Ano (2)
Ne (1)
Použitá omezení
(3)
Počet nalezených dokumentů:
3
Publikováno od
do
Development of Active Part of Optical Fiber Biosensor Using Genetically Modified Organisms
Pospíšilová Marie; Jakub Zajíc; Přibyl Michal
2021 -
Využití optických vlastností geneticky modifikovaného organismu (GMO) Pseudomonas putida TVA8, který je schopen produkovat bioluminiscenci (λ≈500nm) ve styku s benzenem, toluenem, etylbenzenem a xyleny, je jedním z možných principů optických biosenzorů detekujících tyto nebezpečné látky a další analyty. S využitím fyzikálně-chemických modelů buněčných interakcí s pevnými povrchy je poukázána snadnější adsorpce buněk P. putida TVA8 na křemenný povrch po ošetření γ-aminopropyltriethoxysilanem (APTES), bez použití nestabilní chemické matrice. Je demonstrována imobilizace mikroorganismů ve formě biofilmu na optovláknový element (OVE), který byl navržený pro zesílení slabého bioluminiscenčního signálu, čímž byl získán nejméně 135 dní aktivní optický prvek schopný on-line detekce přítomnosti toluenu v médiu (26,5 mg L-1) a reálného vzorku odpadní vody. Opakovatelnost přípravy sondy OVE a její použití bylo prokázáno s pěti OVE různých geometrií. Byly otestovány také další mikroorganismy, konkrétně E. coli 652T7, S. cerevisiae BLYR a P. fluorescens HK44 citlivé na různé analyty a jejich biologickou toxicitu. Intenzita měřené bioluminiscence byla ovlivněna OVE s transmitancí mezi 1,4 a 5 %. Je popsán ideální tvar a geometrii OVE včetně porovnání bioluminiscenční odpovědi pěti OVE s různými geometriemi. Intenzita detekované bioluminiscence pomocí OVE byla několikrát větší než u PCS optického vlákna. Intenzity bioluminiscence se postupně snižovaly v důsledku uvolňování adsorbovaných buněk; a byly nižší, když byly indukovány kontaminovanou podzemní vodou, než v minerálním médiu (MSM) se stejným obsahem toluenu. Koncentrace toluenu 26,5 mgL-1 byla detekována do 30 minut po ponoření sondy do vzorku. Imobilizace dalších mikrobiálních kmenů na povrchu křemičitého skla, funkcionalizovaného APTES, byla neúspěšná a je třeba zvážit další imobilizační techniky – i.e. prokázanou imobilizaci E. coli 652T7 pomocí polyethyleniminu. Prvek je použitelný jako detekční sonda pro vícenásobné použití v laboratoři a online monitorování biologicky dostupné kontaminace ve vzdálených lokalitách. Prezentované experimenty byly realizovány v laboratoři Ústavu chemických procesů AV ČR v Praze-Suchdole a v laboratoři partnerského centra pro environmentální biotechnologie na University of Tennessee v americkém Knoxville.The use of optical properties of the genetically modified organism (GMO) Pseudomonas putida TVA8, which is capable of producing bioluminescence (λ≈500nm) in contact with benzene, toluene, ethylbenzene and xylenes, is one of possible principles of optical biosensors detecting hazardous and other analytes. Facilitation of adsorption of P. putida TVA8 cells on quartz surface, after its treatment with γ-aminopropyltriethoxysilane (APTES), without the use of an unstable chemical matrix, is presented with the use of physico–chemical models of interactions of cells with solid surfaces. Immobilization of microorganisms in the form of biofilm on the optical fiber element (OFE), designed to amplify week bioluminescent signal, was demonstrated and an active optical element capable of on-line detection of the presence of toluene in the medium (26.5 mg L-1) and a real sample of wastewater for at least 135 days was obtained. Repeatability of preparation of OFE probe and its use was demonstrated with five OFEs of different geometries. Other microorganisms, namely E. coli 652T7, S. cerevisiae BLYR, and P. fluorescens HK44 sensitive to different analytes and their biological toxicity were also tested. The intensity of measured bioluminescence was influenced by shapes of OFEs possessing transmittances between 1.4 and 5 %. The ideal shape and geometry of an OFE was described and compared to the real bioluminescence responses of five OFEs with different geometries. Intensity of detected bioluminescence with OFE was several times greater than with an PCS optical fiber. The intensities of bioluminescence gradually decreased due to release of the adsorbed cells; and were lower when induced with contaminated ground water than in the mineral medium (MSM) with the same content of toluene. Toluene concentration 26.5 mgL-1 was detected within 30 minutes of immersion of the probe into a sample. Immobilization of other microbial strains on APTES functionalized silica glass surface was unsuccessful, other immobilization techniques needed to be considered - i.e. demonstrated immobilization of E. coli 652T7 using polyethyleneimine. The element is conceivable as a detection probe for multiple use in a laboratory and the online monitoring of bioavailable contamination in remote localities. Presented experiments were carried on in laboratory of the Institute of Chemical Process Fundamentals of the Czech Academy of Sciences in Praha-Suchdol and at laboratory of the partner Center for Environmental Biotechnology of the University of Tennessee in Knoxville, USA.
