TY - JOUR A1 - Wulfhorst, Helene A1 - Duwe, Anna-Maria A1 - Merseburg, Johannes A1 - Tippkötter, Nils T1 - Compositional analysis of pretreated (beech) wood using differential scanning calorimetry and multivariate data analysis JF - Tetrahedron N2 - The composition of plant biomass varies depending on the feedstock and pre-treatment conditions and influences its processing in biorefineries. In order to ensure optimal process conditions, the quantitative proportion of the main polymeric components of the pre-treated biomass has to be determined. Current standard procedures for biomass compositional analysis are complex, the measurements are afflicted with errors and therefore often not comparable. Hence, new powerful analytical methods are urgently required to characterize biomass. In this contribution, Differential Scanning Calorimetry (DSC) was applied in combination with multivariate data analysis (MVA) to detect the cellulose content of the plant biomass pretreated by Liquid Hot Water (LHW) and Organosolv processes under various conditions. Unlike conventional techniques, the developed analytic method enables the accurate quantification of monosaccharide content of the plant biomass without any previous sample preparation. It is easy to handle and avoids errors in sample preparation. Y1 - 2016 U6 - https://doi.org/10.1016/j.tet.2016.04.029 VL - 72 IS - 46 SP - 7329 EP - 7334 PB - Elsevier CY - Amsterdam ER - TY - PAT A1 - Al-Kaidy, Huschyar A1 - Tippkötter, Nils A1 - Ulber, Roland T1 - Vorrichtung und Verfahren zur Bestimmung des Kontaktwinkels eines Flüssigkörpers mit einer Festkörperoberfläche N2 - Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Bestimmung des Kontaktwinkels eines flüssigen oder mit Flüssigkeit gefüllten Körpers. Dieser besteht aus einem Träger (1) und einer damit verbundenen, in einem Winkelbereich von mehr als 0 ° bis maximal 90 ° neigbaren Ebene (8) mit einer darin ausgebildeten Abrollbahn (9) für den flüssigen oder mit Flüssigkeit gefüllten Körper. An der Ebene (8) sind mehrere Sensoren (11,12) zur Erfassung der Rolldauer des Körpers entlang der Rollstrecke angeordnet. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Einstellung des Neigungswinkels der Ebene (8) über ein Winkelmessgerät (10) erfolgt, wodurch ein Abrollwinkel erfassbar ist, bei dem der Körper in Bewegung gerät. Aus der Rolldauer, der Rollstrecke und dem Abrollwinkel wird der Kontaktwinkel des Körpers ermittelt. Y1 - 2016 N1 - Patent auch unter DE102014000419 und WO2015107159 veröffentlicht. ER - TY - JOUR A1 - Roth, Jasmine A1 - Tippkötter, Nils T1 - Evaluation of lignocellulosic material for butanol production using enzymatic hydrolysate medium JF - Cellulose Chemistry and Technology N2 - Butanol is a promising gasoline additive and platform chemical that can be readily produced via acetone-butanolethanol (ABE) fermentation from pretreated lignocellulosic materials. This article examines lignocellulosic material from beech wood for ABE fermentation, using Clostridium acetobutylicum. First, the utilization of both C₅₋ (xylose) and C₆₋ (glucose) sugars as sole carbon source was investigated in static cultivation, using serum bottles and synthetic medium. The utilization of pentose sugar resulted in a solvent yield of 0.231 g·g_sugar⁻¹, compared to 0.262 g·g_sugar⁻¹ using hexose. Then, the Organosolv pretreated crude cellulose fibers (CF) were enzymatically decomposed, and the resulting hydrolysate medium was analyzed for inhibiting compounds (furans, organic acids, phenolics) and treated with ionexchangers for detoxification. Batch fermentation in a bioreactor using CF hydrolysate medium resulted in a total solvent yield of 0.20 gABE·g_sugar⁻¹. Y1 - 2016 VL - 50 IS - 3-4 SP - 405 EP - 410 PB - Editura Academiei Romane CY - Bukarest ER - TY - GEN A1 - Engel, M. A1 - Tippkötter, Nils T1 - Einfluss eines Phenazin-Mediators und elektrischen Potenzials auf die