@article{SiekerNeunerDimitrovaetal.2010, author = {Sieker, Tim and Neuner, Andreas and Dimitrova, Darina and Tippk{\"o}tter, Nils and Bart, Hans-J{\"o}rg and Heinzle, Elmar and Ulber, Roland}, title = {Grassilage als Rohstoff f{\"u}r die chemische Industrie}, series = {Chemie Ingenieur Technik}, volume = {82}, journal = {Chemie Ingenieur Technik}, number = {8, Special Issue: Industrielle Nutzung nachwachsender Rohstoffe}, publisher = {Wiley-VCH}, address = {Weinheim}, issn = {1522-2640}, doi = {10.1002/cite.201000088}, pages = {1153 -- 1159}, year = {2010}, abstract = {Grassilage stellt einen nachwachsenden Rohstoff mit großem Potenzial dar. Neben Cellulose und Hemicellulose enth{\"a}lt sie auch organische S{\"a}uren, insbesondere Milchs{\"a}ure. In einem Bioraffinerie-Projekt wird die Milchs{\"a}ure aus der Silage isoliert und mit gentechnisch optimierten St{\"a}mmen zu L-Lysin weiterverarbeitet. Die Lignocellulose wird hydrolysiert und zu Ethanol fermentiert. Ein besonderes Augenmerk liegt auf der Integration der unterschiedlichen Prozesse sowie der einzelnen Prozessschritte zu einem Gesamtprozess, der s{\"a}mtliche Inhaltsstoffe der Silage verwertet.}, language = {de} } @misc{TippkoetterSiekerWiesenetal.2014, author = {Tippk{\"o}tter, Nils and Sieker, T. and Wiesen, S. and Duwe, A. and Roth, J. and Ulber, Roland}, title = {Simultane Saccharifizierung und Fermentierung (SSF) sowie Produktion von Aceton, Butanol, Ethanol (ABE) und Dicarbons{\"a}uren aus technischer Cellulose}, series = {Chemie Ingenieur Technik}, volume = {86}, journal = {Chemie Ingenieur Technik}, number = {9}, publisher = {Wiley-VCH}, address = {Weinheim}, issn = {0009-286X}, doi = {10.1002/cite.201450297}, pages = {1518}, year = {2014}, abstract = {Technische Cellulose wurde als m{\"o}glicher Rohstoff zur fermentativen Produktbildung untersucht. Hierf{\"u}r wird Cellulose in der Lignocellulose-Bioraffinerie hergestellt und daraus Hydrolysat gewonnen. Die Pr{\"u}fung der technischen Hydrolysate als Substrate erfolgte anhand eines breiten Spektrums an Bioprodukten, von Kraftstoffen wie Ethanolund Butanol, bis zu den Dicarbons{\"a}uren Itacon- und Bernsteins{\"a}ure. Dabei werden Bakterien, Hefen und Pilze als Produktionsorganismen eingesetzt. Die einzelnen Herstellverfahren stellen unterschiedliche Anforderungen an die Substrathandhabung. Im Fall der Ethanol- und Butanol-Gewinnung kann eine simultane Saccharifizierung und Fermentierung (SSF) durchgef{\"u}hrt werden. Aufgrund der Produkttoxizit{\"a}t erfordert die Butanol-Herstellung dabei eine In-situ-Produktabtrennung durch L{\"o}semittelimpr{\"a}gnierte Partikel. Die Herstellung der beiden Dicarbons{\"a}uren unterscheidet sich in der Sensitivit{\"a}t der verwendeten Mikroorganismen gegen{\"u}ber Inhibitoren, die in Spuren im Hydrolysat enthalten sind. Die Bernteins{\"a}urebildung mit Actinobacillussuccinogenes kann mit unbehandeltem Hydrolysat erfolgen. Dagegen erfordert die Gewinnung von Itacons{\"a}ure mit A. terreus eine Detoxifizierung des Hydrolysats. Insgesamt konnte gezeigt werden, dass s{\"a}mtliche Bioraffinerie-Hydrolysate als Substrate f{\"u}r unterschiedliche Fermentationen geeignet sind.}, language = {de} } @article{JablonskiMuenstermannNorketal.2021, author = {Jablonski, Melanie and M{\"u}nstermann, Felix and Nork, Jasmina and Molinnus, Denise and Muschallik, Lukas and Bongaerts, Johannes and Wagner, Torsten and Keusgen, Michael and Siegert, Petra and Sch{\"o}ning, Michael Josef}, title = {Capacitive field-effect biosensor applied for the detection of acetoin in alcoholic beverages and fermentation broths}, series = {physica status solidi (a) applications and materials science}, volume = {218}, journal = {physica status solidi (a) applications and materials science}, number = {13}, publisher = {Wiley-VCH}, address = {Weinheim}, issn = {1862-6319}, doi = {10.1002/pssa.202000765}, pages = {7 Seiten}, year = {2021}, abstract = {An acetoin biosensor based on a capacitive electrolyte-insulator-semiconductor (EIS) structure modified with the enzyme acetoin reductase, also known as butane-2,3-diol dehydrogenase (Bacillus clausii DSM 8716ᵀ), is applied for acetoin detection in beer, red wine, and fermentation broth samples for the first time. The EIS sensor consists of an Al/p-Si/SiO₂/Ta₂O₅ layer structure with immobilized acetoin reductase on top of the Ta₂O₅ transducer layer by means of crosslinking via glutaraldehyde. The unmodified and enzyme-modified sensors are electrochemically characterized by means of leakage current, capacitance-voltage, and constant capacitance methods, respectively.}, language = {en} } @article{EngelHoltmannUlberetal.2018, author = {Engel, Mareike and Holtmann, Dirk and Ulber, Roland and Tippk{\"o}tter, Nils}, title = {Increased Biobutanol Production by Mediator-Less Electro-Fermentation}, series = {Biotechnology Journal}, volume = {14}, journal = {Biotechnology Journal}, number = {4}, publisher = {Wiley-VCH}, address = {Weinheim}, issn = {1860-7314}, doi = {10.1002/biot.201800514}, year = {2018}, abstract = {A future bio-economy should not only be based on renewable raw materials but also in the raise of carbon yields of existing production routes. Microbial electrochemical technologies are gaining increased attention for this purpose. In this study, the electro-fermentative production of biobutanol with C. acetobutylicum without the use of exogenous mediators is investigated regarding the medium composition and the reactor design. It is shown that the use of an optimized synthetic culture medium allows higher product concentrations, increased biofilm formation, and higher conductivities compared to a synthetic medium supplemented with yeast extract. Moreover, the optimization of the reactor system results in a doubling of the maximum product concentrations for fermentation products. When a working electrode is polarized at -600 mV vs. Ag/AgCl, a shift from butyrate to acetone and butanol production is induced. This leads to an increased final solvent yield of Yᴀᴃᴇ = 0.202 gg⁻¹ (control 0.103 gg⁻¹), which is also reflected in a higher carbon efficiency of 37.6\% compared to 23.3\% (control) as well as a fourfold decrease in simplified E-factor to 0.43. The results are promising for further development of biobutanol production in bioelectrochemical systems in order to fulfil the principles of Green Chemistry.}, language = {en} } @article{JungStaat2020, author = {Jung, Alexander and Staat, Manfred}, title = {Erratum to "Modeling and simulation of human induced pluripotent stem cell-derived cardiac tissue" [GAMM-Mitteilungen, (2019), 42, 4, 10.1002/gamm.201900002]}, series = {GAMM-Mitteilungen}, volume = {43}, journal = {GAMM-Mitteilungen}, number = {4}, publisher = {Wiley-VCH GmbH}, address = {Weinheim}, issn = {1522-2608}, doi = {10.1002/gamm.202000011}, year = {2020}, language = {en} } @incollection{OsterhageBialonskiStanieketal.2008, author = {Osterhage, Hannes and Bialonski, Stephan and Staniek, Matth{\"a}us and Schindler, Kaspar and Wagner, Tobias and Elger, Christian E. and Lehnertz, Klaus}, title = {Bivariate and multivariate time series analysis techniques and their potential impact for seizure prediction}, series = {Seizure Prediction in Epilepsy: From Basic Mechanisms to Clinical Applications}, booktitle = {Seizure Prediction in Epilepsy: From Basic Mechanisms to Clinical Applications}, publisher = {Wiley-VCH}, address = {Weinheim}, isbn = {978-3-527-62519-2}, doi = {10.1002/9783527625192.ch15}, pages = {189 -- 208}, year = {2008}, language = {en} } @article{JablonowskiKollmannNabeletal.2016, author = {Jablonowski, Nicolai David and Kollmann, Tobias and Nabel, Moritz and Damm, Tatjana and Klose, Holger and M{\"u}ller, Michael and Bl{\"a}sing, Marc and Seebold, S{\"o}ren and Krafft, Simone and Kuperjans, Isabel and Dahmen, Markus and Schurr, Ulrich}, title = {Valorization of Sida (Sida hermaphrodita) biomass for multiple energy purposes}, series = {GCB [Global Change Biology] Bioenergy}, volume = {9}, journal = {GCB [Global Change Biology] Bioenergy}, number = {1}, publisher = {Wiley-VCH}, address = {Weinheim}, issn = {1757-1707 (online)}, doi = {10.1111/gcbb.12346}, pages = {202 -- 214}, year = {2016}, abstract = {The performance and biomass yield of the perennial energy plant Sida hermaphrodita (hereafter referred to as Sida) as a feedstock for biogas and solid fuel was evaluated throughout one entire growing period at agricultural field conditions. A Sida plant development code was established to allow comparison of the plant growth stages and biomass composition. Four scenarios were evaluated to determine the use of Sida biomass with regard to plant development and harvest time: (i) one harvest for solid fuel only; (ii) one harvest for biogas production only; (iii) one harvest for biogas production, followed by a harvest of the regrown biomass for solid fuel; and (iv) two consecutive harvests for biogas production. To determine Sida's value as a feedstock for combustion, we assessed the caloric value, the ash quality, and melting point with regard to DIN EN ISO norms. The results showed highest total dry biomass yields of max. 25 t ha⁻¹, whereas the highest dry matter of 70\% to 80\% was obtained at the end of the growing period. Scenario (i) clearly indicated the highest energy recovery, accounting for 439 288 MJ ha⁻¹; the energy recovery of the four scenarios from highest to lowest followed this order: (i) ≫ (iii) ≫ (iv) > (ii). Analysis of the Sida ashes showed a high melting point of >1500 °C, associated with a net calorific value of 16.5-17.2 MJ kg⁻¹. All prerequisites for DIN EN ISO norms were achieved, indicating Sida's advantage as a solid energy carrier without any post-treatment after harvesting. Cell wall analysis of the stems showed a constant lignin content after sampling week 16 (July), whereas cellulose had already reached a plateau in sampling week 4 (April). The results highlight Sida as a promising woody, perennial plant, providing biomass for flexible and multipurpose energy applications.}, language = {en} } @article{DollWagnerWagneretal.2016, author = {Doll, Theodor and Wagner, Torsten and Wagner, Patrick and Sch{\"o}ning, Michael Josef}, title = {Engineering of functional interfaces / Theodor Doll ; Torsten Wagner ; Patrick Wagner ; Michael J. Sch{\"o}ning (eds.)}, series = {Physica status solidi (a)}, volume = {213}, journal = {Physica status solidi (a)}, number = {6}, publisher = {Wiley-VCH}, address = {Weinheim}, issn = {1862-6319}, doi = {10.1002/pssa.201670641}, pages = {1393 -- 1394}, year = {2016}, language = {en} } @incollection{BorchertRothe2016, author = {Borchert, J{\"o}rg and Rothe, Sebastian}, title = {Energiemanagement und Versorgung von Chemieparks - Ein Ansatz zur wertsch{\"o}pfungsgetriebenen Risikosteuerung}, series = {Chemiestandorte : Markt, Herausforderungen und Gesch{\"a}ftsmodelle}, booktitle = {Chemiestandorte : Markt, Herausforderungen und Gesch{\"a}ftsmodelle}, editor = {Suntrop, Carsten}, publisher = {Wiley-VCH}, address = {Weinheim}, isbn = {978-3-527-33441-4}, pages = {193 -- 210}, year = {2016}, language = {de} } @article{WeldenSchejaSchoeningetal.2018, author = {Welden, Rene and Scheja, Sabrina and Sch{\"o}ning, Michael Josef and Wagner, Patrick and Wagner, Torsten}, title = {Electrochemical Evaluation of Light-Addressable Electrodes Based on TiO2 for the Integration in Lab-on-Chip Systems}, series = {physica status solidi a : applications and materials sciences}, volume = {215}, journal = {physica status solidi a : applications and materials sciences}, number = {15}, publisher = {Wiley-VCH}, address = {Weinheim}, issn = {1862-6319}, doi = {10.1002/pssa.201800150}, pages = {Article number 1800150}, year = {2018}, abstract = {In lab-on-chip systems, electrodes are important for the manipulation (e.g., cell stimulation, electrolysis) within such systems. An alternative to commonly used electrode structures can be a light-addressable electrode. Here, due to the photoelectric effect, the conducting area can be adjusted by modification of the illumination area which enables a flexible control of the electrode. In this work, titanium dioxide based light-addressable electrodes are fabricated by a sol-gel technique and a spin-coating process, to deposit a thin film on a fluorine-doped tin oxide glass. To characterize the fabricated electrodes, the thickness, and morphological structure are measured by a profilometer and a scanning electron microscope. For the electrochemical behavior, the dark current and the photocurrent are determined for various film thicknesses. For the spatial resolution behavior, the dependency of the photocurrent while changing the area of the illuminated area is studied. Furthermore, the addressing of single fluid compartments in a three-chamber system, which is added to the electrode, is demonstrated.}, language = {en} } @article{BaeckerRakowskiKrappenetal.2017, author = {B{\"a}cker, M. and Rakowski, D. and Krappen, E. and Sch{\"o}ning, Michael Josef}, title = {Reinigungsprozesse in der Lebensmittelindustrie. Entwicklung eines Demonstrators zur {\"U}berwachung}, series = {GIT Labor-Fachzeitschrift}, volume = {61}, journal = {GIT Labor-Fachzeitschrift}, number = {8}, publisher = {Wiley-VCH}, address = {Weinheim}, issn = {0016-3538}, pages = {26 -- 28}, year = {2017}, language = {de} } @article{DantismRoehlenWagneretal.2018, author = {Dantism, Shahriar and R{\"o}hlen, Desiree and Wagner, Torsten and Wagner, Patrick and Sch{\"o}ning, Michael Josef}, title = {Optimization of Cell-Based Multi-Chamber LAPS Measurements Utilizing FPGA-Controlled Laser-Diode Modules}, series = {physica status solidi a : applications and materials sciences}, volume = {215}, journal = {physica status solidi a : applications and materials sciences}, number = {15}, publisher = {Wiley-VCH}, address = {Weinheim}, issn = {1862-6319}, doi = {10.1002/pssa.201800058}, pages = {Article number 1800058}, year = {2018}, abstract = {A light-addressable potentiometric sensor (LAPS) is a field-effect-based potentiometric device, which detects concentration changes of an analyte solution on the sensor surface in a spatially resolved way. It uses a light source to generate electron-hole pairs inside the semiconductor, which are separated in the depletion region due to an applied bias voltage across the sensor structure and hence, a surface-potential-dependent photocurrent can be read out. However, depending on the beam angle of the light source, scattering effects can occur, which influence the recorded signal in LAPS-based differential measurements. To solve this problem, a novel illumination unit based on a field programmable gate array (FPGA) consisting of 16 small-sized tunable infrared laser-diode modules (LDMs) is developed. Due to the improved focus of the LDMs with a beam angle of only 2 mrad, undesirable scattering effects are minimized. Escherichia coli (E. coli) K12 bacteria are used as a test microorganism to study the extracellular acidification on the sensor surface. Furthermore, a salt bridge chamber is built up and integrated with the LAPS system enabling multi-chamber differential measurements with a single Ag/AgCl reference electrode.}, language = {en} } @article{VahidpourOberlaenderSchoening2018, author = {Vahidpour, Farnoosh and Oberl{\"a}nder, Jan and Sch{\"o}ning, Michael Josef}, title = {Flexible Calorimetric Gas Sensors for Detection of a Broad Concentration Range of Gaseous Hydrogen Peroxide: A Step Forward to Online Monitoring of Food-Package Sterilization Processes}, series = {Phys. Status Solidi A}, volume = {215}, journal = {Phys. Status Solidi A}, number = {15}, publisher = {Wiley-VCH}, address = {Weinheim}, doi = {10.1002/pssa.201800044}, pages = {Artikel 1800044}, year = {2018}, abstract = {In this study, flexible calorimetric gas sensors are developed for specificdetection of gaseous hydrogen peroxide (H₂O₂) over a wide concentrationrange, which is used in sterilization processes for aseptic packaging industry.The flexibility of these sensors is an advantage for identifying the chemical components of the sterilant on the corners of the food boxes, so-called "coldspots", as critical locations in aseptic packaging, which are of great importance. These sensors are fabricated on flexible polyimide films by means of thin-film technique. Thin layers of titanium and platinum have been deposited on polyimide to define the conductive structures of the sensors. To detect the high-temperature evaporated H₂O₂, a differential temperature set-up is proposed. The sensors are evaluated in a laboratory-scaled sterilizationsystem to simulate the sterilization process. The concentration range of the evaporated H₂O₂ from 0 to 7.7\% v/v was defined and the sensors have successfully detected high as well as low H₂O₂ concentrations with a sensitivity of 5.04 °C/\% v/v. The characterizations of the sensors confirm their precise fabrication, high sensitivity and the novelty of low H₂O₂ concentration detections for future inline monitoring of food-package sterilization.}, language = {en} } @incollection{StraubeFrohn2007, author = {Straube, and Frohn, Jan}, title = {Kundennutzen durch logistische Mehrwertleistungen}, series = {Handbuch der Kontraktlogistik}, booktitle = {Handbuch der Kontraktlogistik}, publisher = {Wiley-VCH}, address = {Weinheim}, isbn = {9783527502035}, pages = {181 -- 198}, year = {2007}, language = {de} } @article{PaulssenSchweighoeferAbram2010, author = {Paulßen, Elisabeth and Schweigh{\"o}fer, Philip V. and Abram, Ulrich}, title = {Reactions of [ReOX3(PPh3)2] Complexes (X = Cl, Br) with Phenylacetylene and the Structures of the Products}, series = {Zeitschrift f{\"u}r anorganische und allgemeine Chemie : ZAAC = Journal of inorganic and general chemistry}, volume = {636}, journal = {Zeitschrift f{\"u}r anorganische und allgemeine Chemie : ZAAC = Journal of inorganic and general chemistry}, number = {5}, publisher = {Wiley-VCH}, address = {Weinheim}, issn = {1521-3749}, doi = {10.1002/zaac.200900478}, pages = {779 -- 783}, year = {2010}, abstract = {Oxorhenium(V) complexes [ReOX3(PPh3)2] (X = Cl, Br) react with phenylacetylene under formation of complexes with ylide-type ligands. Compounds of the compositions [ReOCl3(PPh3){C(Ph)C(H)(PPh3)}] (1), [ReOBr3(OPPh3){C(Ph)C(H)(PPh3)}] (2), and [ReOBr3(OPPh3){C(H)C(Ph)(PPh3)}] (3) were isolated and characterized by X-ray diffraction. They contain a ligand, which was formed by a nucleophilic attack of released PPh3 at coordinated phenylacetylene. The structures of the products show that there is no preferable position for this attack. Cleavage of the Re-C bond in 3 and dimerization of the organic ligand resulted in the formation of the [{(PPh3)(H)CC(Ph)}2]2+ cation, which crystallized as its [(ReOBr4)(OReO3)]2- salt.}, language = {en} } @article{NiedermeyerZhouDursunetal.2016, author = {Niedermeyer, Angela and Zhou, Bei and Dursun, G{\"o}zde and Temiz Artmann, Ayseg{\"u}l and Markert, Bernd}, title = {An examination of tissue engineered scaffolds in a bioreactor}, series = {Proceedings in Applied Mathematics and Mechanics PAMM}, volume = {16}, journal = {Proceedings in Applied Mathematics and Mechanics PAMM}, number = {1}, publisher = {Wiley-VCH}, address = {Weinheim}, issn = {1617-7061}, doi = {10.1002/pamm.201610038}, pages = {99 -- 100}, year = {2016}, abstract = {Replacement tissues, designed to fill in articular cartilage defects, should exhibit the same properties as the native material. The aim of this study is to foster the understanding of, firstly, the mechanical behavior of the material itself and, secondly, the influence of cultivation parameters on cell seeded implants as well as on cell migration into acellular implants. In this study, acellular cartilage replacement material is theoretically, numerically and experimentally investigated regarding its viscoelastic properties, where a phenomenological model for practical applications is developed. Furthermore, remodeling and cell migration are investigated.