Filtern
Dokumenttyp
- Zeitschriftenartikel (6)
- Monografie (2)
Schlagworte
- Dye (2)
- Imaging (2)
- Mechanism (2)
- NIR (2)
- Photophysics (2)
- Quantum yield (2)
- SWIR (2)
- Antibody (1)
- Antimicrobial resistance (1)
- Application (1)
Organisationseinheit der BAM
Paper des Monats
- ja (1)
Recent progress has shown that using wavelengths between 1,000 and 2,000 nm, referred to as the shortwave-infrared or near-infrared (NIR)-II range, can enable high-resolution in vivo imaging at depths not possible with conventional optical wavelengths.
However, few bioconjugatable probes of the type that have proven invaluable for multiplexed imaging in the visible and NIR range are available for imaging these wavelengths. Using rational design, we have generated persulfonated indocyanine dyes with absorbance maxima at 872 and 1,072 nm through catechol-ring and aryl-ring fusion, respectively, onto the nonamethine scaffold. Multiplexed two-color and three-color in vivo imaging using monoclonal antibody and dextran conjugates in several tumor models illustrate the benefits of concurrent labeling of the tumor and healthy surrounding tissue and lymphatics.
These efforts are enabled by complementary advances in a custom-built NIR/shortwave-infrared imaging setup and software package for multicolor real-time imaging.
Die Forderung, dass der Flammschutz von Kunststoffen nicht nur zum bei der Herstellung der jeweiligen Produkte, sondern auch über die gesamte Einsatzdauer im geforderten Maß wirksam ist, stellt eine große Aufgabe dar. Ferner ist die Anforderung für viele Produkte in der Praxis neu, da bisher vor allem der Einfluss der Flammschutzmittel auf die Stabilität der Polymerwerkstoffe, nicht aber die Stabilität des Flammschutzes untersucht wurde. Das Langzeitverhalten halogenfreier Systeme ist bis heute wenig untersucht, insbesondere weil Phosphor- und Stickstoff-basierte Systeme die oxidative Beständigkeit von Polymeren weniger zu beeinflussen scheinen als halogenhaltige FSM. Die Frage, wie zuverlässig der Flammschutz wirkt, wenn Kunststoffe einige Jahre im Innen- und Außenbereich im Einsatz sind und dabei wechselnden Beanspruchungen ausgesetzt waren, wurde bislang nur vereinzelt untersucht. Mögliche Auswirkungen von Witterungseinflüssen auf flammgeschützte Polymerwerkstoffe sind, dass die Flammschutzmittel selbst abbauen, ausgewaschen werden, oder auch durch Wechselwirkung mit den eingesetzten Additiven oder mit den Alterungsprodukten der Polymermatrix in ihrer Wirkung nachlassen. Hier bestand großer Forschungsbedarf, um an den Punkt zu gelangen, die Beständigkeit der Flammschutzeigenschaften eines Produktes über seine gesamte Lebensdauer zuverlässig garantieren zu können. Diese Fragestellung greift das durchgeführte Forschungsvorhaben auf.
Ziel war die Untersuchung der Langzeitstabilität der Flammschutzwirkung von halogenfrei flammgeschützten Polymerwerkstoffen unter diversen Witterungseinflüssen. Dazu wurden die Schädigungsmechanismen der Polymerwerkstoffe und der Flammschutzmittel sowie die auftretenden Wechselwirkungen analysiert, um ein Verständnis für die ablaufenden Prozesse zu entwickeln und Empfehlung für die Reduzierung der Alterung zu erarbeiten. Gegenstand der Untersuchungen waren anwendungsrelevante Flammschutz-Konzepte, die miteinander verglichen wurden. Die Erarbeitung von Struktur-Eigenschafts-Beziehungen ermöglichte die Beschreibung der Empfindlichkeiten und den Vergleich zwischen den Systemen. Darauf basierend wurden für die FSM spezifische Leitlinien für die Optimierung der Langzeitstabilität des Flammschutzes erstellt.