Klíčová slova:
Znečištění; Kontaminace; Endokrinní disruptory; Biosensor; Bioreportér; Luminiscence; Optovláknový prvek; Imobilizace; Biofilm; Pseudomonas putida TVA8; Pollution; Contamination; Endocrine Disruptors; Biosensor; Bioreporter; Luminescence; Fiber-optic Element; Immobilization; Biofilm; Pseudomonas putida TVA8
Plné texty jsou dostupné v digitálním repozitáři ČVUT.
Development of Active Part of Optical Fiber Biosensor Using Genetically Modified Organisms
optický prvek schopný on-line detekce přítomnosti toluenu v médiu (26,5 mg L-1) a reálného vzorku odpadní vody. Opakovatelnost přípravy sondy OVE a její použití bylo prokázáno s pěti OVE ...
Tuhá maziva v nanoměřítku: tribologické chování in silico
Nicolini Paolo; Victor Emile Phillippe Claerbout; Gnecco Enrico
2021 -
Tření a opotřebení nastává, když jsou dva povrchy v kontaktu a relativním pohybu a představují přibližně 23 % veškeré spotřebované energie. Použití maziva v kontaktu může snížit (nebo dokonce téměř eliminovat) tření, opotřebení a související procesy. Jedná se o techniku sahající až do starověkého Egypta. Běžná každodenní klasická maziva jsou na bázi oleje nebo vody. Stále přísnější ekologické standardy však omezují další používání olejů, a v náročných provozních podmínkách, jako jsou extrémně vysoké/nízké kontaktní tlaky a pracovní teploty, tekutá maziva nemůžeme používat. Od 40. let 20. století se tuhým mazivům, což jsou vrstvené krystalické materiály, věnuje značná pozornost. Dnes se používají hlavně jako přísady, které tekutým mazivům zlepšují vlastnosti. Dichalkogenidy přechodových kovů jsou některé z nejznámějších příkladů tuhých maziv, z nichž je disulfid molybdenu (MoS 2 ) hlavní reprezentant. Tyto materiály mají potenciál nahradit tekutá maziva v mnoha aplikacích, a to formou tenké vrstvy. Navzdory značnému vědeckému úsilí však zatím nebylo dosaženo průmyslové implementace MoS 2 a pevných maziv obecně. Důvodem je malá znalost třecích mechanismů vrstevnatých systémů, a to jak v nanoměřítku, tak v makroměřítku. Kromě toho jsou tuhá maziva vysoce citlivá na poškození způsobená interakcemi s jejich prostředím, což omezuje využití jejich slibného potenciálu v široké škále aplikací. V této práci se pomocí výpočetního modelování snažíme objasnit mechanismy určující třecí vlastnosti MoS 2 v nanoměřítku. To se provádí zkoumáním třecích aspektů MoS 2 , například studiem frikční anizotropie a zvážením vlivu vnějších podmínek, jako je kontaminace vodou, o níž je obecně známo, že zhoršuje třecí vlastnosti MoS 2 . Byly získány nové poznatky o principech dosažení superlubricity v homostrukturách, a byla potvrzena relevantnost povrchové energie mezivrstvy. Studium interakce s vodou prokázalo interkalaci vody na třecí vlastnosti tuhých maziv. V tomto tisíciletí jsou dostupná i jednovrstvá tuhá maziva, které otevřely dveře nové třídě materiálů, takzvaným heterostrukturám. Jedná se o vrstvené struktury, které kombinují několik různých typů tuhých maziv. Ačkoli heterostruktury mají potenciál dalšího vylepšení vlastností tuhých maziv, skutečná stabilita těchto struktur je často vynechána. V této práci je proto pomocí teorie epitaxe rozsáhle prozkoumána energetická stabilita úhlu natočení prototypové heterostruktury postavené z MoS 2 a grafenu. Naše studie o heterostrukturách odhaluje nové poznatky o stabilitě těchto struktur a pomohla vysvětlit experimentálně naměřené vlastnosti.Friction and wear occur when two surfaces are in contact and relative motion, and are considered responsible for approximately 23% of all energy consumed. The types of materials in contact and environmental conditions, such as temperature and humidity, are highly correlated with friction and wear. Introducing a lubricant into the sliding contact can help reduce (or even eliminate) friction, wear, and associated processes – a technique dating as far back as Ancient Egypt. Common everyday classical wet lubricants