}, language = {en} } @article{JildehKirchnerOberlaenderetal.2017, author = {Jildeh, Zaid B. and Kirchner, Patrick and Oberl{\"a}nder, Jan and Kremers, Alexander and Wagner, Torsten and Wagner, Patrick H. and Sch{\"o}ning, Michael Josef}, title = {FEM-based modeling of a calorimetric gas sensor for hydrogen peroxide monitoring}, series = {physica status solidi a : applications and materials sciences}, journal = {physica status solidi a : applications and materials sciences}, number = {Early View}, publisher = {Wiley-VCH}, address = {Weinheim}, issn = {1862-6319}, doi = {10.1002/pssa.201600912}, year = {2017}, abstract = {A physically coupled finite element method (FEM) model is developed to study the response behavior of a calorimetric gas sensor. The modeled sensor serves as a monitoring device of the concentration of gaseous hydrogen peroxide (H2 O2) in a high temperature mixture stream in aseptic sterilization processes. The principle of operation of a calorimetric H2 O2 sensor is analyzed and the results of the numerical model have been validated by using previously published sensor experiments. The deviation in the results between the FEM model and experimental data are presented and discussed.}, language = {en} } @article{ArreolaKeusgenSchoening2017, author = {Arreola, Julio and Keusgen, Michael and Sch{\"o}ning, Michael Josef}, title = {Effect of O2 plasma on properties of electrolyte-insulator-semiconductor structures}, series = {physica status solidi a : applications and materials sciences}, volume = {214}, journal = {physica status solidi a : applications and materials sciences}, publisher = {Wiley-VCH}, address = {Weinheim}, issn = {1862-6319}, doi = {10.1002/pssa.201700025}, pages = {Artikel 1700025}, year = {2017}, abstract = {Prior to immobilization of biomolecules or cells onto biosensor surfaces, the surface must be physically or chemically activated for further functionalization. Organosilanes are a versatile option as they facilitate the immobilization through their terminal groups and also display self-assembly. Incorporating hydroxyl groups is one of the important methods for primary immobilization. This can be done, for example, with oxygen plasma treatment. However, this treatment can affect the performance of the biosensors and this effect is not quite well understood for surface functionalization. In this work, the effect of O2 plasma treatment on EIS sensors was investigated by means of electrochemical characterizations: capacitance-voltage (C-V) and constant capacitance (ConCap) measurements. After O2 plasma treatment, the potential of the EIS sensor dramatically shifts to a more negative value. This was successfully reset by using an annealing process.}, language = {en} } @article{EckertRudolphGuoetal.2018, author = {Eckert, Alexander and Rudolph, Tobias and Guo, Jiaqi and Mang, Thomas and Walther, Andreas}, title = {Exceptionally Ductile and Tough Biomimetic Artificial Nacre with Gas Barrier Function}, series = {Advanced Materials}, volume = {30}, journal = {Advanced Materials}, number = {32}, publisher = {Wiley-VCH}, doi = {10.1002/adma.201802477}, pages = {Article number 1802477}, year = {2018}, abstract = {Synthetic mimics of natural high-performance structural materials have shown great and partly unforeseen opportunities for the design of multifunctional materials. For nacre-mimetic nanocomposites, it has remained extraordinarily challenging to make ductile materials with high stretchability at high fractions of reinforcements, which is however of crucial importance for flexible barrier materials. Here, highly ductile and tough nacre-mimetic nanocomposites are presented, by implementing weak, but many hydrogen bonds in a ternary nacre-mimetic system consisting of two polymers (poly(vinyl amine) and poly(vinyl alcohol)) and natural nanoclay (montmorillonite) to provide efficient energy dissipation and slippage at high nanoclay content (50 wt\%). Tailored interactions enable exceptional combinations of ductility (close to 50\% strain) and toughness (up to 27.5 MJ m⁻³). Extensive stress whitening, a clear sign of high internal dynamics at high internal cohesion, can be observed during mechanical deformation, and the materials can be folded like paper into origami planes without fracture. Overall, the new levels of ductility and toughness are unprecedented in highly reinforced bioinspired nanocomposites and are of critical importance to future applications, e.g., as barrier materials needed for encapsulation and as a printing substrate for flexible organic electronics.}, language = {en} } @article{SchwabHojdisLacayoetal.2016, author = {Schwab, Lukas and Hojdis, Nils and Lacayo, Jorge and Wilhelm, Manfred}, title = {Fourier-Transform Rheology of Unvulcanized, Carbon Black Filled Styrene Butadiene Rubber}, series = {Macromolecular Materials and Engineering}, volume = {301}, journal = {Macromolecular Materials and Engineering}, number = {4}, publisher = {Wiley-VCH}, address = {Weinheim}, issn = {1439-2054}, doi = {10.1002/mame.201500356}, pages = {457 -- 468}, year = {2016}, abstract = {Rubber materials filled with reinforcing fillers display nonlinear rheological behavior at small strain amplitudes below γ0 < 0.1. Nevertheless, rheological data are analyzed mostly in terms of linear parameters, such as shear moduli (G′, G″), which loose their physical meaning in the nonlinear regime. In this work styrene butadiene rubber filled with carbon black (CB) under large amplitude oscillatory shear (LAOS) is analyzed in terms of the nonlinear parameter I3/1. Three different CB grades are used and the filler load is varied between 0 and 70 phr. It is found that I3/1(φ) is most sensitive to changes of the total accessible filler surface area at low strain amplitudes (γ0 = 0.32). The addition of up to 70 phr CB leads to an increase of I3/1(φ) by a factor of more than ten. The influence of the measurement temperature on I3/1 is pronounced for CB levels above the percolation threshold.}, language = {en} } @article{OliveiraMolinnusBegingetal.2021, author = {Oliveira, Danilo A. and Molinnus, Denise and Beging, Stefan and Siqueira Jr, Jos{\´e} R. and Sch{\"o}ning, Michael Josef}, title = {Biosensor Based on Self-Assembled Films of Graphene Oxide and Polyaniline Using a Field-Effect Device Platform}, series = {physica status solidi (a) applications and materials science}, volume = {218}, journal = {physica status solidi (a) applications and materials science}, number = {13}, publisher = {Wiley-VCH}, address = {Weinheim}, issn = {1862-6319}, doi = {10.1002/pssa.202000747}, pages = {1 -- 9}, year = {2021}, abstract = {A new functionalization method to modify capacitive electrolyte-insulator-semiconductor (EIS) structures with nanofilms is presented. Layers of polyallylamine hydrochloride (PAH) and graphene oxide (GO) with the compound polyaniline:poly(2-acrylamido-2-methyl-1-propanesulfonic acid) (PANI:PAAMPSA) are deposited onto a p-Si/SiO2 chip using the layer-by-layer technique (LbL). Two different enzymes (urease and penicillinase) are separately immobilized on top of a five-bilayer stack of the PAH:GO/PANI:PAAMPSA-modified EIS chip, forming a biosensor for detection of urea and penicillin, respectively. Electrochemical characterization is performed by constant capacitance (ConCap) measurements, and the film morphology is characterized by atomic force microscopy (AFM) and scanning electron microscopy (SEM). An increase in the average sensitivity of the modified biosensors (EIS-nanofilm-enzyme) of around 15\% is found in relation to sensors, only carrying the enzyme but without the nanofilm (EIS-enzyme). In this sense, the nanofilm acts as a stable bioreceptor onto the EIS chip improving the output signal in terms of sensitivity and stability.}, language = {en} } @article{WeldenNagamineKomesuWagneretal.2021, author = {Welden, Rene and Nagamine Komesu, Cindy A. and Wagner, Patrick H. and Sch{\"o}ning, Michael Josef and Wagner, Torsten}, title = {Photoelectrochemical enzymatic penicillin biosensor: A proof-of-concept experiment}, series = {Electrochemical Science Advances}, volume = {2}, journal = {Electrochemical Science Advances}, number = {4}, publisher = {Wiley-VCH}, address = {Weinheim}, issn = {2698-5977}, doi = {10.1002/elsa.202100131}, pages = {1 -- 5}, year = {2021}, abstract = {Photoelectrochemical (PEC) biosensors are a rather novel type of biosensors thatutilizelighttoprovideinformationaboutthecompositionofananalyte,enablinglight-controlled multi-analyte measurements. For enzymatic PEC biosensors,amperometric detection principles are already known in the literature. In con-trast, there is only a little information on H+-ion sensitive PEC biosensors. Inthis work, we demonstrate the detection of H+ions emerged by H+-generatingenzymes, exemplarily demonstrated with penicillinase as a model enzyme on atitanium dioxide photoanode. First, we describe the pH sensitivity of the sensorand study possible photoelectrocatalytic reactions with penicillin. Second, weshow the enzymatic PEC detection of penicillin.}, language = {en} } @article{MaasVosLagemaatetal.2014, author = {Maas, Marnix C. and Vos, Eline K. and Lagemaat, Miriam W. and Bitz, Andreas and Orzada, Stephan and Kobus, Thiele and Kraff, Oliver and Maderwald, Stefan and Ladd, Mark E. and Scheenen, Tom W. J.}, title = {Feasibility of T₂-weighted turbo spin echo imaging of the human prostate at 7 tesla}, series = {Magnetic Resonance in Medicine}, volume = {71}, journal = {Magnetic Resonance in Medicine}, number = {5}, publisher = {Wiley-VCH}, address = {Weinheim}, issn = {1522-2594}, doi = {10.1002/mrm.24818}, pages = {1711 -- 1719}, year = {2014}, abstract = {Purpose To demonstrate that high quality T₂-weighted (T2w) turbo spin-echo (TSE) imaging of the complete prostate can be achieved routinely and within safety limits at 7 T, using an external transceive body array coil only. Methods Nine healthy volunteers and 12 prostate cancer patients were scanned on a 7 T whole-body system. Preparation consisted of B₀ and radiofrequency shimming and localized flip angle calibration. T₁ and T₂ relaxation times were measured and used to define the T2w-TSE protocol. T2w imaging was performed using a TSE sequence (pulse repetition time/echo time 3000-3640/71 ms) with prolonged excitation and refocusing pulses to reduce specific absorption rate. Results High quality T2w TSE imaging was performed in less than 2 min in all subjects. Tumors of patients with gold-standard tumor localization (MR-guided biopsy or prostatectomy) were well visualized on 7 T imaging (n = 3). The number of consecutive slices achievable within a 10-g averaged specific absorption rate limit of 10 W/kg was ≥28 in all subjects, sufficient for full prostate coverage with 3-mm slices in at least one direction. Conclusion High quality T2w TSE prostate imaging can be performed routinely and within specific absorption rate limits at 7 T with an external transceive body array.}, language = {en} } @article{JildehWagnerSchoening2021, author = {Jildeh, Zaid B. and Wagner, Patrick H. and Sch{\"o}ning, Michael Josef}, title = {Sterilization of Objects, Products, and Packaging Surfaces and Their Characterization in Different Fields of Industry: The Status in 2020}, series = {physica status solidi (a) applications and materials science}, volume = {218}, journal = {physica status solidi (a) applications and materials science}, number = {13}, publisher = {Wiley-VCH}, address = {Weinheim}, issn = {1862-6319}, doi = {10.1002/pssa.202000732}, pages = {27 Seiten}, year = {2021}, abstract = {The treatment method to deactivate viable microorganisms from objects or products is termed sterilization. There are multiple forms of sterilization, each intended to be applied for a specific target, which depends on—but not limited to—the thermal, physical, and chemical stability of that target. Herein, an overview on the currently used sterilization processes in the global market is provided. Different sterilization techniques are grouped under a category that describes the method of treatment: radiation (gamma, electron beam, X-ray, and ultraviolet), thermal (dry and moist heat), and chemical (ethylene oxide, ozone, chlorine dioxide, and hydrogen peroxide). For each sterilization process, the typical process parameters as defined by regulations and the mode of antimicrobial activity are summarized. Finally, the recommended microorganisms that are used as biological indicators to validate sterilization processes in accordance with the rules that are established by various regulatory agencies are summarized.}, language = {en} } @article{WertIkenSchoeningetal.2021, author = {Wert, Stefan and Iken, Heiko and Sch{\"o}ning, Michael Josef and Matysik, Frank-Michael}, title = {Development of a temperature-pulse enhanced electrochemical glucose biosensor and characterization of its stability via scanning electrochemical microscopy}, series = {Electroanalysis}, journal = {Electroanalysis}, number = {Early View}, publisher = {Wiley-VCH}, address = {Weinheim}, issn = {1521-4109}, doi = {10.1002/elan.202100089}, year = {2021}, abstract = {Glucose oxidase (GOx) is an enzyme frequently used in glucose biosensors. As increased temperatures can enhance the performance of electrochemical sensors, we investigated the impact of temperature pulses on GOx that was drop-coated on flattened Pt microwires. The wires were heated by an alternating current. The sensitivity towards glucose and the temperature stability of GOx was investigated by amperometry. An up to 22-fold increase of sensitivity was observed. Spatially resolved enzyme activity changes were investigated via scanning electrochemical microscopy. The application of short (<100 ms) heat pulses was associated with less thermal inactivation of the immobilized GOx than long-term heating.}, language = {en} } @article{HaegerGrankinWagner2023, author = {Haeger, Gerrit and Grankin, Alina and Wagner, Michaela}, title = {Construction of an Aspergillus oryzae triple amylase deletion mutant as a chassis to evaluate industrially relevant amylases using multiplex CRISPR/Cas9 editing technology}, series = {Applied Research}, journal = {Applied Research}, number = {Early View}, publisher = {Wiley-VCH}, issn = {2702-4288}, doi = {10.1002/appl.202200106}, pages = {1 -- 15}, year = {2023}, abstract = {Aspergillus oryzae is an industrially relevant organism for the secretory production of heterologous enzymes, especially amylases. The activities of potential heterologous amylases, however, cannot be quantified directly from the supernatant due to the high background activity of native α-amylase. This activity is caused by the gene products of amyA, amyB, and amyC. In this study, an in vitro CRISPR/Cas9 system was established in A. oryzae to delete these genes simultaneously. First, pyrG of A. oryzae NSAR1 was mutated by exploiting NHEJ to generate a counter-selection marker. Next, all amylase genes were deleted simultaneously by co-transforming a repair template carrying pyrG of Aspergillus nidulans and flanking sequences of amylase gene loci. The rate of obtained triple knock-outs was 47\%. We showed that triple knockouts do not retain any amylase activity in the supernatant. The established in vitro CRISPR/Cas9 system was used to achieve sequence-specific knock-in of target genes. The system was intended to incorporate a single copy of the gene of interest into the desired host for the development of screening methods. Therefore, an integration cassette for the heterologous Fpi amylase was designed to specifically target the amyB locus. The site-specific integration rate of the plasmid was 78\%, with exceptional additional integrations. Integration frequency was assessed via qPCR and directly correlated with heterologous amylase activity. Hence, we could compare the efficiency between two different signal peptides. In summary, we present a strategy to exploit CRISPR/Cas9 for gene mutation, multiplex knock-out, and the targeted knock-in of an expression cassette in A. oryzae. Our system provides straightforward strain engineering and paves the way for development of fungal screening systems.}, language = {en} } @article{MykoniouButenwegHoltschoppenetal.2016, author = {Mykoniou, Konstantin and Butenweg, Christoph and Holtschoppen, Britta and Klinkel, Sven}, title = {Seismic response analysis of adjacent liquid-storage tanks}, series = {Earthquake engineering and structural dynamics}, volume = {45}, journal = {Earthquake engineering and structural dynamics}, number = {11}, publisher = {Wiley-VCH}, address = {Weinheim}, issn = {1096-9845 (E-Journal); 0098-8847 (Print)}, doi = {10.1002/eqe.2726}, pages = {1779 -- 1796}, year = {2016}, abstract = {A refined substructure technique in the frequency domain is developed, which permits consideration of the interaction effects among adjacent containers through the supporting deformable soil medium. The tank-liquid systems are represented by means of mechanical models, whereas discrete springs and dashpots stand for the soil beneath the foundations. The proposed model is employed to assess the responses of adjacent circular, cylindrical tanks for harmonic and seismic excitations over wide range of tank proportions and soil conditions. The influence of the number, spatial arrangement of the containers and their distance on the overall system's behavior is addressed. The results indicate that the cross-interaction effects can substantially alter the impulsive components of response of each individual element in a tank farm. The degree of this impact is primarily controlled by the tank proportions and the proximity of the predominant natural frequencies of the shell-liquid-soil systems and the input seismic motion. The group effects should be not a priori disregarded, unless the tanks are founded on shallow soil deposit overlying very stiff material or bedrock.}, language = {en} } @incollection{WolfFoltzLuczak2003, author = {Wolf, Martin R. and Foltz, Christian and Luczak, Holger}, title = {Gestaltung und Evaluation eines Groupware-Konzepts}, series = {Modelle, Werkzeuge und Infrastrukturen zur Unterst{\"u}tzung von Entwicklungsprozessen}, booktitle = {Modelle, Werkzeuge und Infrastrukturen zur Unterst{\"u}tzung von Entwicklungsprozessen}, editor = {Nagl, Manfred}, publisher = {Wiley-VCH}, address = {Weinheim}, isbn = {3-527-27769-2}, pages = {359 -- 360}, year = {2003}, language = {de} } @article{TippkoetterRoth2020, author = {Tippk{\"o}tter, Nils and Roth, Jasmine}, title = {Purified Butanol from Lignocellulose - Solvent-Impregnated Resins for an Integrated Selective Removal}, series = {Chemie Ingenieur Technik}, volume = {92}, journal = {Chemie Ingenieur Technik}, number = {11}, publisher = {Wiley-VCH}, address = {Weinheim}, issn = {1522-2640}, doi = {10.1002/cite.202000200}, pages = {1741 -- 1751}, year = {2020}, abstract = {In traditional microbial biobutanol production, the solvent must be recovered during fermentation process for a sufficient space-time yield. Thermal separation is not feasible due to the boiling point of n-butanol. As an integrated and selective solid-liquid separation alternative, solvent impregnated resins (SIRs) were applied. Two polymeric resins were evaluated and an extractant screening was conducted. Vacuum application with vapor collection in fixed-bed column as bioreactor bypass was successfully implemented as butanol desorption step. In course of further increasing process economics, fermentation with renewable lignocellulosic substrates was conducted using Clostridium acetobutylicum. Utilization of SIR was shown to be a potential strategy for solvent removal from fermentation broth, while application of a bypass column allows for product removal and recovery at once.