Developing halogen‐free flame retardants with reasonably high efficiency, which thus function at limited loadings in polypropylene‐based wood/plastic composites (WPC), is still a challenge. Cost‐effective flame‐retarded WPC have been identified as a way to open the door to an interesting, broader spectrum of application in the building and transportation sectors. This work imparts a systematic comprehensive understanding and assessment of different basic routes to halogen‐free flame‐retarded WPC, taking into account economic and environmental considerations. Cheap, halogen‐free single‐component flame retardants and their multicomponent systems are investigated at reasonable filling grades of 20 wt%. The basic routes of promising synergistic multicomponent systems are discussed, and their potential and Limits assessed. Optimizing the consistency of fire residue; closing the surface of inorganic‐organic residual layers; the thermal stabilization and design of the residue, eg, synergistic combination of ammonium polyphosphate and expandable graphite; and the combination of different flame‐retardant mechanisms, eg, intumescence and flame inhibition, are proposed as promising routes to boost the flame‐retardant efficiency.
Quaternary ammonium compounds (QACs) are widely used as active agents in disinfectants, antiseptics, and preservatives. Despite being in use since the 1940s, there remain multiple open questions regarding their detailed mode-of-action and the mechanisms, including phenotypic heterogeneity, that can make bacteria less susceptible to QACs. To facilitate studies on resistance mechanisms towards QACs, we synthesized a fluorescent quaternary ammonium compound, namely N-dodecyl-N,N-dimethyl-[2-[(4-nitro-2,1,3-benzoxadiazol-7-yl)amino]ethyl]azanium-iodide (NBD-DDA). NBD-DDA is readily detected by flow cytometry and fluorescence microscopy with standard GFP/FITC-settings, making it suitable for molecular and single-cell studies. As a proof-of-concept, NBD-DDA was then used to investigate resistance mechanisms which can be heterogeneous among individual bacterial cells. Our results reveal that the antimicrobial activity of NBD-DDA against Escherichia coli, Staphylococcus aureus and Pseudomonas aeruginosa is comparable to that of benzalkonium chloride (BAC), a widely used QAC, and benzyl-dimethyl-dodecylammonium chloride (BAC12), a mono-constituent BAC with alkyl-chain length of 12 and high structural similarity to NBD-DDA. Characteristic time-kill kinetics and increased tolerance of a BAC tolerant E. coli strain against NBD-DDA suggest that the mode of action of NBD-DDA is similar to that of BAC. As revealed by confocal laser scanning microscopy (CLSM), NBD-DDA is preferentially localized to the cell envelope of E. coli, which is a primary target of BAC and other QACs. Leveraging these findings and NBD-DDA‘s fluorescent properties, we show that reduced cellular accumulation is responsible for the evolved BAC tolerance in the BAC tolerant E. coli strain and that NBD-DDA is subject to efflux mediated by TolC. Overall, NBD-DDA’s antimicrobial activity, its fluorescent properties, and its ease of detection render it a powerful tool to study resistance mechanisms of QACs in bacteria and highlight its potential to gain detailed insights into its mode-of-action.
Das Ziel des Forschungsvorhabens war die Untersuchung der Wirkungsweise von halogenfreien Flammschutzmitteln in WPC.
Eine große Anzahl verschiedener Flammschutzmittel wurde hinsichtlich ihrer Wirkmechanismen umfassend untersucht, um ein Verständnis für die ablaufenden Prozesse zu entwickeln. Hierbei wurden verschiedene Brandtests eingesetzt, um die Materialien bezüglich verschiedener Applikationen (E&E, Transportwesen, Bauwesen) zu beleuchten.
Die verschiedenen Untersuchungen liefern aber auch ein umfassendes Bild vom Brandverhalten in den verschiedenen Eigenschaften, wie Entflammbarkeit und Brandausbreitung.
Die prinzipiellen Ansätze wurden anhand von verschiedenen Flammschutzmitteln beleuchtet, ihre Pyrolyse und ihre Performance in verschiedenen Brandtests gegenübergestellt. Bei der angestrebten geringen Zusatzmenge ist durch den Zusatz eines einzigen Flammschutzmittels keine zufriedenstellende Reduktion der Brandeigenschaften zu erwarten. Multikomponentensysteme zur Steigerung der Effizienz sind angezeigt. Einige prinzipielle Kombinationsmöglichkeiten wurden für alle Hauptflammschutzmittel durchgespielt. Die teilweise deutlichen Verbesserungen zeigen Wege zur erfolgreichen Produktentwicklung auf. So konnten bei den Spritzgießcompounds Eigenschaften erzielt werden, die eine UL 94 V0 Klassifizierung ermöglichen.
