nicht gänzlich geklärt werden. Da Thiosulfat und Nitrat in den durchgeführten Versuchen die Aufnahme von [35S]Sulfat über rsat-1 hemmten, könnte das Stickstoffatom den Transport von Sulfat beeinflussen. Intrazellulär an Chlorid verarmte rsat-1-exprimierende Oozyten nahmen in den durchgeführten Versuchen vermehrt [35S]Sulfat auf. Des Weiteren konnte eine Steigerung der [35S]Sulfataufnahme in chloridreduzierten, gluconat- beziehungsweise mannithaltigen Lösungen beobachtet werden. Die Ergebnisse dieser Arbeit sind mit einer allosterischen oder kompetitiven Hemmung der Aufnahme von Sulfat durch Chlorid vereinbar. Eine genauere Untersuchung des Chloridtransports über sat-1 wäre durch Versuche mit radioaktiv markiertem Iod¹²⁵ möglich, das wie Chlorid transportiert wird. Die intrazelluläre Ansäuerung der Oozyten durch Ammoniumchlorid führte zu einer erhöhten [35S]Sulfataufnahme in die rsat-1-exprimierenden Oozyten. Diese könnte durch eine verminderte Bicarbonatkonzentration an der äußeren Zellmembran mit einer reduzierten kompetitiven Hemmung begründet sein. Ebenso könnte Ammoniumchlorid durch eine protonierende Wirkung eine Konformationsänderung mit einer Affinitätssteigerung von sat-1 für Sulfat zur Folge haben. Mit steigender Calciumkonzentration wurde die Depolarisation rsat-1-exprimierender Oozyten in chloridreduzierten und gluconathaltigen Lösungen geringer. Dies ist mit bereits vorliegenden Daten vereinbar, in denen Xenopus laevis Oozyten in chloridreduzierten Medien depolarisieren.

La gp120 du VIH-1 se fixe aux héparane sulfate (HS) cellulaires, par le biais de la boucle V3 ce qui favorise l'infectivité virale. Cependant, une polyanion solubles (HS12), conjugués à CD4 (mCD4-HS12) a des propriétés antivirales et a montré in vitro une activité contre le VIH-1 à de concentrations nM. En raison de la complexité structurale des HS, le criblage d'oligosaccharides différenciellement sulfatés pour améliorer l'activité de la molécule serait trop difficile. En vue d'obtenir une molécule plus spécifique, de plus haute affinité et plus facile à produire, des peptides mimant les HS ont été synthétisés par nos collaborateurs. Notre but était de cribler ces peptides pour leur capacité à inhiber l'entrée de VIH-1. Nous avons mis en place une plateforme permettant d'immobiliser CCR5 et CXCR4 solubilisés sur des biocapteurs pour cribler des molécules qui inhibent la liaison de gp120-CD4 aux corécepteurs. Pour contrôler le processus de solubilisation, CXCL12, le ligand naturel de CXCR4, a été injecté sur CXCR4 immobilisé. Les affinités des isoformes CXCL12 (α et γ) pour CXCR4 ont été calculées dans les fourchettes de valeurs précédemment décrites avec des techniques différentes prouvant la fonctionnalité de notre système. Nous montrons pour la première fois que les HS régulent différemment les mécanismes de liaison de ces deux isoformes et nous proposons un nouveau mode d'action pour le domaine C-terminal particulièrement basique de CXCL12 γ vis-à-vis de CXCR4. Le système a ensuite été utilisé pour cribler la capacité d'inhibition des peptides mimétiques du HS. Chaque peptide, [S(XDXS)n] contient des acides aminés qui imitent les groupes hydroxyles, carboxyles et sulfates des HS. Le peptide contenant des résidus sulphotyrosines, une fois conjugué à mCD4 (mCD4-P3YSO3), montre un IC50 de l'ordre du nM, pour l'inhibition simultanée de la liaison de gp120 aux HS, à CD4, aux anticorps, aux corécepteurs ainsi que l'infection par VIH-1 in cellulo. Il constitue le premier inhibiteur bivalent de l'entrée qui cible à la fois les virus R5 et X4 et le concept d'un peptide mimétique des HS se prête à une analyse structurale et fonctionnelle de la liaison des chaînes HS aux protéines, une nouvelle technique dans ce domaine.

Im Rahmen dieser Arbeit wurde die Anwendung spektroskopischer Methoden gekoppelt mit thermodynamischen und quantenmechanischen Berechnungen zur Charakterisierung der Speziation von U(IV) in Lösung untersucht. Darauf aufbauend wurden die U(IV)-Hydrolyse sowie die anorganischen Ligandsysteme Chlorid und Sulfat analysiert. Die Ergebnisse dieser Arbeit zeigen, dass Spektroskopie über die Anwendung als reine Detektionsmethode für das Vorhandensein von U(IV) hinaus zur Aufklärung der Speziation und von Strukturmotiven von U(IV) auf molekularer Ebene eingesetzt werden kann. Diese Arbeit leistet einen bedeutenden Beitrag zum grundlegenden Verständnis der absorptions- und fluoreszenzspektroskopischen Eigenschaften sowie zur spektroskopischen Charakterisierung der wässrigen Speziation von Uran unter reduzierenden Bedingungen.:Abstract Kurzfassung Abkürzungsverzeichnis 1 Motivation und Zielstellung 2 Grundlagen 3 Ergebnisse 3.1 U4+-Aquoion 3.2 Korrelation der Bildungskonstanten von U(IV) Komplexen 3.3 U(IV)-Hydrolyse 3.4 U(IV)-Chlorid 3.5 U(IV)-Sulfat 3.6 U(IV) in realen anthropogen gestörten Wässern 4 Diskussion 4.1 Spektroskopische Charakterisierung der U(IV)-Speziation 4.1 Löslichkeit und Mobilität von U(IV) in natürlichen Wässern 4.2 Verlässlichkeit von thermodynamischen Daten 5 Zusammenfassung und Ausblick 6 Experimenteller Teil Literaturverzeichnis Veröffentlichungen Abbildungsverzeichnis Tabellenverzeichnis Danksagung