Aceton-Butanol-Ethanol-Fermentation T2 - Chemie Ingenieur Technik N2 - 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 könnte in diesem Zusammenhang eine Möglichkeit der nachhaltigen Kraftstoffproduktion darstellen. In dieser Arbeit wird der Einfluss zusätzlich verfügbarer Elektronen durch den Einsatz des Phenazin-Farbstoffs Neutralrot als Redoxmediator sowie das Anlegen eines elektrischen Potenzials während der ABE-Fermentation untersucht. Es wird gezeigt, dass das Neutralrot keinen Einfluss auf die Leerlaufspannung von ca. 500 mV vs. Ag/AgCl während der Fermentation hat. Der Mediator bewirkt allerdings eine frühere Butanolbildung sowie höhere 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. Y1 - 2016 U6 - https://doi.org/10.1002/cite.201650105 SN - 0009-286X SN - 1522-2640 (eISSN) N1 - ProcessNet-Jahrestagung 2016 und 32. DECHEMA-Jahrestagung der Biotechnologen 2016, 12. - 15. September 2016, Eurogress Aachen VL - 88 IS - 9 SP - 1254 PB - Wiley-VCH CY - Weinheim ER - TY - GEN A1 - Wulfhorst, H. A1 - Merseburg, J. A1 - Tippkötter, Nils T1 - Batteriekomponenten aus nachwachsenden Rohstoffen T2 - Chemie Ingenieur Technik N2 - In diesem Beitrag geht es um die Integration von Stoffströmen 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 für 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 hierfür wird durch die sequentielle hydrothermale Vorbehandlung von Buchenholz bei variablen Bedingungen gewonnen und mit Si-Nanopartikel sowie als Referenz ohne Si-Nanopartikel gefällt. Die Ergebnisse zeigen, dass die sequenzielle Vorbehandlung höhere 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 ökonomische Bewertung des untersuchten Bioraffinerie-Prozesses wurde mithilfe eines Stoffstrommodells analysiert. Y1 - 2016 U6 - https://doi.org/10.1002/cite.201650333 SN - 0009-286X SN - 1522-2640 (eISSN) N1 - ProcessNet-Jahrestagung 2016 und 32. DECHEMA-Jahrestagung der Biotechnologen 2016, 12. - 15. September 2016, Eurogress Aachen VL - 88 IS - 9 SP - 1234 EP - 1235 PB - Wiley-VCH CY - Weinheim ER - TY - GEN A1 - Roth, J. A1 - Tippkötter, Nils T1 - New Approach for Enzymatic Hydrolysis of Lignocellulose with Selective Diffusion Separation of the Monosaccharide Products T2 - Chemie Ingenieur Technik N2 - 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 %. Y1 - 2016 U6 - https://doi.org/10.1002/cite.201650301 SN - 0009-286X SN - 1522-2640 (eISSN) N1 - ProcessNet-Jahrestagung 2016 und 32. DECHEMA-Jahrestagung der Biotechnologen 2016, 12. - 15. September 2016, Eurogress Aachen VL - 88 IS - 9 SP - 1237 PB - Wiley-VCH CY - Weinheim ER - TY - GEN A1 - Capitain, C. A1 - Hering, T. A1 - Tippkötter, Nils T1 - Enzymatische Polymerisation von Ligninmodellkomponenten und Organosolv-Lignin mit aromatischen Aminosäuren T2 - Chemie Ingenieur Technik N2 - Die stoffliche Nutzung von Lignin aus Bioraffinerien ist ein wichtiger Bestandteil für den Wertschöpfungsprozess von nachwachsenden, pflanzlichen Rohstoffen. Lignin zählt zu den wenigen erneuerbaren Quellen für phenolische Bestandteile, wird aber derzeit meist nur thermisch verwertet. Ziel dieses Forschungsvorhabens ist die Funktionalisierung von Lignin zur Verbesserung der Adhäsionseigenschaften. Als funktionelle Gruppe wird die aromatische Aminosäure L-DOPA verwendet, die charakteristisch für die Adhäsionskraft von Muscheln ist. Lignin ist ein geeignetes Stützgerüst, da es ein Polymer ist, das durch enzymkatalysierte Polymerisation gebildet wird. Essenziell für die Entwicklung ist ein besseres Verständnis über die Bildung von Lignin-Polymeren und deren verschiedene Eigenschaften. Um die Einflussfaktoren auf Kettenlänge und Polymerisationseffizienz zu untersuchen, werden zurzeit sowohl Ligninmodellkomponenten (LMK) als auch gelöstes Organosolv-Lignin verwendet. Laufende Untersuchungen werden zeigen, ob sich die enzymatische Polymerisationsreaktion auf ein gelöstes Ligninpolymer aus einem Organosolv-Aufschluss