}, language = {en} } @article{HuckSchiffelsHerreraetal.2013, author = {Huck, Christina and Schiffels, Johannes and Herrera, Cony N. and Schelden, Maximilian and Selmer, Thorsten and Poghossian, Arshak and Baumann, Marcus and Wagner, Patrick and Sch{\"o}ning, Michael Josef}, title = {Metabolic responses of Escherichia coli upon glucose pulses captured by a capacitive field-effect sensor}, series = {Physica Status Solidi (A)}, volume = {210}, journal = {Physica Status Solidi (A)}, number = {5}, publisher = {Wiley-VCH}, address = {Weinheim}, issn = {0031-8965}, doi = {10.1002/pssa.201200900}, pages = {926 -- 931}, year = {2013}, abstract = {Living cells are complex biological systems transforming metabolites taken up from the surrounding medium. Monitoring the responses of such cells to certain substrate concentrations is a challenging task and offers possibilities to gain insight into the vitality of a community influenced by the growth environment. Cell-based sensors represent a promising platform for monitoring the metabolic activity and thus, the "welfare" of relevant organisms. In the present study, metabolic responses of the model bacterium Escherichia coli in suspension, layered onto a capacitive field-effect structure, were examined to pulses of glucose in the concentration range between 0.05 and 2 mM. It was found that acidification of the surrounding medium takes place immediately after glucose addition and follows Michaelis-Menten kinetic behavior as a function of the glucose concentration. In future, the presented setup can, therefore, be used to study substrate specificities on the enzymatic level and may as well be used to perform investigations of more complex metabolic responses. Conclusions and perspectives highlighting this system are discussed.}, language = {en} } @article{DemirciKurulganDemirciTrzewiketal.2009, author = {Demirci, Taylan and Kurulgan Demirci, Eylem and Trzewik, J{\"u}rgen and Linder, Peter and Digel, Ilya and Artmann, Gerhard and Sakizli, Meral and Temiz Artmann, Ayseg{\"u}l}, title = {Gene expression profile analysis of 3T3/NIH fibroblasts after one hour mechanical stress}, series = {IUBMB Life. 61 (2009), H. 3}, journal = {IUBMB Life. 61 (2009), H. 3}, publisher = {Wiley-VCH}, address = {Weinheim}, isbn = {1521-6543}, pages = {311 -- 312}, year = {2009}, language = {en} } @article{PoghossianSchoening2014, author = {Poghossian, Arshak and Sch{\"o}ning, Michael Josef}, title = {Label-free sensing of biomolecules with field-effect devices for clinical applications}, series = {Electroanalysis}, volume = {26}, journal = {Electroanalysis}, number = {6}, publisher = {Wiley-VCH}, address = {Weinheim}, issn = {1521-4109 (E-Journal); 1040-0397 (Print)}, doi = {10.1002/elan.201400073}, pages = {1197 -- 1213}, year = {2014}, abstract = {Among the variety of transducer concepts proposed for label-free detection of biomolecules, the semiconductor field-effect device (FED) is one of the most attractive platforms. As medical techniques continue to progress towards diagnostic and therapies based on biomarkers, the ability of FEDs for a label-free, fast and real-time detection of multiple pathogenic and physiologically relevant molecules with high specificity and sensitivity offers very promising prospects for their application in point-of-care and personalized medicine for an early diagnosis and treatment of diseases. The presented paper reviews recent advances and current trends in research and development of different FEDs for label-free, direct electrical detection of charged biomolecules by their intrinsic molecular charge. The authors are mainly focusing on the detection of the DNA hybridization event, antibody-antigen affinity reaction as well as clinically relevant biomolecules such as cardiac and cancer biomarkers.}, language = {en} } @article{AbouzarPoghossianCherstvyetal.2012, author = {Abouzar, Maryam H. and Poghossian, Arshak and Cherstvy, Andrey G. and Pedraza, Angela M. and Ingebrandt, Sven and Sch{\"o}ning, Michael Josef}, title = {Label-free electrical detection of DNA by means of field-effect nanoplate capacitors: Experiments and modeling}, series = {Physica Status Solidi (a)}, volume = {209}, journal = {Physica Status Solidi (a)}, publisher = {Wiley-VCH}, address = {Weinheim}, issn = {1862-6319}, doi = {10.1002/pssa.201100710}, pages = {925 -- 934}, year = {2012}, abstract = {Label-free electrical detection of consecutive deoxyribonucleic acid (DNA) hybridization/denaturation by means of an array of individually addressable field-effect-based nanoplate silicon-on-insulator (SOI) capacitors modified with gold nanoparticles (Au-NP) is investigated. The proposed device detects charge changes on Au-NP/DNA hybrids induced by the hybridization or denaturation event. DNA hybridization was performed in a high ionic-strength solution to provide a high hybridization efficiency. On the other hand, to reduce the screening of the DNA charge by counter ions and to achieve a high sensitivity, the sensor signal induced by the hybridization and denaturation events was measured in a low ionic-strength solution. High sensor signals of about 120, 90, and 80 mV were registered after the DNA hybridization, denaturation, and re-hybridization events, respectively. Fluorescence microscopy has been applied as reference method to verify the DNA immobilization, hybridization, and denaturation processes. An electrostatic charge-plane model for potential changes at the gate surface of a nanoplate field-effect sensor induced by the DNA hybridization has been developed taking into account both the Debye length and the distance of the DNA charge from the gate surface.}, language = {en} } @article{MolinnusHardtSiegertetal.2018, author = {Molinnus, Denise and Hardt, Gabriel and Siegert, Petra and Willenberg, Holger S. and Poghossian, Arshak and Keusgen, Michael and Sch{\"o}ning, Michael Josef}, title = {Detection of Adrenaline in Blood Plasma as Biomarker for Adrenal Venous Sampling}, series = {Electroanalysis}, volume = {30}, journal = {Electroanalysis}, number = {5}, publisher = {Wiley-VCH}, address = {Weinheim}, issn = {1521-4109}, doi = {10.1002/elan.201800026}, pages = {937 -- 942}, year = {2018}, abstract = {An amperometric bi-enzyme biosensor based on substrate recycling principle for the amplification of the sensor signal has been developed for the detection of adrenaline in blood. Adrenaline can be used as biomarker verifying successful adrenal venous sampling procedure. The adrenaline biosensor has been realized via modification of a galvanic oxygen sensor with a bi-enzyme membrane combining a genetically modified laccase and a pyrroloquinoline quinone-dependent glucose dehydrogenase. The measurement conditions such as pH value and temperature were optimized to enhance the sensor performance. A high sensitivity and a low detection limit of about 0.5-1 nM adrenaline have been achieved in phosphate buffer at pH 7.4, relevant for measurements in blood samples. The sensitivity of the biosensor to other catecholamines such as noradrenaline, dopamine and dobutamine has been studied. Finally, the sensor has been successfully applied for the detection of adrenaline in human blood plasma.}, language = {en} } @article{BaeckerSchusserPoghossianetal.2013, author = {B{\"a}cker, Matthias and Schusser, Sebastian and Poghossian, Arshak and Sch{\"o}ning, Michael Josef}, title = {Degradationsverhalten bioabbaubarer Polymere : siliziumbasierte Sensorik zur {\"U}berwachung}, series = {GIT Labor-Fachzeitschrift}, journal = {GIT Labor-Fachzeitschrift}, publisher = {Wiley-VCH}, address = {Weinheim}, issn = {0016-3538}, pages = {32 -- 33}, year = {2013}, language = {de} } @article{LeinhosSchusserBaeckeretal.2014, author = {Leinhos, Marcel and Schusser, Sebastian and B{\"a}cker, Matthias and Poghossian, Arshak and Sch{\"o}ning, Michael Josef}, title = {Micromachined multi-parameter sensor chip for the control of polymer-degradation medium}, series = {Physica Status Solidi (A) : special issue on engineering and functional interfaces}, volume = {211}, journal = {Physica Status Solidi (A) : special issue on engineering and functional interfaces}, number = {6}, publisher = {Wiley-VCH}, address = {Weinheim}, issn = {1521-396X (E-Journal); 1862-6319 (E-Journal); 0031-8965 (Print); 1862-6300 (Print)}, doi = {10.1002/pssa.201330364}, pages = {1346 -- 1351}, year = {2014}, abstract = {It is well known that the degradation environment can strongly influence the biodegradability and kinetics of biodegradation processes of polymers. Therefore, besides the monitoring of the degradation process, it is also necessary to control the medium in which the degradation takes place. In this work, a micromachined multi-parameter sensor chip for the control of the polymer-degradation medium has been developed. The chip combines a capacitive field-effect pH sensor, a four-electrode electrolyte-conductivity sensor and a thin-film Pt-temperature sensor. The results of characterization of individual sensors are presented. In addition, the multi-parameter sensor chip together with an impedimetric polymer-degradation sensor was simultaneously characterized in degradation solutions with different pH and electrolyte conductivity. The obtained results demonstrate the feasibility of the multi-parameter sensor chip for the control of the polymer-degradation medium.}, language = {en} } @article{BaeckerKramerHucketal.2014, author = {B{\"a}cker, Matthias and Kramer, F. and Huck, Christina and Poghossian, Arshak and Bratov, A. and Abramova, N. and Sch{\"o}ning, Michael Josef}, title = {Planar and 3D interdigitated electrodes for biosensing applications: The impact of a dielectric barrier on the sensor properties}, series = {Physica Status Solidi (A) - Applications and Materials Science}, volume = {211}, journal = {Physica Status Solidi (A) - Applications and Materials Science}, number = {6}, publisher = {Wiley-VCH}, address = {Weinheim}, issn = {1521-396X (E-Journal); 1862-6319 (E-Journal); 0031-8965 (Print); 1862-6300 (Print)}, doi = {10.1002/pssa.201330416}, pages = {1357 -- 1363}, year = {2014}, abstract = {Planar and three-dimensional (3D) interdigitated electrodes (IDE) with electrode digits separated by an insulating barrier of different heights were electrochemically characterized and compared in terms of their sensing properties. Due to the impact of the surface resistance, both types of IDE structures display a non-linear behavior in low-ionic strength solutions. The experimental data were fitted to an electrical equivalent circuit and interpreted taking into account the surface-charge-governed properties. The effect of a charged polyelectrolyte layer electrostatically assembled onto the sensor surface on the surface resistance in solutions with different KCl concentration is studied. In case of the same electrode footprint, 3D-IDEs show a larger cell constant and a higher sensitivity to molecular adsorption than that of planar IDEs. The obtained results demonstrate the potential of 3D-IDEs as a new transducer structure for a direct label-free sensing of charged molecules.}, language = {en} } @article{AbouzarWernerSchoeningetal.2011, author = {Abouzar, Maryam H. and Werner, Moritz and Sch{\"o}ning, Michael Josef and Poghossian, Arshak}, title = {Capacitance-voltage and impedance-spectroscopy characteristics of nanoplate EISOI capacitors}, series = {Physica status solidi (a) : applications and material science. 208 (2011), H. 6}, journal = {Physica status solidi (a) : applications and material science. 208 (2011), H. 6}, publisher = {Wiley-VCH}, address = {Berlin}, isbn = {1862-6319}, pages = {1327 -- 1332}, year = {2011}, language = {en} } @incollection{LehnertzBialonskiHorstmannetal.2010, author = {Lehnertz, Klaus and Bialonski, Stephan and Horstmann, Marie-Therese and Krug, Dieter and Rothkegel, Alexander and Staniek, Matth{\"a}us and Wagner, Tobias}, title = {Epilepsy}, series = {Reviews of Nonlinear Dynamics and Complexity, Volume 2}, booktitle = {Reviews of Nonlinear Dynamics and Complexity, Volume 2}, publisher = {Wiley-VCH}, isbn = {9783527628001}, doi = {10.1002/9783527628001.ch5}, pages = {159 -- 200}, year = {2010}, language = {en} } @article{HonarvarfardGamellaChannaveerappaetal.2017, author = {Honarvarfard, Elham and Gamella, Maria and Channaveerappa, Devika and Darie, Costel C. and Poghossian, Arshak and Sch{\"o}ning, Michael Josef and Katz, Evgeny}, title = {Electrochemically Stimulated Insulin Release from a Modified Graphene-functionalized Carbon Fiber Electrode}, series = {Electroanalysis}, volume = {29}, journal = {Electroanalysis}, number = {6}, publisher = {Wiley-VCH}, address = {Weinheim}, issn = {1521-4109}, doi = {10.1002/elan.201700095}, pages = {1543 -- 1553}, year = {2017}, abstract = {A graphene-functionalized carbon fiber electrode was modified with adsorbed polyethylenimine to introduce amino functionalities and then with trigonelline and 4-carboxyphenylboronic acid covalently bound to the amino groups. The trigonelline species containing quarterized pyridine groups produced positive charge on the electrode surface regardless of the pH value, while the phenylboronic acid species were neutral below pH 8 and negatively charged above pH 9 (note that their pKa=8.4). The total charge on the monolayer-modified electrode was positive at the neutral pH and negative at pH > 9. Note that 4-carboxyphenylboronic acid was attached to the electrode surface in molar excess to trigonelline, thus allowing the negative charge to dominate on the electrode surface at basic pH. Negatively charged fluorescent dye-labeled insulin (insulin-FITC) was loaded on the modified electrode surface at pH 7.0 due to its electrostatic attraction to the positively charged interface. The local pH in close vicinity to the electrode surface was increased to ca. 9-10 due to consumption of H+ ions upon electrochemical reduction of oxygen proceeding at the potential of -1.0 V (vs. Ag/AgCl) applied on the modified electrode. The process resulted in recharging of the electrode surface to the negative value due to the formation of the negative charge on the phenylboronic acid groups, thus resulting in the electrostatic repulsion of insulin-FITC and stimulating its release from the electrode surface. The insulin release was characterized by fluorescence spectroscopy (using the FITC-labeled insulin), by electrochemical measurements on an iridium oxide, IrOx, electrode and by mass spectrometry. The graphene-functionalized carbon fiber electrode demonstrated significant advantages in the signal-stimulated insulin release comparing with the carbon fiber electrode without the graphene species.}, language = {en} } @article{MolinnusIkenJohnenetal.2022, author = {Molinnus, Denise and Iken, Heiko and Johnen, Anna Lynn and Richstein, Benjamin and Hellmich, Lena and Poghossian, Arshak and Knoch, Joachim and Sch{\"o}ning, Michael Josef}, title = {Miniaturized pH-Sensitive Field-Effect Capacitors with Ultrathin Ta₂O₅ Films Prepared by Atomic Layer Deposition}, series = {physica status solidi (a) applications and materials science}, volume = {219}, journal = {physica status solidi (a) applications and materials science}, number = {8}, publisher = {Wiley-VCH}, address = {Weinheim}, issn = {1862-6319}, doi = {10.1002/pssa.202100660}, pages = {7 Seiten}, year = {2022}, abstract = {Miniaturized electrolyte-insulator-semiconductor capacitors (EISCAPs) with ultrathin gate insulators have been studied in terms of their pH-sensitive sensor characteristics: three different EISCAP systems consisting of Al-p-Si-Ta2O5(5 nm), Al-p-Si-Si3N4(1 or 2 nm)-Ta2O5 (5 nm), and Al-p-Si-SiO2(3.6 nm)-Ta2O5(5 nm) layer structures are characterized in buffer solution with different pH values by means of capacitance-voltage and constant capacitance method. The SiO2 and Si3N4 gate insulators are deposited by rapid thermal oxidation and rapid thermal nitridation, respectively, whereas the Ta2O5 film is prepared by atomic layer deposition. All EISCAP systems have a clear pH response, favoring the stacked gate insulators SiO2-Ta2O5 when considering the overall sensor characteristics, while the Si3N4(1 nm)-Ta2O5 stack delivers the largest accumulation capacitance (due to the lower equivalent oxide thickness) and a higher steepness in the slope of the capacitance-voltage curve among the studied stacked gate insulator systems.}, language = {en} } @article{BaeckerRaueSchusseretal.2012, author = {B{\"a}cker, Matthias and Raue, Markus and Schusser, Sebastian and Jeitner, C. and Breuer, L. and Wagner, P. and Poghossian, Arshak and F{\"o}rster, Arnold and Mang, Thomas and Sch{\"o}ning, Michael Josef}, title = {Microfluidic chip with integrated microvalves based on temperature- and pH-responsive hydrogel thin films}, series = {Physica Status Solidi (a)}, volume = {209}, journal = {Physica Status Solidi (a)}, number = {5}, publisher = {Wiley-VCH}, address = {Weinheim}, issn = {1862-6319}, doi = {10.1002/pssa.201100763}, pages = {839 -- 845}, year = {2012}, abstract = {Two types of microvalves based on temperature-responsive poly(N-isopropylacrylamide) (PNIPAAm) and pH-responsive poly(sodium acrylate) (PSA) hydrogel films have been developed and tested. The PNIPAAm and PSA hydrogel films were prepared by means of in situ photopolymerization directly inside the fluidic channel of a microfluidic chip fabricated by combining Si and SU-8 technologies. The swelling/shrinking properties and height changes of the PNIPAAm and PSA films inside the fluidic channel were studied at temperatures of deionized water from 14 to 36 °C and different pH values (pH 3-12) of Titrisol buffer, respectively. Additionally, in separate experiments, the lower critical solution temperature (LCST) of the PNIPAAm hydrogel was investigated by means of a differential scanning calorimetry (DSC) and a surface plasmon resonance (SPR) method. Mass-flow measurements have shown the feasibility of the prepared hydrogel films to work as an on-chip integrated temperature- or pH-responsive microvalve capable to switch the flow channel on/off.