Ein Einsatz der im Forschungsvorhaben hergestellten Compounds als Baustoff ist aufgrund des Brandverhaltens in den baustoffspezifischen Prüfungen nicht möglich. Hier sind weitere Flammschutz-Konzepte zu erproben.
Gleitmittel nehmen bei den untersuchten Extrusionscompounds keinen Einfluss auf das Brandverhalten. Haftvermittler nehmen ebenfalls keinen signifikanten Einfluss auf das untersuchte Brandverhalten, können aber zu einer veränderten Verteilung der Füllstoffe
und damit zur Ausbildung einer effektiveren Schutzschicht führen.
Feinere Holzpartikel schneiden bei den Brandprüfungen besser ab als grobe Holzpartikel.
Bei Einsatz von grobem Holz wird eine schlechtere Rückstandsstruktur ausgebildet, was das Brandverhalten negativ beeinflusst. Der Einsatz von vorbehandeltem Holz
brachte nicht die erwartete Verbesserung.
Die neu konzipierte Aufbereitungsanlage auf Basis des Planetwalzenextruders konnte erfolgreich in Betrieb genommen werden. Vergleichende Versuche mit dem Doppelschneckenextruder zeigten, dass der PWE-Aufbau eine gute Alternative zur etablierten DSE-Aufbereitung darstellt.
Zusätzlich wurden an Compounds vielversprechender Flammschutzansätze weitere Materialprüfungen (Biegeversuch, Schlagversuch, Wasseraufnahme) durchgeführt, um den Einfluss der FSM auf die spezifischen Eigenschaften der WPC zu beleuchten.
What to measure? is a key question in nanoscience, and it is not straightforward to address as different physicochemical properties define a nanoparticle sample. Most prominent among these properties are size, shape, surface charge, and porosity. Today researchers have an unprecedented variety of measurement techniques at their disposal to assign precise numerical values to those parameters. However, methods based on different physical principles probe different aspects, not only of the particles themselves, but also of their preparation history and their environment at the time of measurement. Understanding these connections can be of great value for interpreting characterization results and ultimately controlling the nanoparticle structure–function relationship. Here, the current techniques that enable the precise measurement of these fundamental nanoparticle properties are presented and their practical advantages and disadvantages are discussed. Some recommendations of how the physicochemical parameters of nanoparticles should be investigated and how to fully characterize these properties in different environments according to the intended nanoparticle use are proposed. The intention is to improve comparability of nanoparticle properties and performance to ensure the successful transfer of scientific knowledge to industrial real‐world applications.
The synthesis and characterization of a chemiluminescent metal–organic framework with high porosity is reported. It consists of Zr6O6(OH)4 nodes connected by 4,4′‐(anthracene‐9,10‐diyl)dibenzoate as the linker and luminophore. It shows the topology known for UiO‐66 and is therefore denoted PAP‐UiO. The MOF was not only obtained as bulk material but also as a thin film. Exposure of PAP‐UiO as bulk or film to a mixture of bis‐(2,4,6‐trichlorophenyl) oxalate, hydrogen peroxide, and sodium salicylate in a mixture of dimethyl and dibutyl phthalate evoked strong and long lasting chemiluminescence of the PAP‐UiO crystals. Time dependent fluorescence spectroscopy on bulk PAP‐UiO and, for comparison, on dimethyl 4,4′‐(anthracene‐9,10‐diyl)dibenzoate provided evidence that the chemiluminescence originates from luminophores being part of the PAP‐UiO, including the luminophores inside the crystals.
Imaging in the shortwave-infrared region (SWIR, λ = 1000–2500 nm) has the potential to enable deep tissue imaging with high resolution. Critical to the development of these Methods is the identification of low molecular weight, biologically compatible fluorescent probes that emit beyond 1000 nm.
Exchanging the bridging oxygen atom on the xanthene scaffold (C10’ position) with electron withdrawing groups has been shown to lead to significant redshifts in absorbance and emission. Guided by quantum chemistry computational modeling studies, we investigated the installation of a Ketone bridge at the C10’ position. This simple modification extends the absorbance maxima to 860 nm and the emission beyond 1000 nm, albeit with reduced photon output. Overall, These studies demonstrate that broadly applied xanthene dyes can be extended into the SWIR range.