Eldorado - Repositorium der TU Dortmund

Ressourcen aus und für Forschung, Lehre und Studium

Bei diesem Service handelt es sich um das Institutionelle Repositorium der Technischen Universität Dortmund. Hier werden Ressourcen aus und für Lehre, Studium und Forschung gespeichert, erschlossen und der Öffentlichkeit zugänglich gemacht.

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Aktuellste Veröffentlichungen

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    Enabling high activation of glucose‐6‐phosphate dehydrogenase activity through liquid condensate formation and compression
    (Wiley, 2024-03-12) Jaworek, Michel W.; Oliva, Rosario; Winter, Roland
    Droplet formation via liquid–liquid phase separation is thought to be involved in the regulation of various biological processes, including enzymatic reactions. We investigated a glycolytic enzymatic reaction, the conversion of glucose-6-phosphate to 6-phospho-D-glucono-1,5-lactone with concomitant reduction of NADP+ to NADPH both in the absence and presence of dynamically controlled liquid droplet formation. Here, the nucleotide serves as substrate as well as the scaffold required for the formation of liquid droplets. To further expand the process parameter space, temperature and pressure dependent measurements were performed. Incorporation of the reactants in the liquid droplet phase led to a boost in enzymatic activity, which was most pronounced at medium-high pressures. The crowded environment of the droplet phase induced a marked increase of the affinity of the enzyme and substrate. An increase in turnover number in the droplet phase at high pressure contributed to a further strong increase in catalytic efficiency. Enzyme systems that are dynamically coupled to liquid condensate formation may be the key to deciphering many biochemical reactions. Expanding the process parameter space by adjusting temperature and pressure conditions can be a means to further increase the efficiency of industrial enzyme utilization and help uncover regulatory mechanisms adopted by extremophiles.
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    Einblicke in die mechanochemische Glasbildung von zeolithischen Imidazolat-Gerüstverbindungen
    (Wiley, 2024-07-14) Xue, Wen‐Long; Das, Chinmoy; Weiß, Jan‐Benedikt; Henke, Sebastian
    Gläser von metallorganischen Gerüstverbindungen (MOF-Gläser), die für ihr Potenzial bei der Gastrennung, in der Optik und als Festkörperelektrolyte bekannt sind, profitieren von der Verarbeitbarkeit ihres (unterkühlten) flüssigen Zustands. Traditionell werden MOF-Gläser durch Erhitzen von MOF-Kristallen über ihren Schmelzpunkt und anschließendes Abkühlen des flüssigen MOF auf Raumtemperatur unter einer inerten Atmosphäre hergestellt. Diese Technik des Schmelzquenchens ist zwar effektiv, erfordert aber aufgrund der hohen Temperaturen einen hohen Energieaufwand. Außerdem schränkt es den Spielraum für die Entwicklung neuer Materialien ein, da nur die thermisch hochstabilen Kombinationen von Metallionen und Linkern in Frage kommen. Eine Alternative, das mechanische Mahlen bei Raumtemperatur, hat sich als geeignet erwiesen, MOF-Kristalle in amorphe Phasen umzuwandeln. Die spezifischen Bedingungen, unter denen diese amorphen Phasen ein glasähnliches Verhalten zeigen, sind jedoch noch nicht bekannt. In dieser Studie untersuchen wir die mechanochemische Amorphisierung und Verglasung einer Vielzahl von zeolithischen Imidazolat-Gerüstverbindungen (ZIFs) mit verschiedenen Linkern und unterschiedlichen Metallionen (Zn2+, Co2+ und Cu2+) bei Raumtemperatur. Unsere Ergebnisse zeigen, dass ZIFs, die schmelzbar sind, durch Kugelmahlen erfolgreich in Gläser umgewandelt werden können. Bemerkenswerterweise können auch einige nicht schmelzbare ZIFs mit Hilfe der Kugelmahltechnik verglast werden, wie die Herstellung des ersten ZIF-Glases mit Cu2+-Ionen zeigt.
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    Diffusion coefficient analysis by dynamic light scattering enables determination of critical micelle concentration
    (2024-12-11) Nielinger, Lena; Alker, Katharina; Hiller, Wolf; Urner, Leonard H.