}, language = {en} } @article{HuckPoghossianKerroumietal.2014, author = {Huck, Christina and Poghossian, Arshak and Kerroumi, Iman and Schusser, Sebastian and B{\"a}cker, Matthias and Zander, Willi and Schubert, J{\"u}rgen and Buniatyan, Vahe V. and Martirosyan, Norayr W. and Wagner, Patrick and Sch{\"o}ning, Michael Josef}, title = {Multiparameter sensor chip with Barium Strontium Titanate as multipurpose material}, series = {Electroanalysis}, volume = {26}, journal = {Electroanalysis}, number = {5}, publisher = {Wiley-VCH}, address = {Weinheim}, issn = {1521-4109 (E-Journal); 1040-0397 (Print)}, doi = {10.1002/elan.201400076}, pages = {980 -- 987}, year = {2014}, abstract = {It is well known that biochemical and biotechnological processes are strongly dependent and affected by a variety of physico-chemical parameters such as pH value, temperature, pressure and electrolyte conductivity. Therefore, these quantities have to be monitored or controlled in order to guarantee a stable process operation, optimization and high yield. In this work, a sensor chip for the multiparameter detection of three physico-chemical parameters such as electrolyte conductivity, pH and temperature is realized using barium strontium titanate (BST) as multipurpose material. The chip integrates a capacitively coupled four-electrode electrolyte-conductivity sensor, a capacitive field-effect pH sensor and a thin-film Pt-temperature sensor. Due to the multifunctional properties of BST, it is utilized as final outermost coating layer of the processed sensor chip and serves as passivation and protection layer as well as pH-sensitive transducer material at the same time. The results of testing of the individual sensors of the developed multiparameter sensor chip are presented. In addition, a quasi-simultaneous multiparameter characterization of the sensor chip in buffer solutions with different pH value and electrolyte conductivity is performed. To study the sensor behavior and the suitability of BST as multifunctional material under harsh environmental conditions, the sensor chip was exemplarily tested in a biogas digestate.}, language = {en} } @article{GamellaZakharchenkoGuzetal.2017, author = {Gamella, Maria and Zakharchenko, Andrey and Guz, Nataliia and Masi, Madeline and Minko, Sergiy and Kolpashchikov, Dmitry M. and Iken, Heiko and Poghossian, Arshak and Sch{\"o}ning, Michael Josef and Katz, Evgeny}, title = {DNA computing system activated by electrochemically triggered DNA realease from a polymer-brush-modified electrode array}, series = {Electroanalysis}, volume = {29}, journal = {Electroanalysis}, number = {2}, publisher = {Wiley-VCH}, address = {Weinheim}, issn = {1521-4109}, doi = {10.1002/elan.201600389}, pages = {398 -- 408}, year = {2017}, abstract = {An array of four independently wired indium tin oxide (ITO) electrodes was used for electrochemically stimulated DNA release and activation of DNA-based Identity, AND and XOR logic gates. Single-stranded DNA molecules were loaded on the mixed poly(N,N-dimethylaminoethyl methacrylate) (PDMAEMA)/poly(methacrylic acid) (PMAA) brush covalently attached to the ITO electrodes. The DNA deposition was performed at pH 5.0 when the polymer brush is positively charged due to protonation of tertiary amino groups in PDMAEMA, thus resulting in electrostatic attraction of the negatively charged DNA. By applying electrolysis at -1.0 V(vs. Ag/AgCl reference) electrochemical oxygen reduction resulted in the consumption of hydrogen ions and local pH increase near the electrode surface. The process resulted in recharging the polymer brush to the negative state due to dissociation of carboxylic groups of PMAA, thus repulsing the negatively charged DNA and releasing it from the electrode surface. The DNA release was performed in various combinations from different electrodes in the array assembly. The released DNA operated as input signals for activation of the Boolean logic gates. The developed system represents a step forward in DNA computing, combining for the first time DNA chemical processes with electronic input signals.}, language = {en} } @article{WuBronderPoghossianetal.2014, author = {Wu, Chunsheng and Bronder, Thomas and Poghossian, Arshak and Werner, Frederik and B{\"a}cker, Matthias and Sch{\"o}ning, Michael Josef}, title = {Label-free electrical detection of DNA with a multi-spot LAPS: First step towards light-addressable DNA chips}, series = {Physica status solidi A : Applications and materials science}, volume = {211}, journal = {Physica status solidi A : Applications and materials science}, number = {6}, publisher = {Wiley-VCH}, address = {Weinheim}, issn = {1521-396X (E-Journal); 1862-6319 (E-Journal); 0031-8965 (Print); 1862-6300 (Print)}, doi = {10.1002/pssa.201330442}, pages = {1423 -- 1428}, year = {2014}, abstract = {A multi-spot (4 × 4 spots) light-addressable potentiometric sensor (MLAPS) consisting of an Al-p-Si-SiO2 structure has been applied for the label-free electrical detection of DNA (deoxyribonucleic acid) immobilization and hybridization by the intrinsic molecular charge for the first time. Single-stranded probe ssDNA molecules (20 bases) were covalently immobilized onto the silanized SiO2 gate surface. The unspecific adsorption of mismatch ssDNA on the MLAPS gate surface was blocked by bovine serum albumin molecules. To reduce the screening effect and to achieve a high sensor signal, the measurements were performed in a low ionic-strength solution. The photocurrent-voltage (I-V) curves were simultaneously recorded on all 16 spots after each surface functionalization step. Large shifts of I-V curves of 25 mV were registered after the DNA immobilization and hybridization event. In contrast, a small potential shift (∼5 mV) was observed in case of mismatch ssDNA, revealing good specificity of the sensor. The obtained results demonstrate the potential of the MLAPS as promising transducer platform for the multi-spot label-free electrical detection of DNA molecules by their intrinsic molecular charge.}, language = {en} } @article{UlberPothMonzonetal.2010, author = {Ulber, Roland and Poth, Sebastian and Monzon, Magaly and Tippk{\"o}tter, Nils}, title = {Prozessintegration von Hydrolyse und Fermentation von Cellulose- Faserstoff}, series = {Chemie Ingenieur Technik}, volume = {82}, journal = {Chemie Ingenieur Technik}, number = {1-2}, issn = {1522-2640}, doi = {10.1002/cite.200900103}, pages = {135 -- 139}, year = {2010}, abstract = {Ein viel versprechender erneuerbarer Rohstoff f{\"u}r die Produktion von Chemikalien und Treibstoffen ist Lignocellulose aus pflanzlicher Biomasse. Die darin enthaltenen Zucker k{\"o}nnen mittels enzymatischer Hydrolyse freigesetzt und fermentativ zu Ethanol umgesetzt werden. Ein interessanter Ansatz ist dabei die simultane Verzuckerung und Fermentation. Hefen und Enzyme haben mit 30 °C bzw. 50 °C zwar unterschiedliche Temperaturoptima, es konnte aber gezeigt werden, dass auch bei den niedrigeren Temperaturen eine Umsetzung der Cellulose zu Glucose erfolgt, wenn auch langsamer als bei optimalen Bedingungen. Außerdem konnte in Vorversuchen gezeigt werden, dass Ethanol in den zu erwartenden Konzentrationen keinen Einfluss auf die enzymatische Umsetzung hat.}, language = {de} } @article{JanusAchtsnichtDrinicetal.2023, author = {Janus, Kevin Alexander and Achtsnicht, Stefan and Drinic, Aleksander and Kopp, Alexander and Keusgen, Michael and Sch{\"o}ning, Michael Josef}, title = {Transient magnesium-based thin-film temperature sensor on a flexible, bioabsorbable substrate for future medical applications}, series = {Applied Research}, journal = {Applied Research}, number = {Accepted manuscript}, publisher = {Wiley-VCH}, issn = {2702-4288 (Print)}, doi = {10.1002/appl.202300102}, pages = {22 Seiten}, year = {2023}, abstract = {In this work, the bioabsorbable materials, namely fibroin, polylactide acid (PLA), magnesium and magnesium oxide are investigated for their application as transient, resistive temperature detectors (RTD). For this purpose, a thin-film magnesium-based meander-like electrode is deposited onto a flexible, bioabsorbable substrate (fibroin or PLA) and encapsulated (passivated) by additional magnesium oxide layers on top and below the magnesium-based electrode. The morphology of different layered RTDs is analyzed by scanning electron microscopy. The sensor performance and lifetime of the RTD is characterized both under ambient atmospheric conditions between 30°C and 43°C, and wet tissue-like conditions with a constant temperature regime of 37°C. The latter triggers the degradation process of the magnesium-based layers. The 3-layers RTDs on a PLA substrate could achieve a lifetime of 8.5 h. These sensors also show the best sensor performance under ambient atmospheric conditions with a mean sensitivity of 0.48 Ω/°C ± 0.01 Ω/°C.}, language = {en} } @article{JanusAchtsnichtTempeletal.2023, author = {Janus, Kevin Alexander and Achtsnicht, Stefan and Tempel, Laura and Drinic, Aleksaner and Kopp, Alexander and Keusgen, Michael and Sch{\"o}ning, Michael Josef}, title = {Influence of fibroin membrane composition and curing parameters on the performance of a biodegradable enzymatic biosensor manufactured from Silicon-Free Carbon}, series = {Physica status solidi : pss. A, Applications and materials science}, volume = {220}, journal = {Physica status solidi : pss. A, Applications and materials science}, number = {22}, publisher = {Wiley-VCH}, address = {Weinheim}, issn = {1862-6300 (Print)}, doi = {10.1002/pssa.202300081}, pages = {10 Seiten}, year = {2023}, abstract = {Herein, fibroin, polylactide (PLA), and carbon are investigated for their suitability as biocompatible and biodegradable materials for amperometric biosensors. For this purpose, screen-printed carbon electrodes on the biodegradable substrates fibroin and PLA are modified with a glucose oxidase membrane and then encapsulated with the biocompatible material Ecoflex. The influence of different curing parameters of the carbon electrodes on the resulting biosensor characteristics is studied. The morphology of the electrodes is investigated by scanning electron microscopy, and the biosensor performance is examined by amperometric measurements of glucose (0.5-10 mM) in phosphate buffer solution, pH 7.4, at an applied potential of 1.2 V versus a Ag/AgCl reference electrode. Instead of Ecoflex, fibroin, PLA, and wound adhesive are tested as alternative encapsulation compounds: a series of swelling tests with different fibroin compositions, PLA, and Ecoflex has been performed before characterizing the most promising candidates by chronoamperometry. Therefore, the carbon electrodes are completely covered with the particular encapsulation material. Chronoamperometric measurements with H2O2 concentrations between 0.5 and 10 mM enable studying the leakage current behavior.}, language = {en} } @article{MolinnusJanusFangetal.2022, author = {Molinnus, Denise and Janus, Kevin Alexander and Fang, Anyelina C. and Drinic, Aleksander and Achtsnicht, Stefan and K{\"o}pf, Marius and Keusgen, Michael and Sch{\"o}ning, Michael Josef}, title = {Thick-film carbon electrode deposited onto a biodegradable fibroin substrate for biosensing applications}, series = {Physica status solidi (a)}, volume = {219}, journal = {Physica status solidi (a)}, number = {23}, publisher = {Wiley-VCH}, address = {Weinheim}, issn = {1862-6319}, doi = {10.1002/pssa.202200100}, pages = {1 -- 9}, year = {2022}, abstract = {This study addresses a proof-of-concept experiment with a biocompatible screen-printed carbon electrode deposited onto a biocompatible and biodegradable substrate, which is made of fibroin, a protein derived from silk of the Bombyx mori silkworm. To demonstrate the sensor performance, the carbon electrode is functionalized as a glucose biosensor with the enzyme glucose oxidase and encapsulated with a silicone rubber to ensure biocompatibility of the contact wires. The carbon electrode is fabricated by means of thick-film technology including a curing step to solidify the carbon paste. The influence of the curing temperature and curing time on the electrode morphology is analyzed via scanning electron microscopy. The electrochemical characterization of the glucose biosensor is performed by amperometric/voltammetric measurements of different glucose concentrations in phosphate buffer. Herein, systematic studies at applied potentials from 500 to 1200 mV to the carbon working electrode (vs the Ag/AgCl reference electrode) allow to determine the optimal working potential. Additionally, the influence of the curing parameters on the glucose sensitivity is examined over a time period of up to 361 days. The sensor shows a negligible cross-sensitivity toward ascorbic acid, noradrenaline, and adrenaline. The developed biocompatible biosensor is highly promising for future in vivo and epidermal applications.}, language = {en} } @misc{MoehringWulfhorstCapitainetal.2016, author = {M{\"o}hring, S. and Wulfhorst, H. and Capitain, C. and Roth, J. and Tippk{\"o}tter, Nils}, title = {Fractioning of lignocellulosic biomass: Scale-down and automation of thermal pretreatment for parameter optimization}, series = {Chemie Ingenieur Technik}, volume = {88}, journal = {Chemie Ingenieur Technik}, number = {9}, publisher = {Wiley-VCH}, address = {Weinheim}, issn = {0009-286X}, doi = {10.1002/cite.201650288}, pages = {1229}, year = {2016}, abstract = {In order to efficiently convert lignocellulose, it is often necessary to conduct a pretreatment. The biomass considered in this study typically comprises of agricultural and horticultural residues, as well as beechwood. A very environmentally friendly method, namely, fungal pretreatment using white-rot fungi, leads to an enhanced enzymatic hydrolysis. In contrast to other processes presented, the energy input is extremely low. However, the fungal growth on the lignocellulosic substrates takes several weeks at least in order to be effective. Thus, the reduction of chemicals and energy for thermal processing is a target of our current research. Liquid hot water (LHW) and solvent-based pretreatment (OrganoSolv) require more complex equipment, as they depend on high temperatures (160 - 180 °C) and enhanced pressure (up to 20 bar). However, they prove to be promising processes in regard to the fractioning of lignocellulose. For optimal lignin recovery the parameters differ from those established in cellulose extraction. A novel screening system scaled down to a reaction volume of 100 mL has been developed and successfully tested for this purpose.}, language = {en} } @article{KarschuckKaulenPoghossianetal.2021, author = {Karschuck, Tobias and Kaulen, Corinna and Poghossian, Arshak and Wagner, Patrick H. and Sch{\"o}ning, Michael Josef}, title = {Gold nanoparticle-modified capacitive field-effect sensors: Studying the surface density of nanoparticles and coupling of charged polyelectrolyte macromolecules}, series = {Electrochemical Science Advances}, volume = {2}, journal = {Electrochemical Science Advances}, number = {5}, publisher = {Wiley-VCH}, address = {Weinheim}, issn = {0938-5193}, doi = {10.1002/elsa.202100179}, pages = {10 Seiten}, year = {2021}, abstract = {The coupling of ligand-stabilized gold nanoparticles with field-effect devices offers new possibilities for label-free biosensing. In this work, we study the immobilization of aminooctanethiol-stabilized gold nanoparticles (AuAOTs) on the silicon dioxide surface of a capacitive field-effect sensor. The terminal amino group of the AuAOT is well suited for the functionalization with biomolecules. The attachment of the positively-charged AuAOTs on a capacitive field-effect sensor was detected by direct electrical readout using capacitance-voltage and constant capacitance measurements. With a higher particle density on the sensor surface, the measured signal change was correspondingly more pronounced. The results demonstrate the ability of capacitive field-effect sensors for the non-destructive quantitative validation of nanoparticle immobilization. In addition, the electrostatic binding of the polyanion polystyrene sulfonate to the AuAOT-modified sensor surface was studied as a model system for the label-free detection of charged macromolecules. Most likely, this approach can be transferred to the label-free detection of other charged molecules such as enzymes or antibodies.}, language = {en} } @article{SchwertnerBerndtGielenetal.1975, author = {Schwertner, Eberhard and Berndt, Heinz and Gielen, Hans-G{\"u}nter and Zahn, Helmut}, title = {Peptide 96 : Synthese einiger [2-(p-Biphenylyl)isopropyloxycarbonyl]-Aminos{\"a}urederivate}, series = {Justus Liebigs Annalen der Chemie}, volume = {75}, journal = {Justus Liebigs Annalen der Chemie}, number = {3}, publisher = {Wiley-VCH}, address = {Weinheim}, issn = {1099-0690}, doi = {10.1002/jlac.197519750318}, pages = {581 -- 585}, year = {1975}, abstract = {Die Darstellung der N-[2-(p-Biphenylyl)isopropyloxycarbonyl]-Derivate (Bpoc-Derivate) des Cysteins unter Verwendung der Thiolschutzgruppen Tetrahydropyranyl (Thp) f{\"u}r 1, Diphenylmethyl (Dpm) f{\"u}r 2, Trityl (Trt) f{\"u}r 3 und S-tert.-Butyl (SBut) f{\"u}r 4 sowie die Synthese von aktivierten Estern der Bpoc-Derivate des Glycins (5), Isoleucins (6) und Prolins (7) werden beschrieben. An einem Beispiel wird die M{\"o}glichkeit aufgezeigt, die Bpoc-Gruppe {\"u}ber das Bpoc-Azid nachtr{\"a}glich in den Peptidverband einzuf{\"u}hren.}, language = {de} } @misc{SchumannRoginSchneideretal.2012, author = {Schumann, C. and Rogin, S. and Schneider, H. and Oster, J. and Tippk{\"o}tter, Nils and Kampeis, P.}, title = {Steuerung von HGMS-Prozessen mittels Durchflusszytometrie}, series = {Chemie Ingenieur Technik}, volume = {84}, journal = {Chemie Ingenieur Technik}, number = {8}, publisher = {Wiley-VCH}, address = {Weinheim}, issn = {0009-286X}, doi = {10.1002/cite.201250125}, pages = {1370}, year = {2012}, abstract = {Die Hochgradientenmagnetseparation (HGMS) ist eine Methode zur Aufreinigung von biopharmazeutischen Produkten. Mit dieser Methode l{\"a}sst sich in nur einem Schritt eine Fest/Fest/Fl{\"u}ssig-Trennung erzielen, was zu einer erheblichen Zeit- und Kostenersparnis im Downstreaming f{\"u}hrt. Dennoch steht ihr industrieller Einsatz noch aus, was u. a. am Mangel an Analysenmethoden liegt, um die HGMS quantifizierbar zu machen. Gerade in der Pharmaproduktion werden Prozesse gebraucht, die gem{\"a}ß den einschl{\"a}gigen Vorschriften (cGMP) validiert und deren verfahrenstechnische Anlagenteile qualifiziert werden k{\"o}nnen. Die Schwierigkeit ist die Messung der magnetischen Mikrosorbentien in der Suspension, in der auch Zellen oder Zelltr{\"u}mmer vorliegen. Im Rahmen eines Forschungsprojektes im „Zentralen Innovationsprogramm Mittelstand" des BMWi wurden verschiedene Analysenmethoden untersucht. Die Durchflusszytometrie erm{\"o}glicht eine Charakterisierung von Partikeln und eine simultane quantitative Messung. Durch die multiparametrige Messung kann zwischen Zellen, Zelltr{\"u}mmern und Magnetpartikeln unterschieden werden. Die At-line-Einbindung des Durchflusszytometers ist durch den Einsatz einer externen Pumpe m{\"o}glich. {\"U}ber eine automatisierte Messwertanalyse kann der HGMS-Prozess mittels der Durchflusszytometrie gesteuert werden.}, language = {de} } @misc{TippkoetterZhangPothetal.2010, author = {Tippk{\"o}tter, Nils and Zhang, M. and Poth, S. and Ulber, Roland}, title = {Enzymatische Lignindegradierung unter Einsatz eines Optimierungsalgorithmus}, series = {Chemie Ingenieur Technik}, volume = {82}, journal = {Chemie Ingenieur Technik}, number = {9}, publisher = {Wiley-VCH}, address = {Weinheim}, issn = {0009-286X}, doi = {10.1002/cite.201050707}, pages = {1601 -- 1602}, year = {2010}, abstract = {Lignine bestehen aus einem hochgradig vernetzten Polymer phenolischer Grundeinheiten. Diese Verbindungen sind eine Quelle vielversprechender chemischer Grundbausteine. Auch die enzymatische Modifikation der Materialeigenschaften des Lignins ist f{\"u}r dessen Anwendung von Interesse. Aufgrund der verschiedenen Bindungstypen im Lignin ist eine Auftrennung mit nur einem Enzym unwahrscheinlich. Vielmehr sind verschiedene mediatorgest{\"u}tzte Reaktionen notwendig. Pilze, wie z.B. T. versicolor, nutzen Enzymkombinationen zum Aufschluss des Lignins. Hierbei kommen Laccase, Ligninperoxidase und Manganperoxidase zum Einsatz. Die optimale Kombination der Enzyme und ihrer Mediatoren bzw. Stabilisatoren ist Ziel der Untersuchungen. Aufgrund der großen Parameteranzahl wurde ein genetischer Algorithmus eingesetzt. Als Versuchsparameter wurden gew{\"a}hlt: die Verh{\"a}ltnisse der Enzyme, Ligninmasse, Konzentrationen an Eisen-, Mangan-, Oxalat-Ionen, ABTS, Violurs{\"a}ure und H₂O₂. Somit werden elf Parameter simultan optimiert. Als Algorithmus wurde ein Programm mit variabler Genkodierung entwickelt. Die Umsetzung des Lignins wird dabei {\"u}ber den verfolgt. Zurzeit ist ein enzymatischer Umsatz von 12\% m{\"o}glich. Als Referenz wurde eine chemische Lignindegradierung mit einem Umsatzvon 37\% etabliert. Die sechs Generationen des Algorithmus zeigen eine Kongruenz der Enzymkonzentrationen von LiP, MnP und VeP, w{\"a}hrend Laccase keinen Einfluss hat. Des Weiteren beeinflussen die Konzentrationen von Mangan und Oxalat die Umsetzung, w{\"a}hrend die Variation von ABTS- und H₂O₂ nur eine geringe Auswirkung hat.