are either oil- or water-based. However, increasingly strict sustainability standards and rising demands of our modern industrial society have surpassed the application of these wet lubricants in severe operating conditions, such as extremely high/low contact pressures and working temperatures or when used in nanoscale devices. Starting from the 1940s, solid lubricants, which are layered crystalline materials, have received substantial attention due to their excellent frictional properties. To date, they have mainly been used as additives to impart improved lubrication properties to lubricants. Transition metal dichalcogenides are some of the best-known examples of solid lubricants, of which molybdenum disulfide (MoS 2 ) is considered prototypical. When applied as a coating (as opposed to an additive), they have the potential to overcome a vast number of problems encountered by wet lubricants. Despite the considerable scientific effort, large-scale industrial implementation of MoS 2 , and solid lubricants in general, has not been achieved. A combination of problems lies at the origin of this. We do not possess a fundamental understanding of the actual frictional mechanisms of layered systems, both at the nanoscale and macroscale. Moreover, solid lubricants are highly sensitive to deterioration resulting from interactions with their environments, limiting the exploitation of their promising potential in a wide range of applications. In this thesis, we make an effort towards elucidating the mechanisms that determine the frictional properties of MoS 2 at the nanoscale by employing computational modeling. This is done by investigating the intrinsic frictional aspects of MoS 2 , for example, by studying frictional anisotropy, and considering the effect of external conditions such as water contamination, which is commonly known to deteriorate the frictional properties of MoS 2 . The use of prototypical materials allowed us to provide new understandings in the application and design of solid lubricants in general. Novel insights were obtained on the principles of achieving superlubricity in homostructures, where the relevance of the interlayer potential energy surface topology was once more confirmed. Additionally, the results on water contamination highlight the effect of interlayer intercalation of water on the frictional properties of solid lubricants and thus guide the design of nanoscale devices in ambient conditions. Since 2004 single-layer solid lubricants have been readily available, which has opened the door to a new class of materials, so-called heterostructures. These are layered structures that combine several different types of solid lubricants. Although heterostructures create the potential for tuning the properties of solid lubricants, the actual stability of these structures is often left out of consideration. Therefore, in this work, the twist angle energetic stability of a prototypical heterostructure built from MoS 2 and graphene is extensively explored through epitaxy theory. Our study on heterostructures reveals new insights into the observations made in experiments and the stability of twistronic devices. In conclusion, this thesis has actively contributed to making the next step for large-scale industrial implementation of solid lubricants feasible.
Klíčová slova:
tření; tribologie; pevná maziva; dichalkogenidy přechodových kovů; disulfid molybdenu; heterostruktury; simulace molekulární dynamiky; friction; tribology; solid lubricants; transition metal dichalcogenides; molybdenum disulfide; heterostructures; molecular dynamics simulations
Plné texty jsou dostupné v digitálním repozitáři ČVUT.
Tuhá maziva v nanoměřítku: tribologické chování in silico
vlastnosti MoS 2 v nanoměřítku. To se provádí zkoumáním třecích aspektů MoS 2 , například studiem frikční anizotropie a zvážením vlivu vnějších podmínek, jako je kontaminace vodou, ...