übertragen lässt. Y1 - 2016 U6 - https://doi.org/10.1002/cite.201650374 SN - 0009-286X SN - 1522-2640 (eISSN) N1 - ProcessNet-Jahrestagung 2016 und 32. DECHEMA-Jahrestagung der Biotechnologen 2016, 12. - 15. September 2016, Eurogress Aachen VL - 88 IS - 9 SP - 1236 PB - Wiley-VCH CY - Weinheim ER - TY - CHAP A1 - Tippkötter, Nils ED - Kaltschmidt, Martin T1 - Grundlagen der bio-chemischen Umwandlung T2 - Energie aus Biomasse : Grundlagen, Techniken und Verfahren Y1 - 2016 SN - 978-3-662-47437-2 (Print) SN - 978-3-662-47438-9 (Online) U6 - https://doi.org/10.1007/978-3-662-47438-9 SP - 1447 EP - 1500 PB - Springer Vieweg CY - Berlin ; Heidelberg ET - 3., aktualisierte, erweiterte Auflage ER - TY - GEN A1 - Kuthan, K. A1 - Al-Kaidy, H. A1 - Tippkötter, Nils T1 - Tropfenbasierte Enzymreaktionen auf Glasoberflächen im μL-Maßstab mit ortsaufgelöster pL-Dosierung der Reaktanden T2 - Chemie Ingenieur Technik N2 - Mit der Entwicklung wässriger Tropfen, die mit einer schützenden Hülle magnetisierbarer, hydrophober Partikel umgeben sind, ergeben sich neue Möglichkeiten im Bereich der Mikrofluidik. So können die Tropfen als flüssige Mikroreaktoren eingesetzt werden. Der wässrige Kern dieser Mikroreaktoren besteht aus einer Substratlösung für enzymatische Umsetzungen. Durch Bewegen der Mikroreaktoren können diese über immobilisierten Enzymen positioniert werden, um so einen enzymatischen Umsatz innerhalb der Mikroreaktoren zu realisieren. Hierfür wurde eine neue Mikroreaktorplattform-Technologie etabliert. Die Mikroreaktoren können aufgrund ihrer magnetisierbaren Hüllenpartikel über elektromagnetische Spulen bewegt werden. Die Bewegung erfolgt dabei mit einer automatisierten Aktuatorplattform, bestehend aus einer 3x3 Doppelspulenmatrix mit Magnetkernen. Als modellhaftes Reaktionssystem wird eine Enzymkaskade eingesetzt, die sich aus einer b-Glucosidase, Glucose-Oxidase und Meerrettichperoxidase zusammensetzt. Primär untersuchte Substrate sind Fluorescein-di-b-D-glucopyranoside, und 1-(3,7-Dihydroxy-10H-phenoxazin-10-yl)-ethanon, bei deren Umsatz fluoreszierende Produkte entstehen. Y1 - 2016 U6 - https://doi.org/10.1002/cite.201650117 N1 - ProcessNet-Jahrestagung 2016 und 32. DECHEMA-Jahrestagung der Biotechnologen 2016, 12. - 15. September 2016, Eurogress Aachen VL - 88 IS - 9 SP - 1336 EP - 1337 PB - Wiley-VCH CY - Weinheim ER - TY - CHAP A1 - Samuelsson, K. A1 - Scheer, Nico A1 - Wilson, I. A1 - Wolf, C.R. A1 - Henderson, C.J. ED - Chackalamannil, Samuel T1 - Genetically Humanized Animal Models T2 - Comprehensive Medicinal Chemistry III. 3rd Edition N2 - Genetically humanized mice for proteins involved in drug metabolism and toxicity and mice engrafted with human hepatocytes are emerging as promising in vivo models for improved prediction of the pharmacokinetic, drug–drug interaction, and safety characteristics of compounds in humans. This is an overview on the genetically humanized and chimeric liver-humanized mouse models, which are illustrated with examples of their utility in drug metabolism and toxicity studies. The models are compared to give guidance for selection of the most appropriate model by highlighting advantages and disadvantages to be carefully considered when used for studies in drug discovery and development. KW - Chimeric liver-humanized mice KW - Drug distribution KW - Drug metabolism KW - Toxicology KW - Knockout mice Y1 - 2017 SN - 978-0-12-803201-5 U6 - https://doi.org/10.1016/B978-0-12-409547-2.12376-5 SP - 130 EP - 149 PB - Elsevier CY - Saint Louis ER - TY - JOUR A1 - Liu, Z. A1 - Schaap, K. S. A1 - Ballemans, L. A1 - de Blois, E. A1 - Rohde, M. A1 - Paulßen, Elisabeth T1 - Measurement of reaction kinetics of [177Lu]Lu-DOTA-TATE using a microfluidic system JF - Dalton Transactions Y1 - 2017 U6 - https://doi.org/10.1039/C7DT01830D SN - 1477-9234 VL - 46 IS - 42 SP - 14669 EP - 14676 ER - TY - JOUR A1 - Röhlen, Desiree A1 - Pilas, Johanna A1 - Schöning, Michael Josef A1 - Selmer, Thorsten T1 - Development of an amperometric biosensor platform for the combined determination of l-Malic, Fumaric, and l-Aspartic acid JF - Applied Biochemistry and Biotechnology N2 - Three amperometric biosensors have been developed for the detection of L-malic acid, fumaric acid, and L -aspartic acid, all based on the combination of a malate-specific dehydrogenase (MDH, EC 1.1.1.37) and diaphorase (DIA, EC 1.8.1.4). The stepwise expansion of the malate platform with the enzymes fumarate hydratase (FH, EC 4.2.1.2) and aspartate ammonia-lyase (ASPA, EC 4.3.1.1) resulted in multi-enzyme reaction cascades and, thus, augmentation of the substrate spectrum of the sensors. Electrochemical measurements were carried out in presence of the cofactor β-nicotinamide adenine dinucleotide (NAD+) and the redox mediator hexacyanoferrate (III) (HCFIII). The amperometric detection is mediated by oxidation of hexacyanoferrate (II) (HCFII) at an applied potential of + 0.3 V vs. Ag/AgCl. For each biosensor, optimum working conditions were defined by adjustment of cofactor concentrations, buffer pH, and immobilization procedure. Under these improved conditions, amperometric responses were linear up to 3.0 mM for L-malate and fumarate, respectively, with a corresponding sensitivity of 0.7 μA mM−1 (L-malate biosensor) and 0.4 μA mM−1 (fumarate biosensor). The L-aspartate detection system displayed a linear range of 1.0–10.0 mM with a sensitivity of 0.09 μA mM−1. The sensor characteristics suggest that the developed platform provides a promising method for the detection and differentiation of the three substrates. Y1 - 2017 U6 - https://doi.org/10.1007/s12010-017-2578-1 SN - 1559-0291 VL - 183 SP - 566 EP - 581 PB - Springer CY - Berlin ER - TY - JOUR A1 - Pilas, Johanna A1 - Yazici, Yasemen A1 - Selmer, Thorsten A1 - Keusgen, Michael A1 - Schöning, Michael Josef T1 - Optimization of an amperometric biosensor array for simultaneous measurement of ethanol, formate, d- and l-lactate JF - Electrochimica Acta N2 - The immobilization of NAD+-dependent dehydrogenases, in combination with a diaphorase, enables the facile development of multiparametric sensing devices. In this work, an amperometric biosensor array for simultaneous determination of ethanol, formate, d- and l-lactate is presented. Enzyme immobilization on platinum thin-film electrodes was realized by chemical cross-linking with glutaraldehyde. The optimization of the sensor performance was investigated with regard to enzyme loading, glutaraldehyde concentration, pH, cofactor concentration and temperature. Under optimal working conditions (potassium phosphate buffer with pH 7.5, 2.5 mmol L-1 NAD+, 2.0 mmol L-1 ferricyanide, 25 °C and 0.4% glutaraldehyde) the linear working range and sensitivity of the four sensor elements was improved. Simultaneous and cross-talk free measurements of four different metabolic parameters were performed successfully. The reliable analytical performance of the biosensor array was demonstrated by application in a clarified sample of inoculum sludge. Thereby, a promising approach for on-site monitoring of fermentation processes is provided. KW - Simultaneous determination KW - Enzymatic biosensor KW - Diaphorase KW - Dehydrogenase Y1 - 2017 U6 - https://doi.org/10.1016/j.electacta.2017.07.119 SN - 0013-4686 VL - 251 SP - 256 EP - 262 PB - Elsevier CY - Amsterdam ER - TY - JOUR A1 - Breuer, Lars A1 - Mang, Thomas A1 - Schöning, Michael Josef A1 - Thoelen, Ronald A1 - Wagner, Torsten T1 - Investigation of the spatial resolution of a laser-based stimulation process for light-addressable hydrogels with incorporated graphene oxide by means of IR thermography JF - Sensors and Actuators A: Physical Y1 - 2017 U6 - https://doi.org/10.1016/j.sna.2017.11.031 SN - 0924-4247 VL - 268 SP - 126 EP - 132 PB - Elsevier CY - Amsterdam ER - TY - JOUR A1 - Demmer, Julius K. A1 - Chowdhury, Nilanjan Pal A1 - Selmer, Thorsten A1 - Ermler, Ulrich A1 - Buckel, Wolfgang T1 - The semiquinone swing in the bifurcating electron transferring flavoprotein/butyryl-CoA dehydrogenase complex from Clostridium difficile JF - Nature Communications Y1 - 2017 U6 - https://doi.org/10.1038/s41467-017-01746-3 SN - 2041-1723 N1 - Article number 1577 VL - 8 IS - 1 SP - 1 EP - 10 ER - TY - JOUR A1 - Werkhausen, Amelie A1 - Albracht, Kirsten A1 - Cronin, Neil J. A1 - Meier, Rahel A1 - Mojsen-Moeller, Jens A1 - Seynnes, Olivier R. T1 - Modulation of muscle-tendon interaction in the human triceps surae during an energy dissipation task JF - Journal of Experimental Biology Y1 - 2017 U6 - https://doi.org/10.1242/jeb.164111 SN - 0022-0949 VL - 220 IS - 22 SP - 4141 EP - 4149 ER - TY - JOUR A1 - Meyer, Jan A1 - Hentschke, Reinhard A1 - Hager, Jonathan A1 - Hojdis, Nils A1 - Karimi-Varzaneh, Hossein Ali T1 - Molecular Simulation of Viscous Dissipation due to Cyclic Deformation of a Silica–Silica Contact in Filled Rubber JF - Macromolecules Y1 - 2017 U6 - https://doi.org/10.1021/acs.macromol.7b00947 SN - 1520-5835 VL - 50 IS - 17 SP - 6679 EP - 6689 ER - TY - JOUR A1 - Mayer, Jan A1 - Hentschke, Reinhard A1 - Hager, Jonathan A1 - Hojdis, Nils A1 - Karimi-Varnaneh, Hossein Ali T1 - A Nano-Mechanical Instability as Primary Contribution to Rolling Resistance JF - Scientific Reports Y1 - 2017 SN - 2045-2322 VL - 7 IS - Article number 11275 PB - Springer CY - Berlin ER - TY - JOUR A1 - Muschallik, Lukas A1 - Molinnus, Denise A1 - Bongaerts, Johannes A1 - Pohl, Martina A1 - Wagner, Torsten A1 - Schöning, Michael Josef A1 - Siegert, Petra A1 - Selmer, Thorsten T1 - (R,R)-Butane-2,3-diol Dehydrogenase from Bacillus clausii DSM 8716T: Cloning and Expression of the bdhA-Gene, and Initial Characterization of Enzyme JF - Journal of Biotechnology N2 - The gene encoding a putative (R,R)-butane-2,3-diol dehydrogenase (bdhA) from Bacillus clausii DSM 8716T was isolated, sequenced and expressed in Escherichia coli. The amino acid sequence of the encoded protein is only distantly related to previously studied enzymes (identity 33–43%) and exhibited some uncharted peculiarities. An N-terminally StrepII-tagged enzyme variant was purified and initially characterized. The isolated enzyme catalyzed the (R)-specific oxidation of (R,R)- and meso-butane-2,3-diol to (R)- and (S)-acetoin with specific activities of 12 U/mg and 23 U/mg, respectively. Likewise, racemic acetoin was reduced with a specific activity of up to 115 U/mg yielding a mixture of (R,R)- and meso-butane-2,3-diol, while the enzyme reduced butane-2,3-dione (Vmax 74 U/mg) solely to (R,R)-butane-2,3-diol via (R)-acetoin. For these reactions only activity with the co-substrates NADH/NAD+ was observed. The enzyme accepted a selection of vicinal diketones, α-hydroxy ketones and vicinal diols as alternative substrates. Although the physiological function of the enzyme in B. clausii remains elusive, the data presented herein clearly demonstrates that the encoded enzyme is a genuine (R,R)-butane-2,3-diol dehydrogenase with potential for applications in biocatalysis and sensor development. Y1 - 2017 U6 - https://doi.org/10.1016/j.jbiotec.2017.07.020 SN - 0168-1656 VL - 258 SP - 41 EP - 50 PB - Elsevier CY - Amsterdam ER - TY - JOUR A1 - Seifarth, Volker A1 - Grosse, Joachim O. A1 - Grossmann, Matthias A1 - Janke, Heinz Peter A1 - Arndt, Patrick A1 - Koch, Sabine A1 - Epple, Matthias A1 - Artmann, Gerhard A1 - Temiz Artmann, Aysegül T1 - Mechanical induction of bi-directional orientation of primary porcine bladder smooth muscle cells in tubular fibrin-poly(vinylidene fluoride) scaffolds for ureteral and urethral repair using cyclic and focal balloon catheter stimulation JF - Journal of Biomaterials Applications Y1 - 2017 U6 - https://doi.org/10.1177/0885328217723178 SN - 1530-8022 VL - 32 IS - 3 SP - 321 EP - 330 PB - Sage CY - London ER -