}, language = {de} } @article{HengsbachEngelCwienczeketal.2023, author = {Hengsbach, Jan-Niklas and Engel, Mareike and Cwienczek, Marcel and Stiefelmaier, Judith and Tippk{\"o}tter, Nils and Ulber, Roland}, title = {Scalable unseparated bioelectrochemical reactors by using a carbon fiber brush as stirrer and working electrode}, series = {ChemElectroChem}, volume = {10}, journal = {ChemElectroChem}, number = {21}, publisher = {Wiley-VCH}, address = {Weinheim}, issn = {2196-0216}, doi = {10.1002/celc.202300440}, pages = {9 Seiten}, year = {2023}, abstract = {The concept of energy conversion into platform chemicals using bioelectrochemical systems (BES) has gained increasing attention in recent years, as the technology simultaneously provides an opportunity for sustainable chemical production and tackles the challenge of Power-to-X technologies. There are many approaches to realize the industrial scale of BES. One concept is to equip standard bioreactors with static electrodes. However, large installations resulted in a negative influence on various reactor parameters. In this study, we present a new single-chamber BES based on a stirred tank reactor in which the stirrer was replaced by a carbon fiber brush, performing the functions of the working electrode and the stirrer. The reactor is characterized in abiotic studies and electro-fermentations with Clostridium acetobutylicum. Compared to standard reactors an increase in butanol production of 20.14±3.66 \% shows that the new BES can be efficiently used for bioelectrochemical processes.}, language = {en} } @misc{TippkoetterUlber2012, author = {Tippk{\"o}tter, Nils and Ulber, Roland}, title = {Rezension zu: Encyclopedia of Industrial Biotechnology, Vol. 1-7. By MC Flickinger.}, series = {Chemie Ingenieur Technik}, volume = {6}, journal = {Chemie Ingenieur Technik}, number = {84}, publisher = {Wiley-VCH}, address = {Weinheim}, issn = {0009-286X}, doi = {10.1002/cite.201290052}, pages = {936}, year = {2012}, language = {en} } @misc{CapitainLukebaUlberetal.2018, author = {Capitain, C. C. and Lukeba, L. and Ulber, Roland and Tippk{\"o}tter, Nils}, title = {Biomimetische Klebstoffe aus Organosolv-Lignin}, series = {Chemie Ingenieur Technik}, volume = {90}, journal = {Chemie Ingenieur Technik}, number = {9}, publisher = {Wiley-VCH}, address = {Weinheim}, issn = {0009-286X}, doi = {10.1002/cite.201855076}, pages = {1167}, year = {2018}, abstract = {Aufgrund von EU-Regularien und Umweltinitiativen w{\"a}chst der Markt f{\"u}r nachhaltige und abbaubare Klebstoffe stetig. Organosolv (OS)-Lignin ist ein kommerziell wenig ertragreicher Nebenstrom der Lignocellulose-Bioraffinerie. Durch das "Nachahmen" der Adh{\"a}sionseigenschaften mit strukturverwandten Muschel-Aminos{\"a}uren soll OS-Lignin in einen starkes, vollst{\"a}ndig biobasiertes Adh{\"a}siv umgewandelt werden. Funktionsweisend f{\"u}r die Adh{\"a}sion des Muschelklebstoffes ist die Catecholgruppe der Aminos{\"a}ure L-DOPA. Die laccase-katalysierte Polymerisationsreaktion von Lignin und L-DOPA ist schwierig zu kontrollieren, da L-DOPA eine Ringschlussreaktion eingeht. Stattdessen wurde eine zweistufige Reaktion mit einem Diamin als Ankermolek{\"u}l etabliert. Die Catecholgruppe, die im zweiten Schritt enzymatisch an das Lignin-Amin gebunden wird, kann durch Komplexbildung mit Fe(III)-Ionen sowohl zur Adh{\"a}sion als auch zur Koh{\"a}sion des Klebstoffes beitragen. Der Lignin-Catechol-Klebstoff ist frei von petrochemischen Chemikalien und biologisch abbaubar. In ersten Stirnzugversuchen konnte eine Haftkraft von 0,3 MPa erreicht werden.}, language = {de} } @misc{TippkoetterStaubSohlingetal.2012, author = {Tippk{\"o}tter, Nils and Staub, C. and Sohling, U. and Ruf, N. and Ulber, Roland}, title = {Adsorptive Aufreinigung von Molkeproteinen}, series = {Chemie Ingenieur Technik}, volume = {84}, journal = {Chemie Ingenieur Technik}, number = {8}, publisher = {Wiley-VCH}, address = {Weinheim}, issn = {0009-286X}, doi = {10.1002/cite.201250395}, pages = {1285}, year = {2012}, abstract = {In der Molkeverarbeitung dominieren Membranfiltrationsverfahren die Prozessf{\"u}hrung. Hierbei werden {\"u}blicherweise Aufkonzentrierungen der Proteine und deren Trennung von dem Milchzucker Lactose durchgef{\"u}hrt. Der Prozess der adsorptiven Aufreinigung soll als kosteng{\"u}nstige Alternative zu den bisher gebr{\"a}uchlichen Verfahren dienen. Weiterhin er{\"o}ffnet sich durch das Verfahren die M{\"o}glichkeit, einzelne Proteinfraktionen w{\"a}hrend der Verarbeitung anzureichern. Als Proteinquellen wurden f{\"u}r die Untersuchungen Modellproteine, L{\"o}sungen aus Molkenproteinisolat, D{\"u}nnmolke und Molkekonzentrat verwendet. Die Eignung zur Proteinbindung wurden an Tonmaterialien, Silicaten und y-Aluminiumoxiden in Pulverform, in Form von Granulaten sowie Extrudaten als auch sph{\"a}rischen Partikeln {\"u}berpr{\"u}ft. Adsorbentien aus Bentonit/Silica und c-Aluminiumoxid k{\"o}nnen sowohl a-Lactalbumin (aLA) als auch b-Lactoglobulin (bLG) binden, wohingegen Materialien aus Siliciumoxid lediglich ein starkes Adsorptionsverhalten gegen{\"u}ber bLG zeigen. Mischmaterialien aus Siliciumoxid und a-Aluminiumoxid zeigen dasselbe Verhalten wie Materialien aus Siliciumoxid, weisen jedoch eine geringere Kapazit{\"a}t auf. Die Materialen wurden hinsichtlich ihres Einsatzes in chromatographischen Verfahren und Batch-Prozessen untersucht und ein Prozessentwurf f{\"u}r einen zweistufigen Batch-Prozess im R{\"u}hrkessel erarbeitet.}, language = {de} } @misc{PothMonzonTippkoetteretal.2009, author = {Poth, S. and Monzon, M. and Tippk{\"o}tter, Nils and Ulber, Roland}, title = {Fermentation von Hydrolysaten aus Lignocellulose}, series = {Chemie Ingenieur Technik}, volume = {81}, journal = {Chemie Ingenieur Technik}, number = {8}, publisher = {Wiley-VCH}, address = {Weinheim}, issn = {0009-286X}, doi = {10.1002/cite.200950243}, pages = {1220}, year = {2009}, abstract = {Die {\"o}konomische Abh{\"a}ngigkeit von fossilen Brennstoffen und der klimatische Wandel durch die Nutzung dieser haben zu einer intensiven Suche nach erneuerbaren Rohstoffen f{\"u}r die Produktion von Chemikalien und Treibstoffen gef{\"u}hrt. Ein viel versprechender Rohstoff in diesem Zusammenhang sind Zucker, die mittels enzymatischer Hydrolyse aus Lignocellulose gewonnen werden k{\"o}nnen. Die Fermentation erfolgt mit Cellulose- bzw. Hemicellulose-Fraktionen, welche durch thermo-chemische Vorbehandlung von Holz gewonnen und anschließend enzymatisch hydrolysiert werden. Die in den Hydrolysaten enthaltenen Zuckermonomere dienen als Kohlenstoffquelle f{\"u}r die Produktion von Ethanol. Da sowohl Glucose als auch Xylose in den unterschiedlichen Fraktionen enthalten sind, wird zur Umsetzung dieser eine Co-Fermentation zweier Hefen durchgef{\"u}hrt. Im Rahmen der Optimierung dieser Fermentationen werden neben der Erg{\"a}nzung der Hydrolysate durch notwendige Salze auch Verfahrenweisen wie Fed-Batch-Fermentationen untersucht. Ein weiterer interessanter Ansatz, welcher in diesem Rahmen gepr{\"u}ft wird, ist die enzymatische Hydrolyse der Lignocellulose-Fraktionen und die simultane Fermentation der dabei entstehenden Zucker in einem Schritt. Des Weiteren wurde die Eignung der Hydrolysate f{\"u}r die Biomasseproduktion anderer Mikroorganismen wie Escherichia coli getestet.}, language = {de} } @misc{TippkoetterDuweRaisetal.2014, author = {Tippk{\"o}tter, Nils and Duwe, Anna and Rais, Dominik and Zibek, Susanne and Zorn, H.}, title = {Optimierung und Scale-up der enzymatischen Hydrolyse inkl. Ligninabbau}, series = {Chemie Ingenieur Technik}, volume = {86}, journal = {Chemie Ingenieur Technik}, number = {9}, publisher = {Wiley-VCH}, address = {Weinheim}, issn = {0009-286X}, doi = {10.1002/cite.201450287}, pages = {1515}, year = {2014}, abstract = {Prim{\"a}re Ziele der Hydrolyse pflanzlicher nachwachsender Rohstoffe sind m{\"o}glichst hohe Zuckerkonzentrationen f{\"u}r nachfolgende Fermentationen und eine Maximierung der Produktivit{\"a}t. Zur Optimierung dieser Prozesse wird Organosolv-aufgeschlossene Buchenholz-Cellulose verwendet. Die Hydrolyse des Faserstoffes erfolgt mithilfe von Novozymes CTec2-Enzymen. Die Hydrolysen konnten durch neue R{\"u}hrerelemente auf einen Maßstab von 1000 L {\"u}bertragen werden. Dabei konnten maximale Ausbeuten (g Glucose g -1 Glucose im Faserstoff) bis 81 g g - 1 und Konzentrationen von 152 g L -1 erreicht werden. Zurzeit k{\"o}nnen unter Einsatz eines Feststoffreaktors Cellulosefasern in einer Konzentration bis 400 g L -1 enzymatisch hydrolysiert werden. Die cellulolytischen Enzyme stoßen bei hohen Feststoffkonzentrationen an ihre Grenzen. Mit steigendem Feststoffgehalt nimmt die Hydrolyseausbeute ab. Ein Ansatz zur Steigerung der Effizienz ist der Einsatz ligninolytischer Enzyme, die Ligninreste an der Organosolv-Cellulose aufschließen k{\"o}nnen. Eine solche Verbesserung der Zug{\"a}nglichkeit f{\"u}r cellulolytische Enzyme an ihr Substrat wurde durch Kultur{\"u}berst{\"a}nde verschiedener ligninolytischer Pilze erreicht. Mit Kultur{\"u}berst{\"a}nden von Stereum sp. sind Steigerungen der Glucoseausbeuten um bis zu 30 \% m{\"o}glich.}, language = {de} } @article{GraesslRenzHezeletal.2013, author = {Gr{\"a}ßl, Andreas and Renz, Wolfgang and Hezel, Fabian and Dieringer, Matthias A. and Winter, Lukas and {\"O}zerdem, Celal and Rieger, Jan and Kellmann, Peter and Santoro, Davide and Lindel, Tomasz D. and Frauenrath, Tobias and Pfeiffer, Harald and Niendorf, Thoralf}, title = {Modular 32-channel transceiver coil array for cardiac MRI at 7.0T}, series = {Magnetic Resonance in Medicine}, volume = {72}, journal = {Magnetic Resonance in Medicine}, number = {1}, publisher = {Wiley-Liss}, address = {New York}, issn = {1522-2594}, doi = {10.1002/mrm.24903}, pages = {276 -- 290}, year = {2013}, abstract = {Purpose To design and evaluate a modular transceiver coil array with 32 independent channels for cardiac MRI at 7.0T. Methods The modular coil array comprises eight independent building blocks, each containing four transceiver loop elements. Numerical simulations were used for B1+ field homogenization and radiofrequency (RF) safety validation. RF characteristics were examined in a phantom study. The array's suitability for accelerated high spatial resolution two-dimensional (2D) FLASH CINE imaging of the heart was examined in a volunteer study. Results Transmission field adjustments and RF characteristics were found to be suitable for the volunteer study. The signal-to-noise intrinsic to 7.0T together with the coil performance afforded a spatial resolution of 1.1 × 1.1 × 2.5 mm3 for 2D CINE FLASH MRI, which is by a factor of 6 superior to standardized CINE protocols used in clinical practice at 1.5T. The 32-channel transceiver array supports one-dimensional acceleration factors of up to R = 4 without impairing image quality significantly. Conclusion The modular 32-channel transceiver cardiac array supports accelerated and high spatial resolution cardiac MRI. The array is compatible with multichannel transmission and provides a technological basis for future clinical assessment of parallel transmission techniques at 7.0T.}, language = {en} } @article{BerndtKlostermeyerZahn1972, author = {Berndt, Heinz and Klostermeyer, Henning and Zahn, Helmut}, title = {Zur Synthese monomerer cyclischer Cystinpeptidderivate, I : Synthese der Sequenz A 6-9 des Schafinsulins als Cyclocystinylderivat}, series = {Justus Liebigs Annalen der Chemie}, volume = {759}, journal = {Justus Liebigs Annalen der Chemie}, number = {1}, publisher = {Wiley-VCH}, address = {Weinheim}, issn = {1099-0690}, doi = {10.1002/jlac.19727590109}, pages = {114 -- 120}, year = {1972}, abstract = {Es wird die Synthese der Sequenz A 6-9 des Schafinsulins in der gesch{\"u}tzten Form Boc-Cys-Cys-Ala-Gly-OBuᵗ (5) sowie das Verhalten dieses monomeren cyclischen Cystinpeptidderivates gegen{\"u}ber den in der Peptidchemie gebr{\"a}uchlichen Reagenzien Bortrifluorid/Eisessig, Tri{\"a}thylamin und Hydrazinhydrat beschrieben.}, language = {de} } @misc{TippkoetterMoehring2014, author = {Tippk{\"o}tter, Nils and M{\"o}hring, S.}, title = {Nutzung von F{\"a}ulepilzen f{\"u}r die selektive Gewinnung von Cellulose und Lignin aus nicht vorbehandelter lignocellulosehaltiger Biomasse}, series = {Chemie Ingenieur Technik}, volume = {86}, journal = {Chemie Ingenieur Technik}, number = {9}, publisher = {Wiley-VCH}, address = {Weinheim}, issn = {0009-286X}, doi = {10.1002/cite.201450353}, pages = {1385}, year = {2014}, abstract = {Einige Arten der Braun- und Weißf{\"a}ulepilze sind in der Lage, selektiv entweder Lignin oder Cellulose im Holz abzubauen. Diese Pilze k{\"o}nnen f{\"u}r eine energiesparende Vorbehandlung lignocellulosehaltiger Biomasse f{\"u}r Bioraffinerien genutzt werden, ohne auf technisch aufw{\"a}ndige Aufschlussapparate zur{\"u}ckgreifen zu m{\"u}ssen. Weißf{\"a}ulepilze bauen bevorzugt Lignin ab, wodurch die verbleibende Cellulose leichter f{\"u}r enzymatische Hydrolysen in das Monosaccharid Glucose zug{\"a}nglich wird. Braunf{\"a}ulepilze bauen dagegen Cellulose und Hemicellulose ab. Die Auswirkungen der Behandlung von Weizenstroh mit verschiedenen Pilzarten werden zurzeit untersucht. Dabei werden die Ver{\"a}nderung der enzymatischen Hydrolysierbarkeit des Substrats sowie die gebildeten Ligninderivate bestimmt. Detaillierte Betrachtungen der Biomassever{\"a}nderung werden mithilfe spezifischer F{\"a}rbemethoden durchgef{\"u}hrt, durch die morphologische Ver{\"a}nderungen der Pflanzengewebe in der 3D-Lichtmikroskopie dargestellt werden k{\"o}nnen.}, language = {de} } @misc{PasteurLudwigTippkoetteretal.2010, author = {Pasteur, A. and Ludwig, B. and Tippk{\"o}tter, Nils and Diller, R. and Kampeis, P. and Ulber, Roland}, title = {Aufarbeitung von β-Lactamantibiotika mittels selektiver, magnetischer Adsorbermaterialien}, series = {Chemie Ingenieur Technik}, volume = {82}, journal = {Chemie Ingenieur Technik}, number = {9}, publisher = {Wiley-VCH}, address = {Weinheim}, doi = {10.1002/cite.201050270}, pages = {1587}, year = {2010}, abstract = {b-Lactame geh{\"o}ren zu den wirkungsvollsten Antibiotika, jedoch lassen sich viele nur schwierig fermentativ erzeugen. Ein Problem bei der fermentativen Produktion ist die Hydrolyse des Lactamrings im w{\"a}ssrigen Milieu. Das Ziel des von der DBU gef{\"o}rderten Projekts ist die selektive In-situ-Adsorption der b-Lactamantibiotika unter anschließender magnetischer Separation. Durch die Isolation im Hochgradientenmagnetseparator (HGMS) ist eine Fest-fest-fl{\"u}ssig-Trennung und somit ein erheblicher Zeitgewinn im Downstreamprozess m{\"o}glich. Zus{\"a}tzlich kommt es zur Einsparung an L{\"o}sungsmittel und Energie, was neben Reduzierung der Antibiotikahydrolyse auch in {\"o}kologischer Hinsicht einen interessanten Aspekt darstellt. Als Tr{\"a}germaterial f{\"u}r die Adsorbermatrix werden magnetisierbare Eisenoxidpartikel eingesetzt, die in einer Silikamatrix eingebettet sind. Diese Adsorber sollen auf Selektivit{\"a}t in Wasser und verschiedenen Medien getestet werden. Zus{\"a}tzlich werden die Abbauprodukte des b-Lactams analysiert, um eine Aussage {\"u}ber die Stabilisierung des Antibiotikums durch die selektiven Adsorber treffen zu k{\"o}nnen. Diese Ergebnisse werden mit kommerziell erh{\"a}ltlichen Adsorbern verglichen. Die Aufreinigung der Antibiotika soll direkt aus der Fermentationsbr{\"u}he erfolgen. Um die Trennung der magnetischen, selektiven Adsorber von der Biomasse zu gew{\"a}hrleisten, soll der HGMS in die Fermentation integriert werden. Das filament{\"o}se Wachstum des Mikroorganismus erfordert eine Neuauslegung der Filtermatrix.}, language = {de} } @article{JildehOberlaenderKirchneretal.2018, author = {Jildeh, Zaid B. and Oberl{\"a}nder, Jan and Kirchner, Patrick and Keusgen, Michael and Wagner, Patrick H. and Sch{\"o}ning, Michael Josef}, title = {Experimental and Numerical Analyzes of a Sensor Based on Interdigitated Electrodes for Studying Microbiological Alterations}, series = {physica status solidi (a): applications and materials science}, volume = {215}, journal = {physica status solidi (a): applications and materials science}, number = {15}, publisher = {Wiley-VCH}, address = {Weinheim}, issn = {1862-6319}, doi = {10.1002/pssa.201700920}, pages = {Artikel 1700920}, year = {2018}, abstract = {In this work, a cell-based biosensor to evaluate the sterilization efficacy of hydrogen peroxide vapor sterilization processes is characterized. The transducer of the biosensor is based on interdigitated gold electrodes fabricated on an inert glass substrate. Impedance spectroscopy is applied to evaluate the sensor behavior and the alteration of test microorganisms due to the sterilization process. These alterations are related to changes in relative permittivity and electrical conductivity of the bacterial spores. Sensor measurements are conducted with and without bacterial spores (Bacillus atrophaeus), as well as after an industrial sterilization protocol. Equivalent two-dimensional numerical models based on finite element method of the periodic finger structures of the interdigitated gold electrodes are designed and validated using COMSOL® Multiphysics software by the application of known dielectric properties. The validated models are used to compute the electrical properties at different sensor states (blank, loaded with spores, and after sterilization). As a final result, we will derive and tabulate the frequency-dependent electrical parameters of the spore layer using a novel model that combines experimental data with numerical optimization techniques.}, language = {en} } @misc{HeringUlberTippkoetter2014, author = {Hering, T. and Ulber, Roland and Tippk{\"o}tter, Nils}, title = {Aktiver und passiver antimikrobieller Oberfl{\"a}chenschutz durch funktionalisierte Mikropartikel}, series = {Chemie Ingenieur Technik}, volume = {9}, journal = {Chemie Ingenieur Technik}, number = {86}, publisher = {Wiley-VCH}, address = {Weinheim}, issn = {0009-286X}, doi = {10.1002/cite.201450264}, pages = {1474 -- 1475}, year = {2014}, abstract = {Mikrobielle Verunreinigungen von Oberfl{\"a}chen in technischen und medizinischen Systemen sind allgegenw{\"a}rtig. Sie basieren {\"u}blicherweise auf adsorptiven Oberfl{\"a}chenbindungen organischer Komponenten (Proteine und Fette) oder Membrankomponenten aerogener sowie wassergebundener Mikroorganismen. In laufenden Forschungsarbeiten wird eine aktive sowie passive Biomodifikation von Oberfl{\"a}chen zu deren Schutz vor Adsorption von Proteinen und Mikroorganismen verfolgt. Der antimikrobielle Schutz soll dabei sowohl durch die Mikrostrukturierung bzw. Rauheitsanpassung der Oberfl{\"a}chen durch deren Beschichtung mit Mikro-und Nanopartikeln erfolgen. Ferner werden antimikrobielle Enzyme und funktionelle Gruppen auf den Mikropartikeln gebunden, um den Oberfl{\"a}chenschutz zu verst{\"a}rken. In ersten Versuchen wurden quart{\"a}re Ammoniumverbindungen auf eigens synthetisierten superparamagnetischen Eisenoxid-Nanopartikeln (Durchmesser 10 - 30 nm) immobilisiert und die wachstumshemmende Wirkung untersucht. Erste Ergebnisse zeigten, dass eine Konzentration von 10 mg mL⁻¹ der Ammoniumverbindung in einer Wachstumshemmung des verwendeten Gram-negativen Modell-Mikroorganismus E. coli GFPmut2 resultiert. Zurzeit werden synergistisch wirkende Kombinationen von Partikeln mit Proteasen, quart{\"a}ren Ammoniumverbindungen, hydrophoben Oberfl{\"a}chen und mikrostrukturierten Oberfl{\"a}chen als antimikrobieller Schutz untersucht.