    The critical micelle concentration is an important property of supramolecular detergents. Two dynamic light scattering approaches have been developed for critical micelle concentration analysis, i. e., concentration-dependent light scattering intensity analysis and diffusion coefficient analysis. Their utility as complementary tools for a reproducible determination of critical micelle concentration remains to be clarified. Herein, we address the question which of the two approaches is more suitable for obtaining reproducible critical micelle concentration values. We systematically compare both approaches in context with common detergent classes and benchmark utility by means of literature values. Our results show that the diffusion coefficient analysis delivers reproducible critical micelle concentration values in aqueous solutions. Our findings outline a roadmap to guide the critical micelle concentration analysis of detergents by dynamic light scattering in the future.
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    Detergent chemistry modulates the transgression of planetary boundaries including antimicrobial resistance and drug discovery
    (Wiley, 2024-04-15) Seewald, Marc; Nielinger, Lena; Alker, Katharina; Behnke, Jan‐Simon; Wycisk, Virginia; Urner, Leonhard H.
    Detergent chemistry enables applications in the world today while harming safe operating spaces that humanity needs for survival. Aim of this review is to support a holistic thought process in the design of detergent chemistry. We harness the planetary boundary concept as a framework for literature survey to identify progresses and knowledge gaps in context with detergent chemistry and five planetary boundaries that are currently transgressed, i.e., climate, freshwater, land system, novel entities, biosphere integrity. Our survey unveils the status of three critical challenges to be addressed in the years to come, including (i) the implementation of a holistically, climate-friendly detergent industry; (ii) the alignment of materialistic and social aspects in creating technical solutions by means of sustainable chemistry; (iii) the development of detergents that serve the purpose of applications but do not harm the biosphere in their role as novel entities. Specifically, medically relevant case reports revealed that even the most sophisticated detergent design cannot sufficiently accelerate drug discovery to outperform the antibiotic resistance development that detergents simultaneously promote as novel entities. Safe operating spaces that humanity needs for its survival may be secured by directing future efforts beyond sustainable chemistry, resource efficiency, and net zero emission targets.
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    Detergenschemie beeinflusst die Überschreitung planetarer Grenzen einschließlich antimikrobieller Resistenz und Arzneimittelentwicklung
    (Wiley, 2024-04-15) Seewald, Marc; Nielinger, Lena; Alker, Katharina; Behnke, Jan‐Simon; Wycisk, Virginia; Urner, Leonhard H.
    Die Chemie der Detergenzien ermöglicht alltägliche Anwendungen. Gleichzeitig gefährdet sie sichere Handlungsräume, welche die Menschheit für ihren Fortbestand braucht. Ziel dieses Übersichtsartikels ist es, die Entwicklung eines ganzheitlichen Denkansatzes im chemischen Design von Detergenzien zu unterstützen. Mit Hilfe vom Konzept der planetaren Grenzen identifizieren wir Fortschritte und Wissenslücken im Zusammenhang mit der Chemie der Detergenzien und fünf planetaren Grenzen, welche derzeit überschritten werden, einschließlich Klima, Süßwasser, Landsystem, neue chemische Entitäten und Integrität der Biosphäre. Unsere Studie offenbart den Status von drei kritischen Herausforderungen, die in den kommenden Jahren angegangen werden müssen, darunter (i) die Umsetzung einer ganzheitlichen, klimafreundlichen Detergensindustrie; (ii) die Angleichung von materialistischen und sozialen Aspekten bei der Schaffung technischer Lösungen mittels nachhaltiger Chemie; (iii) die Entwicklung von Detergenzien, die einer Anwendung dienen, aber die Biosphäre in ihrer Rolle als neue chemische Entitäten nicht schaden. Medizinrelevante Fallstudien zeigen, dass selbst das raffinierteste Detergensdesign eine Medikamentenentwicklung nicht ausreichend beschleunigen kann, um zeitgleich die Antibiotikaresistenzentwicklung, welche Detergenzien in ihrer Rolle als neue chemische Entitäten fördern, zu überwinden. Sichere Handlungsräume, welche die Menschheit für ihren Fortbestehen braucht, können gesichert werden, sofern zukünftige Bemühungen über die Etablierung von nachhaltiger Chemie, Ressourceneffizienz und Netto-Null-Emissionsziele hinaus gehen.