Řešení starých ekologických zátěží se zaměřením na lokalitu po chemické těžbě uranu ve Stráži pod Ralskem
Vaníček Ivan; Vacek Jiří; Císlerová Milena
2012 - český
Na severozápadě České republiky se nachází lokalita Stráž pod Ralskem, kde probíhala čtyřicet let chemická těžba uranu pomocí technologie kyselého loužení. Od roku 1996 bylo zahájeno sanační čerpání a čištění podzemních vod firmou Diamo, s.p. Tato práce se zaměřuje na řešení starých ekologických zátěží se soustředěním na lokalitu po chemické těžbě uranu ve Stráži pod Ralskem. Jelikož se jedná o složitý proces, byla tato práce logicky rozdělena na dvě základní části. První část je teoretická a zpracována formou rešerše z dostupné odborné literatury. Nejprve je věnována pozornost obecné charakteristice, identifikaci a výběru vhodných metod při řešení starých ekologických zátěží, kde je popsána i specifická problematika brownfields, zdroje a způsob šíření kontaminace a určování charakteristických parametrů horninového prostředí. Další popis souvisí se zpracováním numerických metod řešení kontaminovaného území včetně vysvětlení způsobů použití jednotlivých výpočetních modulů pro konkrétní program GMS 6.0. Formou rešerše jsou zpracovány i údaje o popisu lokality a technologii těžby uranu ve Stráži pod Ralskem včetně popisu geologických a hydrogeologických poměrů na lokalitě. Druhá část je praktická se zaměřením na vyhodnocení praktických úloh na lokalitě po chemické těžbě uranu ve Stráži pod Ralskem. Pomocí analytických a numerických metod je provedeno vyhodnocení konkrétních parametrů horninového prostředí souvisejících s vrstvou fukoidových pískovců na lokalitě ve Stráži pod Ralskem. Fukoidové pískovce jsou v kontaktu s turonskými vrstvami a společně s rozpadovými pískovci jsou součástí cenomanského souvrství. Během dřívější chemické těžby uranu na lokalitě ve Stráži pod Ralskem došlo k rozšíření kontaminantů nejen do vrstev rozpadových pískovců, ale částečně také do vrstvy fukoidových pískovců. Chemické ovlivnění horninového prostředí mohlo způsobit vytvoření preferenčních cest. Z tohoto důvodu tato vrstva může významně ovlivnit rychlost ukončení sanačních prací a uvedení horninové prostředí do stavu, který zajistí trvalé využívání zásob pitných vod v severočeské křídě.On the northwest of the Czech Republic is Straz pod Ralskem location, where chemical extraction of uranium by acid leaching technology took place for forty years. "Pump and treat" technology has been used by the company Diamo since 1996. This work focuses on solution to old environmental problems with concentration in site after chemical extraction of uranium in Straz pod Ralskem. Because this is complicated process, this work has been logically divided into two main parts. The first part is theoretical and processed through the research of available literature. First of all, attention is paid to the general characteristics, identification and selection of appropriate methods in dealing with old environmental problem, where the specific issue of brownfields and the source and method of spread of contamination and determining of the characteristic parameters of the rock environment are described. Further description is related to the processing of numerical methods for solution to the contaminated area, including an explanation of the use of computational modules for specific program GMS 6.0. Description of location and technology of uranium mining in Straz pod Ralskem, including a description of geological and hydrogeological conditions at the site, are also processed through the research. The second part is practical, focusing on evaluation of practical problems at the site of chemical mining of uranium in Straz pod Ralskem. Evaluation of specific parameters of the geological environment associated with a layer of fucoid sandstone at the locality fucoid in Straz pod Ralskem is by use of analytical and numerical methods. Fucoid sandstones are in contact with Turonian strata, and together with friable sandstones are the parts of Cenomanian strata. Contaminants have been extended not only into the layer of friable sandstone, but partly also to the fucoid sandstones layer during the previous chemical extraction of uranium at the site in Straz pod Ralskem. The chemical influence of the geological environment could cause preferential paths. Therefore this layer can significantly affect the rate of completion of remediation and release of geological environment to the state, which ensure the sustainable use of drinking water supplies in part of Bohemian Cretaceous Basin.
Klíčová slova:
Fukoidové pískovce; uranová ruda; stará ekologická zátěž; koeficient filtrace; Cenomanská zvodeň; vzorec Cerman-Kozeny; Hantushova metoda; Markovovy řetězce; deterministický model; stochastický model; numerické modelování; analýza rizika; Fucoid's sandstone; uranium ore; old environmental problem; hydraulic conductivity; Cenoman aquifer; Cerman-Kozeny's equal; Hantush's method; Markov's chain; deterministic model; stochastic model; numerical model; risk analysis
Plné texty jsou dostupné na jednotlivých katedrách ČVUT.
Řešení starých ekologických zátěží se zaměřením na lokalitu po chemické těžbě uranu ve Stráži pod Ralskem
Na severozápadě České republiky se nachází lokalita Stráž pod Ralskem, kde probíhala čtyřicet let chemická těžba uranu pomocí technologie kyselého loužení. Od roku 1996 bylo zahájeno sanační čerpání ...
NUŠL poskytuje centrální přístup k informacím o šedé literatuře vznikající v ČR v oblastech vědy, výzkumu a vzdělávání. Více informací o šedé literatuře a NUŠL najdete na webu služby.
Vaše náměty a připomínky posílejte na email nusl@techlib.cz
Provozovatel
Zahraniční báze