}, language = {de} } @misc{DuweSchlegelTippkoetteretal.2014, author = {Duwe, A. and Schlegel, C. and Tippk{\"o}tter, Nils and Ulber, Roland}, title = {Sequentielle Extraktion von Cellulose zur effizienten Nutzung der Stoffstr{\"o}me in der Holzbioraffinerie}, series = {Chemie Ingenieur Technik}, volume = {86}, journal = {Chemie Ingenieur Technik}, number = {9}, publisher = {Wiley-VCH}, address = {Weinheim}, issn = {0009-286X}, doi = {10.1002/cite.201450308}, pages = {1400}, year = {2014}, abstract = {In der Reihe der nachwachsenden Rohstoffe besitzt Holz als erneuerbare und umweltfreundliche Ressource ein großes Potenzial. {\"U}ber 11 Mio. ha Holz, das laut der Fachagentur f{\"u}r nachwachsende Rohstoffe (FNR) auch f{\"u}r industrielle Zwecke genutzt werden kann, wuchsen im Jahr 2013 allein auf bundesdeutscher Fl{\"a}che. 56,8 Mio. m³ j{\"a}hrlicher Holzeinschlag in den letzten zehn Jahren wurde zu knapp der H{\"a}lfte stofflich und der Rest energetisch verwertet. Im Rahmen dieser Arbeit konnte auf der Basis vom Holz der Buche, die nach Fichte und Kiefer die dritth{\"a}ufigste Baumart in Deutschland ist und 15\% der deutschen Waldfl{\"a}che ausmacht, die Fraktionierung der polymeren Hauptbestandteile mit niedrigem energetischen Einsatz erreicht werden. Hierbei werden in einem nachgeschalteten Extraktionsprozess die beiden Komponenten Hemicellulose und Lignin in fl{\"u}ssiger Form von der finalen festen Cellulosefraktion abgetrennt. Die Extraktion der Hemicellulose erfolgt durch eine Liquid Hot Water (LHW)-Behandlung. Untersucht wird der katalytische Zusatz anorganischer S{\"a}uren wie H₃PO₄ und H₂SO₄. Im Hinblick auf die weitere Verwertung von Lignin zu aromatischen Synthesebausteinen kommt die Organosolv-Extraktion mit einem Ethanol/Wasser-Gemisch zum Einsatz. Von Vorteil ist die weitere Verwendung beider Stoffstr{\"o}me ohne F{\"a}llungsschritt und nachteiliger Verd{\"u}nnung der Hemicellulose.}, language = {en} } @incollection{HahnKellyMuffleretal.2011, author = {Hahn, Thomas and Kelly, Svenja and Muffler, Kai and Tippk{\"o}tter, Nils and Ulber, Roland}, title = {Extraction of lignocellulose and algae for the production of bulk and fine chemicals}, series = {Industrial scale natural products extraction}, booktitle = {Industrial scale natural products extraction}, editor = {Hans-J{\"o}rg, Bart and Pilz, Stephan}, publisher = {Wiley-VCH}, address = {Weinheim}, isbn = {978-3-527-32504-7 (Print)}, doi = {10.1002/9783527635122}, pages = {221 -- 245}, year = {2011}, language = {en} } @misc{HeringUlberTippkoetter2016, author = {Hering, T. and Ulber, Roland and Tippk{\"o}tter, Nils}, title = {Antimikrobielle Oberfl{\"a}chenmodifikation durch Mikropartikel}, series = {Chemie Ingenieur Technik}, volume = {88}, journal = {Chemie Ingenieur Technik}, number = {9}, publisher = {Wiley-VCH}, address = {Weinheim}, doi = {10.1002/cite.201650084}, pages = {1302}, year = {2016}, abstract = {Die Ausbildung von Biofilmen in technischen Anlagen, wie z. B. K{\"u}hlkreisl{\"a}ufen, Wasseraufbereitungssystemen und Bioreaktoren, f{\"u}hren zu Materialsch{\"a}den (Biofouling) und stark erh{\"o}htem Energieaufwand. Im Rahmen der aktuellen Forschungsarbeiten erfolgen aktive sowie passive Bio-Modifikationen auf funktionalisierten magnetischen Mikropartikelober-fl{\"a}chen. Um die verschiedenen funktionalisierten magnetischen Mikropartikel zu analysieren und ihre antimikrobielle Wirkung zu testen, wird der Einsatz einer 3D-gedruckten, magnetischen Plattform f{\"u}r ein Fluoreszenz-basiertes Screening-System untersucht. F{\"u}r den Oberfl{\"a}chenschutz wurden verschiedene, antimikrobiell funktionalisierte Partikelkombinationen mit dem Mikroorganismus Escherichia coli GFPmut2 in Bezug auf aktiven Oberfl{\"a}chenschutz verglichen. Um die antimikrobielle Oberfl{\"a}cheneffekte von synergistischen Kombinationen unterschiedlich funktionalisierter Partikel zu bestimmen, werden Oberfl{\"a}chen einem Magnetfeld ausgesetzt, das die Mikropartikel als definierte Schicht auf ihnen zur{\"u}ck h{\"a}lt. Diese modifizierten Oberfl{\"a}chen k{\"o}nnen sowohl durch Fluoreszenzspektroskopie als auch -mikroskopie analysiert werden.}, language = {de} } @misc{EngelTippkoetter2016, author = {Engel, M. and Tippk{\"o}tter, Nils}, title = {Einfluss eines Phenazin-Mediators und elektrischen Potenzials auf die Aceton-Butanol-Ethanol-Fermentation}, series = {Chemie Ingenieur Technik}, volume = {88}, journal = {Chemie Ingenieur Technik}, number = {9}, publisher = {Wiley-VCH}, address = {Weinheim}, issn = {0009-286X}, doi = {10.1002/cite.201650105}, pages = {1254}, year = {2016}, abstract = {In den letzten Jahren haben nachhaltige, biotechnologische Prozesse zunehmend an Bedeutung gewonnen. Die Aceton-Butanol-Ethanol-Fermentation (ABE-Fermentation) mit dem anaeroben Bakterium Clostridium acetobutylicum zur Gewinnung von Biobutanol k{\"o}nnte in diesem Zusammenhang eine M{\"o}glichkeit der nachhaltigen Kraftstoffproduktion darstellen. In dieser Arbeit wird der Einfluss zus{\"a}tzlich verf{\"u}gbarer Elektronen durch den Einsatz des Phenazin-Farbstoffs Neutralrot als Redoxmediator sowie das Anlegen eines elektrischen Potenzials w{\"a}hrend der ABE-Fermentation untersucht. Es wird gezeigt, dass das Neutralrot keinen Einfluss auf die Leerlaufspannung von ca. 500 mV vs. Ag/AgCl w{\"a}hrend der Fermentation hat. Der Mediator bewirkt allerdings eine fr{\"u}here Butanolbildung sowie h{\"o}here Butanolkonzentrationen. Wird zudem die Mediatorkonzentration von 125 mM auf 250 mM angehoben, wird dabei auch die maximale Butanolkonzentration um 36 \% ± 1,8 \% innerhalb von28 Stunden gesteigert.}, language = {de} } @misc{SiekerTippkoetterUlber2010, author = {Sieker, T. and Tippk{\"o}tter, Nils and Ulber, Roland}, title = {Simultane Vorbehandlung, Hydrolyse und Fermentation bei der Nutzung von gr{\"u}ner Biomasse zur Produktion von Bioethanol}, series = {Chemie Ingenieur Technik}, volume = {82}, journal = {Chemie Ingenieur Technik}, number = {9}, publisher = {Wiley-VCH}, address = {Weinheim}, issn = {0009-286X}, doi = {10.1002/cite.201050319}, pages = {1601}, year = {2010}, abstract = {Gr{\"a}ser sind in der Lage, einen großen Teil der f{\"u}r eine biobasierte Wirtschaft ben{\"o}tigten Biomasse zur Verf{\"u}gung zu stellen. Wie bei anderen lignocellulosehaltigen nachwachsenden Rohstoffen erfordert die Verwertung der im Gras enthaltenen Polysaccharide einen mehrstufigen Prozess aus Vorbehandlung, Hydrolyse und Fermentation. In Gr{\"a}sern ist die Hemicellulose mitP henolcarbons{\"a}uren wie Ferula- und p-Coumars{\"a}ure verestert, die die enzymatische Hydrolyse der Cellulose und Hemicellulose ebenso effektiv behindern wie Lignin. Anders als bei holzigen Rohstoffen erm{\"o}glicht dieser Aufbau aber eine enzymatische Vorbehandlung, mit der die Phenolcarbons{\"a}uren abgespalten werden k{\"o}nnen. Da die bei der Vorbehandlung eingesetzten Enzyme in ihrer nat{\"u}rlichen Funktion synergistisch mit cellulytischen Enzymen zusammenarbeiten, besitzen sie {\"a}hnliche Optima wie die f{\"u}r die Hydrolyse der Polysaccharide eingesetzten Cellulasen und Hemicellulasen. Diese Eigenschaft erm{\"o}glicht die Integration von Vorbehandlung und Hydrolyse in einem einzigen Verfahrensschritt. Durch die Einf{\"u}hrung der enzymatischen Vorbehandlung konnte das in der Literatur bekannte SSF-Verfahren f{\"u}r die Herstellung von Ethanol aus Gr{\"a}sern um die Vorbehandlungsstufe erweitert werden. Das so realisierte simultaneous pretreatment, saccharification and fermentation (SPSF)-Verfahren stellt eine vollst{\"a}ndige Integration der drei f{\"u}r die Nutzung von Lignocellulose n{\"o}tigen Verfahrensschritte in der gr{\"u}nen Bioraffinerie dar.}, language = {de} } @article{AlKaidyDuweHusteretal.2014, author = {Al-Kaidy, Huschyar and Duwe, Anna and Huster, Manuel and Muffler, Kai and Schlegel, Christin and Sieker, Tim and Stadtm{\"u}ller, Ralf and Tippk{\"o}tter, Nils and Ulber, Roland}, title = {Biotechnologie und Bioverfahrenstechnik - Vom ersten Ullmanns Artikel bis hin zu aktuellen Forschungsthemen}, series = {Chemie Ingenieur Technik}, volume = {86}, journal = {Chemie Ingenieur Technik}, number = {12}, publisher = {Wiley-VCH}, address = {Weinheim}, issn = {0009-286X}, doi = {10.1002/cite.201400083}, pages = {2215 -- 2225}, year = {2014}, abstract = {Biotechnologie und die mit ihr verbundenen technischen Prozesse pr{\"a}gen seit Jahrtausenden die Entwicklung der Menschheit. Ausgehend von empirischen Verfahren, insbesondere zur Herstellung von Lebensmitteln und t{\"a}glichen Gebrauchsg{\"u}tern, haben sich diese Disziplinen zu einem der innovativsten Zukunftsfelder entwickelt. Durch das immer detailliertere Verst{\"a}ndnis zellul{\"a}rer Vorg{\"a}nge k{\"o}nnen mittlerweile Produktionsst{\"a}mme gezielt optimiert werden. Im Zusammenspiel mit moderner Prozesstechnik k{\"o}nnen so eine Vielzahl von Bulk- und Feinchemikalien sowie Pharmazeutika effizient hergestellt werden. In diesem Artikel werden exemplarisch einige der aktuellen Trends vorgestellt.}, language = {de} } @article{KarschuckSchmidtAchtsnichtetal.2023, author = {Karschuck, Tobias and Schmidt, Stefan and Achtsnicht, Stefan and Poghossian, Arshak and Wagner, Patrick and Sch{\"o}ning, Michael Josef}, title = {Multiplexing system for automated characterization of a capacitive field-effect sensor array}, series = {Physica Status Solidi A}, volume = {220}, journal = {Physica Status Solidi A}, number = {22}, publisher = {Wiley-VCH}, address = {Weinheim}, issn = {1862-6300 (Print)}, doi = {10.1002/pssa.202300265}, pages = {7 Seiten}, year = {2023}, abstract = {In comparison to single-analyte devices, multiplexed systems for a multianalyte detection offer a reduced assay time and sample volume, low cost, and high throughput. Herein, a multiplexing platform for an automated quasi-simultaneous characterization of multiple (up to 16) capacitive field-effect sensors by the capacitive-voltage (C-V) and the constant-capacitance (ConCap) mode is presented. The sensors are mounted in a newly designed multicell arrangement with one common reference electrode and are electrically connected to the impedance analyzer via the base station. A Python script for the automated characterization of the sensors executes the user-defined measurement protocol. The developed multiplexing system is tested for pH measurements and the label-free detection of ligand-stabilized, charged gold nanoparticles.}, language = {en} } @misc{PothMonzonTippkoetteretal.2010, author = {Poth, S. and Monzon, M. and Tippk{\"o}tter, Nils and Ulber, Roland}, title = {Lignocellulose-Bioraffinerie: Simultane Verzuckerung und Fermentation}, series = {Chemie Ingenieur Technik}, volume = {82}, journal = {Chemie Ingenieur Technik}, number = {9}, publisher = {Wiley-VCH}, address = {Weinheim}, doi = {10.1002/cite.201050360}, pages = {1568}, year = {2010}, abstract = {Die am h{\"a}ufigsten genutzten Rohstoffe f{\"u}r die Produktion von Treibstoffen und Chemikalien sind fossilen Ursprungs. Da diese limitiert sind, werden im Hinblick auf die Nachhaltigkeit alternative, erneuerbare Rohstoffquellen intensiv untersucht. Vielversprechend in diesem Kontext sind die in Lignocellulose enthaltenen Zucker, die beispielsweise zur Produktion von Ethanol genutzt werden k{\"o}nnen. In der Regel sind f{\"u}r eine Lig-nocellulose-Bioraffinerie mehrere Prozessschritte notwendig: Vorbehandlung, Verzuckerung und Fermentation. Um diesen Prozess einfacher zu gestalten, ist es m{\"o}glich, die Verzuckerung und die Fermentation in einem Schritt durchzuf{\"u}hren (SSF). Als Substrat wird hier Cellulose-Faserstoff verwendet, der durch das Organosolv-Verfahren aufgeschlossen wurde. Die Hydrolyse erfolgt mit kommerziell erh{\"a}ltlichen Enzymen und f{\"u}r die Fermentation zu Ethanol werden zwei Hefen verwendet. Beim SSF-Verfahren konnte, im Vergleich zur entkoppelten Verfahrensweise, trotz bestehender Unterschiede in den Temperatur-Optima von Enzymen und Hefen eine Steigerung in der Ethanol-Ausbeute von 0,15 auf 0,2 gg⁻¹ beobachtet werden. Um wirtschaftliche Ausbeuten und Konzentrationen des Produkts erzielen zu k{\"o}nnen, ist es notwendig den Prozess weiter zu optimieren. Im Einzelfall muss {\"u}berpr{\"u}ft werden, ob diese Verfahrensweise auch f{\"u}r die Produktion anderer interessanter Stoffe (wie Itacons{\"a}ure, Bernsteins{\"a}ure) geeignet ist.}, language = {de} } @misc{TippkoetterNeitmannSohlingetal.2009, author = {Tippk{\"o}tter, Nils and Neitmann, E. and Sohling, U. and Ruf, F. and Ulber, Roland}, title = {Anaerobe Produktion von ABE-L{\"o}sungsmitteln aus an Bleicherde adsorbiertem {\"O}l}, series = {Chemie Ingenieur Technik}, volume = {81}, journal = {Chemie Ingenieur Technik}, number = {8}, publisher = {Wiley-VCH}, address = {Weinheim}, issn = {0009-286X}, doi = {10.1002/cite.200950075}, pages = {1217 -- 1218}, year = {2009}, abstract = {Mit Palm{\"o}l beladene Bleicherde wurde auf die Anwendbarkeit als Rohstoff zur Bildung von Aceton, Ethanol und Butanol (ABE) untersucht. Nach der Abtrennung des entf{\"a}rbten bzw. gebleichten {\"O}ls bestehen 20-40 \% (w/w) des Bleicherder{\"u}ckstands aus adsorbiertem {\"O}l. Somit stellt das Mineral einen wertvollen Rohstoff dar. Zur Produktion der L{\"o}sungsmittel wurde das gebundene {\"O}l hydrolysiert. Das freigesetzte Glycerin diente als Substrat einer nachfolgenden anaeroben Fermentation zu den ABE-L{\"o}sungsmitteln. Die Fermentationen wurden mit verschiedenen Clostridien-St{\"a}mmen durchgef{\"u}hrt, von denen einige lipolytische Aktivit{\"a}t aufweisen. Der {\"O}lgehalt der Bleicherde betrug 28 \% der Adsorbermasse. F{\"u}r die Hydrolyse wurden drei Ans{\"a}tze untersucht: 1. die direkte Fermentation des Adsorbers mit lipolytisch aktiven Clostridien, 2. der Einsatz von Lipasen und die Fermentation des resultierenden {\"U}berstands und 3. die Kofermentation mit einer lipolytisch aktiven Hefe. Jeder der drei Ans{\"a}tze f{\"u}hrte zu einerHydrolyse des {\"O}ls und Wachstum der Mikroorganismen. Der Einsatz von Lipasen resultierte in einer vollst{\"a}ndigen und der schnellsten Hydrolyse des {\"O}ls. Eine Glycerinkonzentration von 13,4 g/L konnte erreicht werden. Die anaerobe Fermentation der verschiedenen Clostridien auf Minimalmedien verlief erfolgreich. Der Vergleich der Fermentationen der Bleicherdehydrolysate zeigte, dass das Hydrolysat wachstumsinhibierende Substanzen enth{\"a}lt. Unter diesen Bedingungen konnte eine Ausbeute von Y P/S = 0,11 erzielt werden. Der Einsatz eines Ionenaustauschers zur Reinigung des Hydrolysats vor der Fermentation resultierte in einer Verbesserung des Wachstums}, language = {de} } @misc{SiekerTippkoetterMuffleretal.2012, author = {Sieker, T. and Tippk{\"o}tter, Nils and Muffler, K. and Ulber, Roland}, title = {Herstellung von Ethanol, Phenols{\"a}uren, organischen S{\"a}uren und Biogas durch vollst{\"a}ndige Nutzung von Grassilage in einer Bioraffinerie}, series = {Chemie Ingenieur Technik}, volume = {84}, journal = {Chemie Ingenieur Technik}, number = {8}, publisher = {Wiley-VCH}, address = {Weinheim}, issn = {0009-286X}, doi = {10.1002/cite.201250415}, pages = {1297}, year = {2012}, abstract = {Gr{\"a}ser sind in der Lage, einen großen Teil der f{\"u}r eine biobasierte Wirtschaft ben{\"o}tigten Biomasse zur Verf{\"u}gung zustellen. Um eine ganzj{\"a}hrige Nutzung des Grases zu gew{\"a}hrleisten, muss eine stabile Lagerung des Grases erreicht werden, was z. B. durch Silieren m{\"o}glich ist. Die konservierende Wirkung der Silierung beruht auf der Bildung organischer S{\"a}uren. Um diese zu gewinnen, wird die Silage gepresst, die organischen S{\"a}uren {\"u}ber Fl{\"u}ssig/Fl{\"u}ssig-Extraktion aus dem Presssaft abgetrenntund mittels chromatographischer Methoden weiter aufgereinigt. Im pr{\"a}sentierten Konzept werden die im Presskuchen enthaltenen Lignocellulosen hydrolysiert und die erhaltenen Monosaccharide zu Ethanol fermentiert. Die Phenols{\"a}uren, die in Gr{\"a}sern die Rolle des Lignins {\"u}bernehmen, k{\"o}nnen simultan mit der Hydrolyse der Polysaccharide enzymatisch abgetrennt und als Nebenprodukt gewonnen werden. Die nach der Abtrennung des Ethanols verbleibenden Fermentationsreststoffe werden f{\"u}r die Herstellung von Biogas verwendet.}, language = {de} } @misc{TippkoetterWulfhorstMogueetal.2014, author = {Tippk{\"o}tter, Nils and Wulfhorst, H. and Mogue, N. and M{\"o}hring, S. and Roth, J. and Ulber, Roland}, title = {Spektrometrische Messung und Modellierung der enzymatischen Hydrolyse von Biomasse nach Organosolv- und Liquid Hot Water-Aufschl{\"u}ssen (LHW)}, series = {Chemie Ingenieur Technik}, volume = {86}, journal = {Chemie Ingenieur Technik}, number = {9}, publisher = {Wiley-VCH}, address = {Weinheim}, issn = {0009-286X}, doi = {10.1002/cite.201450269}, pages = {1584}, year = {2014}, abstract = {In diesem Beitrag wird die NIR- und MIR-Spektrometrie in Kombination mit multivariaten Kalibrationsmodellen zur Analyse von Monosacchariden und Cellulose aus Biomasse etabliert. Spektrengemischter Standardl{\"o}sungen mit definierten Glucose- und Xylosekonzentrationen in Wasser werden im NIR-(Lambda 750, Perkin Elmer, USA) und MIR-Bereich (Spektrum 100, PerkinElmer) in Gegenwart von entweder Carboxymethylcellulose oder Grasfasern aufgenommen. Darauf basierend werden Kalibrationsmodelle (Unscrambler®, CAMO-Software AS, Norwegen) entwickelt und zur Vorhersage der Zuckerkonzentration in den Hydrolyseproben und der Celluloseanteile angewendet. Dar{\"u}ber hinaus wird die Partikelgr{\"o}ße der Rohstoffe bestimmt. Die Messergebnisse bilden die experimentelle Basis f{\"u}r die numerische Modellierung der Reaktionskinetik der enzymatischen Hydrolyse von Lignocellulose. Das Modell kombiniert die Bilanzierung der Partikelgr{\"o}ßenverteilungen mit der Multienzymkinetik. Dabei werden neben der Partikelgr{\"o}ßenverteilung und der Substratkonzentration die Zusammensetzung der Rohstoffe nach Vorbehandlung sowie die Produktinhibierung und mehrere enzymatische Aktivit{\"a}ten ber{\"u}cksichtigt. Das Modell erm{\"o}glicht es, die Partikelgr{\"o}ßenverteilungen und die Konzentrationen der Substrate und Produkte w{\"a}hrend der Hydrolyse vorherzusagen und die kinetischen Parameter im Batch- sowie im Fed-Batch-Reaktor zu bestimmen.}, language = {de} } @misc{WollnyStadtmuellerTippkoetteretal.2012, author = {Wollny, S. and Stadtm{\"u}ller, R. and Tippk{\"o}tter, Nils and Oster, J. and Kampeis, P. and Ulber, Roland}, title = {Optimierung der selektiven Aufarbeitung von Proteinen mit Aptamer-funktionalisierten Magnetpartikeln}, series = {Chemie Ingenieur Technik}, volume = {84}, journal = {Chemie Ingenieur Technik}, number = {8}, publisher = {Wiley-VCH}, address = {Weinheim}, issn = {0009-286X}, doi = {10.1002/cite.201250031}, pages = {1203}, year = {2012}, abstract = {Die Herstellung pharmakologisch relevanter Proteine durch Mikroorganismen f{\"u}hrt eine mehrstufige Aufarbeitung mit sich. Durch die Verwendung von Aptameren, kurzen einzelstr{\"a}ngigen DNA- oder RNA-Oligonukleotiden immobilisiert auf funktionalisierten, wiederverwendbaren Magnetpartikeln, k{\"o}nnen mehrere dieser Abtrennungsoperationen kombiniert und damit die Prozesskosten minimiert werden. Aufgrund der definierten dreidimensionalen Struktur k{\"o}nnen Aptamere kleine organische Molek{\"u}le hochspezifisch binden. Im vorgestellten Projekt wird die Aufarbeitung von His6-GFP als Modellprotein mithilfe der mit Aptamer funktionalisierten Magnetpartikel durchgef{\"u}hrt. In bisherigen Versuchen wurde die Bindung von Aptameren auf den magnetischen Partikeln sowie die Bindung des Modellproteins GFP auf den Partikeln optimiert. Des Weiteren wurden mehrere Strategien zur Elution des GFPs von den Partikeln verfolgt, um den Proteinertrag zu maximieren und die Partikel rezyklieren zu k{\"o}nnen. Die Untersuchung unspezifischer Bindungen von Zelltr{\"u}mmern und Proteinen an die Magnetpartikel wurde mithilfe eines konfokalen Laser-Scanning-Mikroskops durchgef{\"u}hrt.}, language = {de} } @misc{TippkoetterWiesenThieletal.2014, author = {Tippk{\"o}tter, Nils and Wiesen, S. and Thiel, A. and Muffler, K. and Ulber, Roland}, title = {Biotechnologische Wertstoffgewinnung entlang der Prozessketten Gr{\"u}ner und Pflanzen{\"o}l-Bioraffinerien}, series = {Chemie Ingenieur Technik}, volume = {86}, journal = {Chemie Ingenieur Technik}, number = {9}, publisher = {Wiley-VCH}, address = {Weinheim}, issn = {0009-286X}, doi = {10.1002/cite.201450283}, pages = {1605}, year = {2014}, abstract = {Der nachwachsende Rohstoff Raps ist in großen Mengen verf{\"u}gbar und eine Quelle f{\"u}r Biomolek{\"u}le mit hohem Wertsch{\"o}pfungspotenzial. Entwicklungen zur biotechnologischen Wertstoffgewinnung werden dabei schwerpunktm{\"a}ßig in den Bereichen Aufarbeitung und Funktionalisierung von Polyphenolen und Fetten betrieben. Bei der Verarbeitung der Pflanzenmaterialien werden dabei insbesondere Verfahren zur adsorptiven Aufreinigung und Auftrennung mittels Materialien mit modifizierten Bleicherden und anderen organischen oder anorganischen Adsorbentien untersucht. Ferner wurden f{\"u}r die Aufreinigung von Polyphenolen adsorptive sowie extraktive Prozesse entwickelt. Bei den Entwicklungen wird ber{\"u}cksichtigt, dass Bioraffinerien auf eine fortw{\"a}hrende Gew{\"a}hrleistung eines hohen Produktions- bzw. Lieferbedarfs nachwachsender Rohstoffe angewiesen sind. Somit werden Optionen dezentraler regionaler Vorbehandlungs- und Wertsch{\"o}pfungsketten in der N{\"a}he landwirtschaftlicher Betriebe einbezogen. Neben neuen Aufreinigungsverfahren werden mikrobielle und enzymatische Prozesse zur wertsteigernden Umsetzung von Glycerin, Polyphenolen und Zuckermonomeren vorgestellt sowie Limitierungen nachwachsender Rohstoffe der 2. Generation diskutiert.}, language = {de} } @misc{SiekerTippkoetterUlberetal.2009, author = {Sieker, T. and Tippk{\"o}tter, Nils and Ulber, Roland and Bart, H.-J. and Heinzle, E.}, title = {Nutzung von Silage zur fermentativen Produktion von Grund-und Feinchemikalien}, series = {Chemie Ingenieur Technik}, volume = {81}, journal = {Chemie Ingenieur Technik}, number = {8}, publisher = {Wiley-VCH}, address = {Weinheim}, issn = {0009-286X}, doi = {10.1002/cite.200950271}, pages = {1207}, year = {2009}, abstract = {Grasschnitt hat in Deutschland ein betr{\"a}chtliches Potenzial als nachwachsender Rohstoff. Da frischer Grasschnitt nur in den Sommermonaten zur Verf{\"u}gung steht und Gras bei der Lagerung verrottet, wird er unter anderem durch Silierung konserviert. W{\"a}hrend der Silierung wird ein Teil der wasserl{\"o}slichen Kohlenhydrate unter anaeroben Bedingungen zu Milchs{\"a}ure fermentiert. Die Kombination aus Luftabschluss und Ans{\"a}uerung bewirkt die Konservierung der Silage. Silage als weit verbreitetes landwirtschaftliches Erzeugnis ist somit ein potentieller, in großen Mengen verf{\"u}gbarer Lieferant f{\"u}r eine Vielzahl von Substraten f{\"u}r mikrobielle Fermentationen. Diese k{\"o}nnen entweder durch die Hydrolyse der in den Pflanzen enthaltenen Cellulosen und Hemicellulosen oder durch die Verwendung eines Silagepresssaftes nutzbar gemacht werden. Die zu entwickelnden Prozesse sollen die verbleibenden Kohlenhydrate, inklusive der Cellulose und Hemicellulose, sowie die Milchs{\"a}ure nutzen. Die in der Silage enthaltenen Zucker sollen zu Ethanol, Itakons{\"a}ure und Bernsteins{\"a}ure und die Milchs{\"a}ure zu 1,2-Propandiol umgesetzt werden. Anfallende Reststoffe wie Hydrolyser{\"u}ckst{\"a}nde, Presskuchen und Fermentationsr{\"u}ckst{\"a}nde sollen bei allen zu etablierenden Prozessen entweder als Viehfutter verwendet oder der Biogasproduktion zugef{\"u}hrt werden k{\"o}nnen, wodurch eine vollst{\"a}ndige stoffliche und energetische Nutzung der Silage erreicht wird.}, language = {de} } @misc{TippkoetterWasserscheid2014, author = {Tippk{\"o}tter, Nils and Wasserscheid, P.}, title = {Rapid-Prototyping-Strukturen f{\"u}r ressourceneffiziente Prozesse in Chemie und Biotechnologie}, series = {Chemie Ingenieur Technik}, volume = {86}, journal = {Chemie Ingenieur Technik}, number = {9}, publisher = {Wiley-VCH}, address = {Weinheim}, issn = {0009-286X}, doi = {10.1002/cite.201450451}, pages = {1369 -- 1370}, year = {2014}, abstract = {Die Teilefertigung durch Rapid Prototyping (RP) verk{\"u}rzt den Weg von der Idee bis zum Produkt, wobei unter anderem Optimierungszyklen in geringer Zeit durchlaufen werden k{\"o}nnen. Ferner er{\"o}ffnen neue Entwicklungen in diesem Bereich die M{\"o}glichkeit individueller Produktionsverfahren. Im Unterschied zur klassischen Fertigung von Prototypen wird beim RP mit additiver Schichtfertigung (Additive Layer Manufacturing, ALM) gearbeitet. Je nach Methode werden Fl{\"u}ssigkeiten oder Pulver nach Vorgaben eines 3D-Computermodells sequentiell aufgetragen. Diese Verfahren existieren seit ca. 25 Jahren, jedoch sind seit kurzem ausgesprochen g{\"u}nstige Ger{\"a}te verf{\"u}gbar, die Objekte mit Genauigkeiten bis 20 lm fertigen k{\"o}nnen. Das RP hat in klinischen Anwendungsgebieten bzw. im Bereich des Tissue Engineering bereits vielfach Einzug gefunden. Aber auch chemisch-biotechnologische Entwicklungen k{\"o}nnen von den Verfahren profitieren. So wurden Mikrofluidiksysteme und Bioreaktoren bereits erfolgreich durch RP gefertigt. Durch ALM ist ebenso die Herstellung von Reaktionseinheiten aus biokompatiblen Materialien wie ionotropen Gelen m{\"o}glich. Ferner sind sehr komplexe Strukturierungen von Oberfl{\"a}chen im Nanometerbereich realisierbar, die f{\"u}r die Auftragung heterogener Katalysatoren oder auch Mikroorganismen eingesetzt werden k{\"o}nnen. Auch der Bereich Reaktoren- und Apparatebau kann von den Fortschritten in der additiven Fertigung profitieren. Verfahren wie selektives Laser- oder Elektronenstrahlschmelzen erlauben es, metallische Komponenten in nahezu beliebigen Geometrien zu fertigen. Somit k{\"o}nnen Strukturen verwirklicht werden, die mit konventionellen Fertigungstechniken nur sehr schwer oder {\"u}berhauptnicht herstellbar w{\"a}ren. Durch Anwendung von rechnergest{\"u}tzter Modellierung k{\"o}nnen optimale Strukturen identifiziert und additiv gefertigt werden. Eine anschließende katalytische Funktionalisierung der Oberfl{\"a}che erm{\"o}glicht die Herstellung strukturierter Reaktoren mit maßgeschneiderten Eigenschaften.}, language = {de} } @misc{WulfhorstMerseburgTippkoetter2016, author = {Wulfhorst, H. and Merseburg, J. and Tippk{\"o}tter, Nils}, title = {Batteriekomponenten aus nachwachsenden Rohstoffen}, series = {Chemie Ingenieur Technik}, volume = {88}, journal = {Chemie Ingenieur Technik}, number = {9}, publisher = {Wiley-VCH}, address = {Weinheim}, issn = {0009-286X}, doi = {10.1002/cite.201650333}, pages = {1234 -- 1235}, year = {2016}, abstract = {In diesem Beitrag geht es um die Integration von Stoffstr{\"o}men einer Lignocellulose-Bioraffinerie in Verfahren zur Batterieherstellung. Pflanzliche Reststoffe aus der Biokraftstoffherstellung wie Lignin sollen zur Herstellung neuer Batteriematerialien verwendet werden. Hierbei wird das Lignin als Matrix f{\"u}r die vorgraphitischen C-haltigen Einlagerungsverbindungen in den Elektroden genutzt. Die Si-C-Komposite werden durch das Einbetten von Si in eine Ligninmatrix mit anschließender Carbonisierung hergestellt. Das Lignin hierf{\"u}r wird durch die sequentielle hydrothermale Vorbehandlung von Buchenholz bei variablen Bedingungen gewonnen und mit Si-Nanopartikel sowie als Referenz ohne Si-Nanopartikel gef{\"a}llt. Die Ergebnisse zeigen, dass die sequenzielle Vorbehandlung h{\"o}here Ausbeuten im Vergleich zum LHW- oder Organosolv-Aufschluss liefert. Um eine Anode herzustellen, wurde das resultierende Si-C-Kompositmaterial carbonisiert, auf einen Stromsammler aufgetragen und elektro-chemisch charakterisiert. Der Einfluss der Vorbehandlungsschritte auf den Herstellungsprozess und die {\"o}konomische Bewertung des untersuchten Bioraffinerie-Prozesses wurde mithilfe eines Stoffstrommodells analysiert.}, language = {de} } @misc{HeringPasteurWollnyetal.2014, author = {Hering, T. and Pasteur, A. and Wollny, S. and Ulber, Roland and Tippk{\"o}tter, Nils}, title = {Magnetische Separation von Gold-Nanopartikeln zur Glucons{\"a}ure-Produktion durch Hochgradient-Magnetseparation im Labormaßstab}, series = {Chemie Ingenieur Technik}, volume = {86}, journal = {Chemie Ingenieur Technik}, number = {9}, publisher = {Wiley-VCH}, address = {Weinheim}, issn = {0009-286X}, doi = {10.1002/cite.201450265}, pages = {1501}, year = {2014}, abstract = {Bei der Verarbeitung nachwachsender Rohstoffe entsteht aus Cellulose oder St{\"a}rke u. a. das wichtige Produkt Glucose. Diese niedermolekulare Kohlenhydratquelle wird {\"u}blicherweise als Substrat f{\"u}r biotechnologische und chemische Synthesen verwendet. Ein wirtschaftlich interessantes Oxidationsprodukt der Glucose ist Glucons{\"a}ure, die beispielsweise als Lebensmittelzusatzstoff (E 574), in der Medizin und Metallindustrie Verwendung findet. Die Umsetzung des Monosaccharids zu Glucons{\"a}ure erfolgt entweder durch mikrobielle Fermentation oder der Oxidation an heterogenen Katalysatoren. Die Zielsetzung der Studie ist die Untersuchung der Glucoseoxidation an magnetisierbaren Gold-Nanopartikeln unter nachfolgender Bypass-Separation des Katalysators mittels einer neuen Mini-HGMS-Einheit (Hochgradient-Magnetseparation). Dieser Filtertyp erm{\"o}glicht die selektive Trennung magnetischer Partikel aus Suspensionen mit hohem Feststoffgehalt oder Viskosit{\"a}t. Erste Ergebnisse zeigen eine Beladungskapazit{\"a}t des selbstkonstruierten Mini-HGMS von 550 mg goldbeschichteter magnetisierbarer Nanopartikel. Die Oxidation erfolgt bei einem pH-Wertvon 9, bei 40 °C und mit 100 mM Glucose in einem begasten R{\"u}hrkesselreaktor. Das System soll zuk{\"u}nftig zum Katalysatorrecycling von hochviskosen und Feststoffbelasteten Produktstr{\"o}men aus Bioraffinerien eingesetzt werden.}, language = {de} } @misc{EngelBayerUlberetal.2018, author = {Engel, M. and Bayer, H. and Ulber, Roland and Tippk{\"o}tter, Nils}, title = {Kommt es in Elektrofermentationen mit Clostridium acetobutylicum zu einer Eisenlimitierung?}, series = {Chemie Ingenieur Technik}, volume = {90}, journal = {Chemie Ingenieur Technik}, number = {9}, publisher = {Wiley-VCH}, address = {Weinheim}, issn = {0009-286X}, doi = {10.1002/cite.201855047}, pages = {1154}, year = {2018}, abstract = {Das strikt anaerobe Bakterium Clostridium acetobutylicum bildet die L{\"o}semittel Aceton, Butanol und Ethanol (ABE-Fermentation). Im Fall einer Eisenlimitierung kommt es zus{\"a}tzlich zu einer Riboflavinsekretion (RF), was durch die gelbe F{\"a}rbung des Kultur{\"u}berstands erkennbar ist. In dieser Arbeit wurde beobachtet, dass w{\"a}hrend Elektrofermentationen mit C. acetobutylicum bei -600 mV eine gelbe F{\"a}rbung auftritt. Es wurde deshalb untersucht, ob eine Eisenlimitierung im bio-elektrochemischen System (BES) vorliegt. Hierzu wurden die Flavinspezien bei Kultivierungen in Medien mit einer Eisenlimitierung bzw. mit ausreichend Eisen in Serumflaschen sowie im BES mit und ohne angelegtem Potenzial verglichen. In den Serumflaschenversuchen wurden RF und Flavinadenindinukleotid (FAD)-Konzentrationen von ‡ 20 mg L⁻¹ sowie Flavinmononukleotid (FMN)-Konzentrationen von ca. 5 mg L⁻¹ detektiert. Bei ausreichender Eisenverf{\"u}gbarkeit hingegen wurden in den Serumflaschen fast keine Flavine sekretiert. Im BES bei -600 mV hingegen wurde auch in diesen Kultur{\"u}berst{\"a}nden FMN und FAD (1-5 mg L⁻¹ ),jedoch kein RF gemessen. Diese Ergebnisse zeigen, dass die Flavinbildung im BES mit angelegtem Potenzial nicht mit der Flavinbildung unter Eisenlimitierung in Serumflaschen korreliert. Andere Faktoren f{\"u}r eine m{\"o}gliche Flavinbildung werden aktuell n{\"a}her betrachtet.}, language = {de} } @misc{DuweSiekerTippkoetteretal.2014, author = {Duwe, A. and Sieker, T. and Tippk{\"o}tter, Nils and Ulber, Roland}, title = {Grasssilage als Substrat zur fermentativen Produktion organischer S{\"a}uren}, series = {Chemie Ingenieur Technik}, volume = {86}, journal = {Chemie Ingenieur Technik}, number = {9}, publisher = {Wiley-VCH}, address = {Weinheim}, issn = {0009-286X}, doi = {10.1002/cite.201450345}, pages = {1400}, year = {2014}, abstract = {Der zunehmende Bedarf an fossilen Rohstoffen bei gleichzeitig abnehmender Versorgungssicherheit f{\"u}hrt zu einer intensiven Suche nach erneuerbaren Ressourcen. Ein vielversprechendes Ausgangsmaterial mit einer weltweiten Verf{\"u}gbarkeit stellt Gras dar. In 2012 wurden in Deutschland 33 Millionen Tonnen (Heugewicht) Gras auf 4,82 Millionen Hektar Ackerland produziert, davon wurden 60,5 \% siliert. Durch die Silierung kann Gras als Substrat zeitlich uneingeschr{\"a}nkt verf{\"u}gbar sein, ohne dem Risiko des schnellen Verderbs ausgesetzt zu sein. Eine Schl{\"u}sselrolle im Rahmen des Silierprozesses nimmt die Produktion von Milchs{\"a}ure ein. Milchs{\"a}ure ist einbedeutendes biotechnologisches Produkt f{\"u}r die Lebensmittel- und die chemische Industrie. Im Rahmen dieser Arbeit wird die vollst{\"a}ndige Umwandlung der fermentierbaren Zucker in der Silage zu Milchs{\"a}ure angestrebt, um die maximale Ausbeute der organischen S{\"a}ure zu erreichen. Im ersten Verfahrensschritt wird die Silage gepresst und der erhaltene Presskuchen einer Liquid-Hot-Water-Behandlung unterzogen. Durch diese einfache Vorbehandlung k{\"o}nnen hohe Glucoseausbeuten im nachfolgenden SSF-Schritt bei gleichzeitig geringem Enzymeinsatz und Chemikalienverbrauch realisiert werden. Zur Aufreinigung der Milchs{\"a}ure wurden extraktive und chromatographische Methoden untersucht.}, language = {de} } @misc{TippkoetterPasteurUlber2012, author = {Tippk{\"o}tter, Nils and Pasteur, A. and Ulber, Roland}, title = {Magnetisch abtrennbare Gold-Nanopartikel zur katalytischen Zuckeroxidation}, series = {Chemie Ingenieur Technik}, volume = {84}, journal = {Chemie Ingenieur Technik}, number = {8}, publisher = {Wiley-VCH}, address = {Weinheim}, issn = {0009-286X}, doi = {10.1002/cite.201250393}, pages = {1328}, year = {2012}, abstract = {Glucose ist ein prim{\"a}res Zwischenprodukt der Verarbeitung nachwachsender Rohstoffe, wie z. B. Cellulose. Die wertsteigernde Weiterverarbeitung des Monosaccharids erfolgt h{\"a}ufig in Form vonFermentationsprozessen, jedoch kann der Rohstoff auch f{\"u}r zahlreiche chemische Verarbeitungsstufen genutzt werden. Ein großtechnisch relevanter Prozess ist die Herstellung von Glucons{\"a}ure (GS), die u. a. als Nahrungsmittelzusatz (E 574) eingesetzt wird. Die Darstellung der S{\"a}ure erfolgt durch Oxidation von Glucose mit magnetisierbarem Gold-Nano-Katalysator. Die R{\"u}ckgewinnung des Katalysators aus der Reaktionsl{\"o}sung wurde unter Einwirkung eines Magnetfeldgradienten verwirklicht. Die Synthese der magnetischen Goldkatalysatoren (sowohl Tr{\"a}gerpartikel als auch Gold-Nanopartikel) wurde durch nass-chemische F{\"a}llungsreaktionen durchgef{\"u}hrt. Die Charakteristiken der neuen Materialen konnte durch Messungen des PCD-Potenzials, Laserbeugung und REM/EDX untersucht werden. So wurden u. a. Partikeldurchmesser von 25 lm und ein Goldgehaltvon 1,03 \% ermittelt. Weiterhin wurden f{\"u}r die Goldkatalysatoren optimale Reaktionsbedingungen f{\"u}r die Glucoseoxidation im geregelten R{\"u}hrkesselreaktor etabliert. Hierdurch konnten eine Produktselektivit{\"a}t von 100 \% und eine Wiederverwendbarkeit der Partikel {\"u}ber mindestens zehn Zyklen erreicht werden.}, language = {de} } @article{BerndtZahn1975, author = {Berndt, Heinz and Zahn, Helmut}, title = {Peptide, 99 : Monomere cyclische Cystinpeptidderivate, III ; Synthese der Schafinsulin-A-Kettensequenzen A2-21 und A1-21 als monomere cyclische Dicystinpeptidderivate}, series = {Justus Liebigs Annalen der Chemie}, volume = {1975}, journal = {Justus Liebigs Annalen der Chemie}, number = {9}, publisher = {Wiley-VCH}, address = {Weinheim}, issn = {1099-0690}, doi = {10.1002/jlac.197519750908}, pages = {1601 -- 1612}, year = {1975}, abstract = {Die Synthese der Sequenzen A2—21 (13) und A1—21 (15) der Schafinsulin-A-Kette als monomere cyclische Dicystinpeptidderivate wird beschrieben. Die intrachenaren Cystinbr{\"u}cken A6—7 und A 11 —20 vermitteln die L{\"o}slichkeit dieser Derivate in Dimethylformamid und erm{\"o}glichen erstmalig die Reindarstellung vollgesch{\"u}tzter Insulin-A-Kettenderivate. Die w{\"a}hrend der Synthese eingesetzten Schutzgruppen lassen sich mittels Trifluoressigs{\"a}ure und 2-Mercapto{\"a}thanol quantitativ entfernen.}, language = {de} } @misc{WiesenTippkoetterDuweetal.2012, author = {Wiesen, S. and Tippk{\"o}tter, Nils and Duwe, A. and Ulber, Roland}, title = {Aceton-Butanol-Ethanol (ABE)-Fermentation von Organosolv-Holzhydrolysaten}, series = {Chemie Ingenieur Technik}, volume = {84}, journal = {Chemie Ingenieur Technik}, number = {8}, publisher = {Wiley-VCH}, address = {Weinheim}, issn = {0009-286X}, doi = {10.1002/cite.201250262}, pages = {1308}, year = {2012}, abstract = {Die L{\"o}sungsmittelherstellung durch Clostridien konnte wirtschaftlich nicht mit der chemischen Synthese von L{\"o}sungsmitteln auf Erd{\"o}lbasis konkurrieren und wurde in den fr{\"u}hen 1960er Jahren nahezu vollst{\"a}ndig eingestellt. Das Interesse an nachwachsenden Rohstoffen hat in den letzten Jahren zu einem Wiederaufleben der ABE-Fermentation gef{\"u}hrt. Aufgrund seiner h{\"o}heren Energiedichte im Vergleich zu Ethanol ist Biobutanol als Energietr{\"a}gerbesonders interessant und bietet sich z. B. als Produkt einer Bioraffinerie der 2. Generation an. F{\"u}r die beschriebenen Experimente wird durch das Organosolv-Verfahren aufgeschlossenes Buchenholz verwendet. Der Faserstoff wird mithilfe von CTec2-Enzymen hydrolysiert, wobei der erhaltene {\"U}berstand eine Glucosekonzentration von 66 g L⁻¹ aufweist. Auf der Basis dieses Materials k{\"o}nnen mit Clostridium acetobutylicum Butanol-Ausbeuten erzielt werden, die mit denen unter Verwendung von reinen Zuckern vergleichbar sind. Dem Problem der hohen Produktinhibierung wird mit einer In-situ-Produktaufarbeitung begegnet. Mithilfe von L{\"o}sungsmittelimpr{\"a}gnierten Partikeln (SIPs) kann die Produktausbeute drastisch gesteigert werden, indem die gebildeten L{\"o}sungsmittel durch das auf dem Partikel impr{\"a}gnierte L{\"o}sungsmittel w{\"a}hrend der Fermentation extrahiert werden. Zudem wird hierdurch die weitere Produktaufarbeitungstark vereinfacht.}, language = {de} } @incollection{UlberMufflerTippkoetteretal.2011, author = {Ulber, Roland and Muffler, Kai and Tippk{\"o}tter, Nils and Hirth, Thomas and Sell, Dieter}, title = {Introduction to Renewable Resources in the Chemical Industry}, series = {Renewable raw materials : new feedstocks for the chemical industry}, booktitle = {Renewable raw materials : new feedstocks for the chemical industry}, editor = {Ulber, Roland and Sell, Dieter and Hirth, Thomas}, edition = {1. Auflage}, publisher = {Wiley-VCH-Verlag}, address = {Weinheim}, isbn = {978-3-527-32548-1}, pages = {1 -- 6}, year = {2011}, language = {de} } @article{WiesenTippkoetterMuffleretal.2014, author = {Wiesen, Sebastian and Tippk{\"o}tter, Nils and Muffler, Kai and Suck, Kirstin and Sohling, Ulrich and Ruf, Nils and Ulber, Roland}, title = {Adsorptive Vorbehandlung von Rohglycerin f{\"u}r die 1,3-Propandiol Fermentation mit Clostridium diolis}, series = {Chemie Ingenieur Technik}, volume = {86}, journal = {Chemie Ingenieur Technik}, number = {1-2}, publisher = {Wiley-VCH}, address = {Weinheim}, doi = {10.1002/cite.201300080}, pages = {129 -- 135}, year = {2014}, abstract = {Bei der Gewinnung von Fetts{\"a}uren aus Pflanzen{\"o}len, z. B. zur Herstellung von Biopolymeren, oder bei der Biodiesel- und Seifenproduktion, f{\"a}llt Glycerin als Nebenprodukt an. Bei der Biokonversion dieses Rohstoffes zu 1,3-Propandiol wird der Produktionsorganismus Clostridium diolis durch Verunreinigungen im Rohglycerin gehemmt. Als inhibierende Substanzen konnten freie Fetts{\"a}uren identifiziert werden. Mithilfe eines adsorptiven Aufarbeitungsverfahrens ist es gelungen, die Fetts{\"a}uren zu entfernen und die Konversionseffizienz zu 1,3-Propandiol zu erh{\"o}hen.}, language = {de} } @misc{StaubTippkoetterSucketal.2010, author = {Staub, C. and Tippk{\"o}tter, Nils and Suck, K. and Sohling, U. and Ulber, Roland}, title = {Chromatographische Aufarbeitung von Molkekonzentrat mittels mineralischer Granulate}, series = {Chemie Ingenieur Technik}, volume = {82}, journal = {Chemie Ingenieur Technik}, number = {9}, publisher = {Wiley-VCH}, address = {Weinheim}, issn = {0009-286X}, doi = {10.1002/cite.201050322}, pages = {1588 -- 1589}, year = {2010}, abstract = {Molke f{\"a}llt im Rahmen der K{\"a}seherstellung allein in Deutschland in Mengen von {\"u}ber 11 Mio. Tonnen j{\"a}hrlich an. Dieses Nebenprodukt wurde trotz seines Reichtums an Milchzucker und Proteinen lange Zeit kaum industriell weiterverarbeitet und stellte ein bedeutendes Problem bei der Abwasserreinigung dar. Derzeit kommen meist kosten- und reinigungsintensive Membranfiltrationsverfahren bei der Auftrennung von Molke in ihre Hauptkomponenten Lactose und Molkenprotein zum Einsatz. Die Produkte finden vorwiegend in der Nahrungsmittelindustrie Anwendung als S{\"u}ßungsmittel, Proteinzusatz oder Texturbildner. Die Mehrheit des Proteins wird dabei als Konzentrat bzw. Proteinpulver verarbeitet. Wegen der antibakteriellen, antiviralen und weiteren wertvollen physiologischen Eigenschaften der Molkeproteine stellt eine weitere Aufreinigung der einzelnen Molkeproteine f{\"u}r die pharmazeutische Industrie einen naheliegenden zus{\"a}tzlichen Wertsch{\"o}pfungsschritt dar. In Kooperation mit der S{\"u}d Chemie AG wurde damit begonnen, ein Verfahren zu entwickeln, das kosteng{\"u}nstige mineralische Adsorbentien verwendet. Bisher konnte die Abtrennung von Lactose von den Molkenproteinen aus verd{\"u}nntem Molkekonzentrat in einem Verfahrensschritt ohne Vorbehandlung des Rohstoffs erfolgreich realisiert werden. Aktuelle Arbeiten besch{\"a}ftigen sich mit der Verbesserung der Proteinbindekapazit{\"a}tund chromatographischen Proteinauftrennung sowie dem Upscaling zum direkten Einsatz von Molkekonzentrat ohne Vorverd{\"u}nnung.}, language = {de} } @misc{ThielTippkoetterSucketal.2010, author = {Thiel, A. and Tippk{\"o}tter, Nils and Suck, K. and Sohling, U. and Ruf, F. and Ulber, Roland}, title = {Simulation und Experiment bei der Aufarbeitung von Polyphenolen durch neue Silicatmaterialien}, series = {Chemie Ingenieur Technik}, volume = {82}, journal = {Chemie Ingenieur Technik}, number = {9}, publisher = {Wiley-VCH}, address = {Weinheim}, issn = {0009-286X}, doi = {10.1002/cite.201050104}, pages = {1589}, year = {2010}, abstract = {Nachwachsende Rohstoffe stellen eine reichhaltige Quelle f{\"u}r die Gewinnung von wirtschaftlich interessanten Biomolek{\"u}len dar. Die Gruppe der Polyphenole ist dabei f{\"u}r mehrere Industriezweige bedeutend. Ihre antioxidativen Eigenschaften sind z. B. f{\"u}r die Pharmaindustrie interessant. Im derzeit bearbeiteten Projekt sollen Polyphenole aus Pflanzenbestandteilen isoliert und aufgereinigt werden, um sie dann als Komponenten f{\"u}r eine Vernetzung von Polymeren auf der Basis von Fetts{\"a}uren einzusetzen. Bisher sind im Wesentlichen Prozesse zur Entfernung von Polyphenolen aus Getr{\"a}nken wie Bier und Wein bekannt. Eine Wiedergewinnung der Polyphenole war in diesen Anwendungen bisher nicht relevant. Die Gewinnung bzw. Abtrennung der Polyphenole erfolgt u. a. durch kommerziell erh{\"a}ltliche Adsorbentien wie PVPP, Adsorberharze XAD16 (Rh{\"o}m \& Haas) oder SP70 (Sepabeads), deren Partikelgr{\"o}ßen im Bereichvon 0,1 ± 0,8 mm und spezifischen Oberfl{\"a}chen von 700 ± 900 m 2 /g liegen. Als Alternative zu diesen Adsorbern sollen neue Materialien auf Basis von anorganischen Trennmedien, wie z. B. nat{\"u}rlichen Tonmineralien, f{\"u}r die Polyphenolabtrennung verwendet werden. Derzeit wird durch Abgleich von Experiment und Simulation ein Materialscreening durchgef{\"u}hrt. Durch den Einsatz molekulardynamischer Bindungssimulationen wird die Adsorbersuche beschleunigt und Vorhersagen zu Modifikationen bei der Herstellung der neuen Adsorbentien erm{\"o}glicht.}, language = {de} } @misc{ThielTippkoetterMuffleretal.2012, author = {Thiel, A. and Tippk{\"o}tter, Nils and Muffler, K. and Ruf, F. and Sohling, U. and Ulber, Roland}, title = {Optimierung der Wertsch{\"o}pfungskette bei der Aufarbeitung von Rapsschrot mit Zeolithen}, series = {Chemie Ingenieur Technik}, volume = {84}, journal = {Chemie Ingenieur Technik}, number = {8}, publisher = {Wiley-VCH}, address = {Weinheim}, issn = {0009-286X}, doi = {10.1002/cite.201250028}, pages = {1191 -- 1192}, year = {2012}, abstract = {Im vom BMELV/FNR gef{\"o}rderten SynRg-Projekt wurde unter anderem Rapsschrot untersucht, um Polyphenole zu isolieren und aufzureinigen. Diese sollen anschließend als Basisbausteine f{\"u}r Polymere dienen und ihnen neuartige Eigenschaften verleihen. Derzeit wird an der Polyphenolextraktion gearbeitet, da bei organischen oder w{\"a}ssrigen Extraktionsprozessen {\"u}berwiegend Sinapin, ein Cholinester der Sinapins{\"a}ure, vorliegt und dieses nicht f{\"u}r die Polymerbildung eingesetzt werden kann. F{\"u}r die im Fokus stehende Sinapins{\"a}ure wird deshalb eine simultane Extraktion und enzymatische oder chemische Hydrolyse von Sinapin zu Sinapins{\"a}ure durchgef{\"u}hrt. Durch die Hydrolyse konnte die Sinapins{\"a}ureausbeute bereits um den Faktor 6,2 auf 15,8 mg g⁻¹ gegen{\"u}ber einer reinw{\"a}ssrigen Extraktion gesteigert werden. F{\"u}r die Aufreinigung des an Sinapins{\"a}ure reichen Extrakts erfolgt anschließend ein adsorptiver Aufarbeitungsschritt, bei dem Zeolithe zum Einsatz kommen. Mit diesem Material ist es m{\"o}glich, die Sinapins{\"a}ure quantitativ zu adsorbieren und sp{\"a}ter mit 70 \%igem Ethanol bei 60 °C zu desorbieren. Bei den Adsorbern handelt es sich um b-Zeolithe von der S{\"u}d-Chemie AG.}, language = {de} } @misc{RothTippkoetter2016, author = {Roth, J. and Tippk{\"o}tter, Nils}, title = {New Approach for Enzymatic Hydrolysis of Lignocellulose with Selective Diffusion Separation of the Monosaccharide Products}, series = {Chemie Ingenieur Technik}, volume = {88}, journal = {Chemie Ingenieur Technik}, number = {9}, publisher = {Wiley-VCH}, address = {Weinheim}, issn = {0009-286X}, doi = {10.1002/cite.201650301}, pages = {1237}, year = {2016}, abstract = {Enzymatic hydrolysis of lignocellulosic material plays an important role in the classical biorefinery approach. Apart from the pretreatment of the raw material, hydrolysis is the basis for the conversion of the cellulose and hemicellulose fraction into fermentable sugars. After hydrolysis, usually a solid-liquid separation takes place, in order to separate the residual plant material from the sugar-rich fraction, which can be subsequently used in a fermentation step. In order to factor out the separation step, the usage of in alginate immobilized crude cellulose fiber beads (CFBs) were evaluated. Pretreated cellulose fibers are incorporated in an alginate matrix together with the relevant enzymes. In doing so, sugars diffuse trough the alginate matrix, allowing a simplified delivery into the surrounding fluid. This again reduces product inhibition of the glucose on the enzyme catalysts. By means of standardized bead production the hydrolysis in lab scale was possible. First results show that liberation of glucose and xylose is possible, allowing a maximum total sugar yield of 75 \%.}, language = {en} } @misc{CapitainHeringTippkoetter2016, author = {Capitain, C. and Hering, T. and Tippk{\"o}tter, Nils}, title = {Enzymatische Polymerisation von Ligninmodellkomponenten und Organosolv-Lignin mit aromatischen Aminos{\"a}uren}, series = {Chemie Ingenieur Technik}, volume = {88}, journal = {Chemie Ingenieur Technik}, number = {9}, publisher = {Wiley-VCH}, address = {Weinheim}, issn = {0009-286X}, doi = {10.1002/cite.201650374}, pages = {1236}, year = {2016}, abstract = {Die stoffliche Nutzung von Lignin aus Bioraffinerien ist ein wichtiger Bestandteil f{\"u}r den Wertsch{\"o}pfungsprozess von nachwachsenden, pflanzlichen Rohstoffen. Lignin z{\"a}hlt zu den wenigen erneuerbaren Quellen f{\"u}r phenolische Bestandteile, wird aber derzeit meist nur thermisch verwertet. Ziel dieses Forschungsvorhabens ist die Funktionalisierung von Lignin zur Verbesserung der Adh{\"a}sionseigenschaften. Als funktionelle Gruppe wird die aromatische Aminos{\"a}ure L-DOPA verwendet, die charakteristisch f{\"u}r die Adh{\"a}sionskraft von Muscheln ist. Lignin ist ein geeignetes St{\"u}tzger{\"u}st, da es ein Polymer ist, das durch enzymkatalysierte Polymerisation gebildet wird. Essenziell f{\"u}r die Entwicklung ist ein besseres Verst{\"a}ndnis {\"u}ber die Bildung von Lignin-Polymeren und deren verschiedene Eigenschaften. Um die Einflussfaktoren auf Kettenl{\"a}nge und Polymerisationseffizienz zu untersuchen, werden zurzeit sowohl Ligninmodellkomponenten (LMK) als auch gel{\"o}stes Organosolv-Lignin verwendet. Laufende Untersuchungen werden zeigen, ob sich die enzymatische Polymerisationsreaktion auf ein gel{\"o}stes Ligninpolymer aus einem Organosolv-Aufschluss {\"u}bertragen l{\"a}sst.}, language = {de} } @misc{WiesenTippkoetterMuffleretal.2012, author = {Wiesen, S. and Tippk{\"o}tter, Nils and Muffler, K. and Sohling, U. and Ruf, F. and Ulber, Roland}, title = {Nutzung von Rohglycerin: Rohglycerin-Aufarbeitung, Herstellung von 1, 3-Propandiol und R{\"u}ckgewinnung von Fetts{\"a}uren}, series = {Chemie Ingenieur Technik}, volume = {84}, journal = {Chemie Ingenieur Technik}, number = {8}, publisher = {Wiley-VCH}, address = {Weinheim}, issn = {0009-286X}, doi = {10.1002/cite.201250265}, pages = {1296}, year = {2012}, abstract = {Die fermentative Verwertung von Rohglycerin setzt je nach Herstellungsmethode und Produktionsorganismus eine Vorbehandlung des Glycerins zur Entfernung von Produktinhibitoren voraus. Durch den Einsatz von Hydrotalcit-Adsorbern k{\"o}nnen die im Rohglycerin enthaltenen Fetts{\"a}uren entfernt werden. Durch diese einfache Aufarbeitungsmethode ist ein mit reinem Glycerin vergleichbarer Umsatz von stark mit Fetts{\"a}uren verunreinigtem Rohglycerin zu 1,3-Propandiol (PDO) m{\"o}glich. Die durch den Hydrotalcit gebundenen Fetts{\"a}uren lassen sich mit einem Ethanol-Wasser-Gemisch eluieren. Somit kann der Adsorber regeneriert und die Fetts{\"a}uren wieder der Wertsch{\"o}pfungskette zugef{\"u}hrt werden. Im Fed-Batch-Experiment kann mit C. diolis eine PDO-Konzentration von {\"u}ber 50 g L⁻¹ unter Verwendung des aufgereinigten Rohglycerins erzielt werden. In der industriellen Produktion wird PDO momentan destillativ aufgearbeitet. Ein adsorptives Aufarbeitungsverfahren kann den Energiebedarf des Herstellungsprozesses drastisch senken. Auf der Suche nach einem geeigneten Material wurde ein Adsorberscreening in Bezug auf die Bindungseigenschaften durchgef{\"u}hrt. Mit einem b-Zeolith der Firma S{\"u}d ChemieAG konnte bisher die h{\"o}chste Beladung im Modellsystem von 120 mg PDO/gAdsorber erreicht werden.}, language = {de} } @misc{SiekerDuwePothetal.2012, author = {Sieker, T. and Duwe, A. and Poth, S. and Tippk{\"o}tter, Nils and Ulber, Roland}, title = {Itacons{\"a}ureherstellung aus Buchenholz-Hydrolysaten}, series = {Chemie Ingenieur Technik}, volume = {84}, journal = {Chemie Ingenieur Technik}, number = {8}, publisher = {Wiley-VCH}, address = {Weinheim}, issn = {0009-286X}, doi = {10.1002/cite.201250414}, pages = {1300}, year = {2012}, abstract = {Aus h{\"o}lzernen Cellulosen und Hemicellulosen k{\"o}nnen durch enzymatische Hydrolyse fermentierbare Zucker f{\"u}r die Herstellung von Chemikalien und Treibstoffen gewonnen werden. Die bisherige Forschung fokussiert sich oft auf die Nutzung dieser Zucker zur Gewinnung von Ethanol. Daneben muss aber auch die stoffliche Nutzung zur Gewinnung von Grundchemikalien ber{\"u}cksichtigt werden. Eine solche Grundchemikalie ist Itakons{\"a}ure. Obwohl die biotechnologische Itacons{\"a}ureproduktion bereits eingehend untersucht und etabliert ist, gestaltet sie sich im Rahmen von Bioraffinerien der zweiten Generation als schwierig, da der {\"u}berwiegend verwendete Produktionsorganismus gegen eine weite Bandbreite von Inhibitoren sensibel ist. Die Herstellung von Itacons{\"a}ure aus Buchenholzhydrolysaten wird im Rahmen der deutschen Lignocellulose-Bioraffinerie entwickelt. Die unbehandelten Hydrolysate erm{\"o}glichen weder das Wachstum von Aspergillus terreus noch die Bildung von Itacons{\"a}ure. Daher werden M{\"o}glichkeiten zur Konditionierung des Hydrolysates mit dem Ziel einer Itacons{\"a}ureproduktion mit hohen Ausbeuten und Konzentrationen vorgestellt.}, language = {de} } @misc{StadtmuellerTippkoetterUlber2014, author = {Stadtm{\"u}ller, R. and Tippk{\"o}tter, Nils and Ulber, Roland}, title = {Produktion von einzelstr{\"a}ngigen DNA-Makronukleotiden}, series = {Chemie Ingenieur Technik}, volume = {86}, journal = {Chemie Ingenieur Technik}, number = {9}, publisher = {Wiley-VCH}, address = {Weinheim}, issn = {0009-286X}, doi = {10.1002/cite.201450372}, pages = {1403}, year = {2014}, abstract = {In der Biotechnologie stellt Einzelstrang-DNA (ssDNA) eine Schl{\"u}sselrolle dar und fungiert z. B. als Baustein f{\"u}r die nanoskalige Feinmechanik oder als Affinit{\"a}tsligand, ein sog. Aptamer. Hinsichtlich der industriellen Verwendung bieten Aptamere im Vergleich zu Antik{\"o}rpern viele Vorteile, wie z. B. eine gute Renaturierung bzw. die Selektion f{\"u}r cytotoxische Molek{\"u}le. Aktuell w{\"a}chst die Nachfrage f{\"u}r chim{\"a}re Aptamere von bis zu 200 n, um die simultane Bindung bzw. die Modifikation mehrerer Molek{\"u}le zu realisieren. Bis heute wird ssDNA mittels einer sequentiellen Synthese hergestellt, die eine Effizienz von ca. 99,5 \% je Zyklus und bereits bei einer Produktl{\"a}nge von 100 n nur noc hAusbeuten von max. 60 \% zeigt. Um dem Bedarf an ssDNA im Bereich > 100 n zu entsprechen, wurden zwei enzymatische Verfahren zur Produktion dieser Makronukleotide entworfen. Die erste Technik basiert auf einerFestphasen-PCR und erm{\"o}glicht sowohlein Primer- als auch ein Templatrecycling. Das zweite Verfahren beruht auf einer Plasmidbasierten In-vivo-Amplifikation, der sog. AptaGENE®-Technologie. In einer einzigen Klonierung werden bis zu 100 Kopien des Monomers in einen Vektor kloniert. Nach einer Transformation folgt der regul{\"a}re Produktionsprozess in Form einer Kultivierung, Plasmidpr{\"a}paration und sequenziellen Aufarbeitung von bis zu 6 · 10¹⁵ Makronukleotiden pro Milliliter Fermentationsvolumen.}, language = {de} } @misc{PothMonzonTippkoetteretal.2009, author = {Poth, S. and Monzon, M. and Tippk{\"o}tter, Nils and Ulber, Roland}, title = {Enzymatische Hydrolyse von vorbehandelter Lignocellulose}, series = {Chemie Ingenieur Technik}, volume = {81}, journal = {Chemie Ingenieur Technik}, number = {8}, publisher = {Wiley-VCH}, address = {Weinheim}, issn = {0009-286X}, doi = {10.1002/cite.200950244}, pages = {1049}, year = {2009}, abstract = {Die {\"o}konomische Abh{\"a}ngigkeit von fossilen Brennstoffen und der klimatische Wandel durch die Nutzung dieser haben zu einer intensiven Suche nach erneuerbaren Rohstoffen f{\"u}r die Produktion von Chemikalien und Treibstoffen gef{\"u}hrt. Ein viel versprechender Rohstoff in diesem Zusammenhang sind Zucker, die mittels enzymatischer Hydrolyse aus Lignocellulose gewonnen und beispielsweise zu Ethanol umgesetzt werden k{\"o}nnen. Dabei ist es notwendig die Hydrolyse in Hinsicht auf das verwendete Substrat und die Verwendung der entstehenden Hydrolysate f{\"u}r die Fermentation von Alkohol zu optimieren. Als Substrat dienen Cellulose- und Hemicellulose-Fraktionen, die durch thermo-chemische Vorbehandlung von Holz gewonnen werden. Die Vorbehandlung erfolgt bei unserem Projektpartner am Johann Heinrich von Th{\"u}nen Institut in Hamburg. Verschiedene kommerziell erh{\"a}ltliche Enzyme, thermostabile eingeschlossen, wurden auf ihre F{\"a}higkeit hin untersucht, diese Fraktionen zu den entsprechenden Zuckern umsetzen zu k{\"o}nnen. Um die Konzentration an fermentierbaren Zuckern zu steigern werden verschiedene Optimierungen durchgef{\"u}hrt, z. B. die Erh{\"o}hung der Substrat- bzw. Enzymkonzentrationen. Ein weiterer interessanter Ansatz, welcher ebenfalls verfolgt wird, ist es die Hydrolyse und die Fermentation in einem Schritt durchzuf{\"u}hren.}, language = {de} } @misc{StaubTippkoetterSucketal.2009, author = {Staub, C. and Tippk{\"o}tter, Nils and Suck, K. and Ruf, F. and Sohling, U. and Ulber, Roland}, title = {Aufreinigung von Molkeproteinen mittels nat{\"u}rlicher Adsorbermaterialien}, series = {Chemie Ingenieur Technik}, volume = {81}, journal = {Chemie Ingenieur Technik}, number = {8}, publisher = {Wiley-VCH}, address = {Weinheim}, issn = {0009-286X}, doi = {10.1002/cite.200950310}, pages = {1299}, year = {2009}, abstract = {Molke als Nebenprodukt der K{\"a}seherstellung wurde lange Zeit als Abfall betrachtet. Bedingt durch ihren hohen BOD (biological oxygen demand) war die direkte Einleitung in Gew{\"a}sser, aber auch der mikrobielle Abbau in Kl{\"a}ranlagen bedenklich. Falls eine Weiterverarbeitung der Molke stattfand, so geschah dies meist zu Molkepulver oder Proteinkonzentrat. Als Untersuchungen der Molkeproteine jedoch unter pharmazeutischen Gesichtspunkten interessante Eigenschaften nahelegten, stieg das Interesse am Bioprodukt Molke und ihren Proteinen an. So stehen beispielsweise f{\"u}r die Molkeproteine a-Lactalbumin (ala) und b-Lactoglobulin (blg) antibakterielle, anticancerogene und diverse andere physiologische Effekte in der Diskussion. Gegenw{\"a}rtig finden meist Membranverfahren zur Aufreinigung von Molkeproteinen Anwendung. Als alternatives Verfahren wurde am Institut f{\"u}r Bioverfahrenstechnik in Kaiserslautern ein chromatographisches Verfahren entwickelt, bei dem nat{\"u}rliche Tonminerale zum Einsatz kamen. Nach chemischer und physikalischer Modifikation des Ausgangsmaterials durch den Hersteller S{\"u}d-Chemie wurden drei der Adsorber f{\"u}r n{\"a}here Untersuchungen zur Auftrennung von Molkeproteinen aus Molkekonzentrat herangezogen. Nach einer Cross-Flow-Filtration des Molkekonzentrats erfolgte die Aufreinigung der Molkeproteine in einem FPLC-System.}, language = {de} }