4 Material und Umwelt
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Organisationseinheit der BAM
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- 4.1 Biologische Materialschädigung und Referenzorganismen (62)
- 4.2 Materialien und Luftschadstoffe (51)
- 4.3 Schadstofftransfer und Umwelttechnologien (45)
- 4.5 Kunst- und Kulturgutanalyse (41)
- 4.0 Abteilungsleitung und andere (31)
- 4.4 Thermochemische Reststoffbehandlung und Wertstoffrückgewinnung (23)
- 6 Materialchemie (20)
- 1 Analytische Chemie; Referenzmaterialien (16)
- 5 Werkstofftechnik (7)
Virulence determines the impact a pathogen has on the fitness of its host, yet current understanding of the evolutionary origins and causes of virulence of many pathogens is surprisingly incomplete. Here, we explore the evolution of Marek’s disease virus (MDV), a herpesvirus commonly afflicting chickens and rarely other avian species. The history of MDV in the 20th century represents an important case study in the evolution of virulence. The severity of MDV infection in chickens has been rising steadily since the adoption of intensive farming techniques and vaccination programs in the 1950s and 1970s, respectively. It has remained uncertain, however, which of these factors is causally more responsible for the observed increase in virulence of circulating viruses. We conducted a phylogenomic study to understand the evolution of MDV in the context of dramatic changes to poultry farming and disease control. Our analysis reveals evidence of geographical structuring of MDV strains, with reconstructions supporting the emergence of virulent viruses independently in North America and Eurasia. Of note, the emergence of virulent viruses appears to coincide approximately with the introduction of comprehensive vaccination on both continents. The time-dated phylogeny also indicated that MDV has a mean evolutionary rate of ~1.6 × 10−5 substitutions per site per year. An examination of gene-linked mutations did not identify a strong association between mutational variation and virulence phenotypes, indicating that MDV may evolve readily and rapidly under strong selective pressures and that multiple genotypic pathways may underlie virulence adaptation in MDV.
Active antibacterial and antifouling surface coating via a facile one-step enzymatic cross-linking
(2017)
Prevention of microbial contamination of surfaces is one of the biggest challenges for biomedical applications. Establishing a stable, easily produced, highly antibacterial surface coating offers an efficient solution but remains a technical difficulty. Here, we report on a new approach to create an in situ hydrogel film-coating on glass surfaces made by enzymatic cross-linking under physiological conditions. The cross-linking is catalyzed by horseradish peroxidase (HRP)/glucose oxidase (GOD)-coupled cascade reactions in the presence of glucose and results in 3D dendritic polyglycerol (dPG) scaffolds bound to the surface of glass.
These scaffolds continuously release H2O2 as long as glucose is present in the system. The resultant polymeric coating is highly stable, bacterial-repellent, and functions under physiological conditions. Challenged with high loads of bacteria (OD540 = 1.0), this novel hydrogel and glucose-amended coating reduced the cell viability of Pseudomonas putida (Gram-negative) by 100% and Staphylococcus aureus (Gram-positive) by ≥40%, respectively. Moreover, glucose-stimulated production of H2O2 by the coating system was sufficient to kill both test bacteria (at low titers) with >99.99% Efficiency within 24 h. In the presence of glucose, this platform produces a coating with high effectiveness against bacterial adhesion and survival that can be envisioned for the applications in the glucose-associated medical/oral devices.
Innovation is the catalyst for the technology of the future. It is important to develop new and better technologies that can continuously monitor the environmental impact, e.g., for air quality control or emission detection. In the recently at BAM developed Universal Pump Sensor Control (UPSC3) module, different components and sensors are fused. The combination of the individual components makes the UPSC3 module an excellent monitoring and reference system for the development and characterization of gas specific sensors. Measurements over long periods are possible, for mixed gas loads or for certain gas measurements. The system is part of a mobile sensor network of several sensor units, which can also be used as standalone systems.
The motivation and objective of this research is to develop gas sensors based on fluorescence detection with range of ppm / ppb. For this task a reference system is required, which contains volatile organic compound (VOC) sensors for reference data from different scenarios. The integrated multi-sensor unit can measure different gases through the integrated 3-fold VOC sensor, which can be adapted to the addressed scenario. . The system-integrated flow control, with pump and flow sensor, allows the gas molecules to be transported directly to the VOC sensor. The entire measurement is permanently stored on an integrated memory card. If the previously determined limit range is exceeded, an alarm is generated. The system is an important tool towards further developments in the field of gas sensors and is primarily used for the validation of chemically based gas sensors.
Investigation of physical properties and chemical composition of writing materials generates important data that we add to the results of the codicological analysis of the manuscripts. In its individual materiality, each manuscript is the result of a wide variety of influences. The “life” of a manuscript starts with its production that includes preparation of the writing surfaces and inks; it is followed by the use and storage, and finally characterized by treatment during restoration. Using instrumental analysis we record the characteristics that still exist. Combining our data with those obtained from the palaeographical and codicological analysis produces a new powerful tool for reconstruction of the history of a manuscript.
Leaking methane (CH4) from infrastructures, such as pipelines and landfills, is critical for the environment but can also pose a safety risk. To enable a fast detection and localization of these kind of leaks, we developed a novel robotic platform for aerial remote gas sensing. Spectroscopic measurement methods for remote sensing of selected gases lend themselves for use on mini-copters, which offer a number of advantages for inspection and surveillance over traditional methods. No direct contact with the target gas is needed and thus the influence of the aerial platform on the measured gas plume can be kept to a minimum. This allows to overcome one of the major issues with gas-sensitive mini-copters. On the other hand, remote gas sensors, most prominently Tunable Diode Laser Absorption Spectroscopy (TDLAS) sensors have been too bulky given the payload and energy restrictions of mini-copters. Here, we present the Unmanned Aerial Vehicle for Remote Gas Sensing (UAV-REGAS), which combines a novel lightweight TDLAS sensor with a 3-axis aerial stabilization gimbal for aiming on a versatile hexacopter. The proposed system can be deployed in scenarios that cannot be addressed by currently available robots and thus constitutes a significant step forward for the field of Mobile Robot Olfaction (MRO). It enables tomographic reconstruction of gas plumes and a localization of gas sources. We also present first results showing its performance under realistic conditions.
Welche Themen und Fragestellungen haben den Fachbeirat der BAM, seine Arbeitsgruppen und die BAM seit der letzten Fachtagung in Leipzig beschäftigt?
Die Richtlinie Fremdprüfer und deren Anlagen wurden entsprechend der aktuellen Anforderungen angepasst. Die einzelnen Punkte wollen wir vorstellen. Im Zusammenhang mit Geotextilien zum Filtern und Trennen und Kunststoff Dränelementen wurden zwei Themen bearbeitet:
(1) Die europäischen Anwendungsnormen und das deutsche Straßenbaumerkblatt für Geokunststoffe verwenden statistische Begriffe. Deren nur „beiläufige“ Erwähnung lässt jedoch offen, was genau im Zusammenhang gemeint ist. Produkte unterschiedlicher Hersteller können daher trotz gleicher Angaben zu den Mindestwerten in den Leistungserklärungen oder Datenblättern deutlich unterschiedliche Eigenschaften haben. Um vorschriftsmäßig bemessen zu können, muss man jedoch wissen, was sich hinter den Zahlen verbirgt. Eine Zulassung oder Zertifizierung ist nur dann sinnvoll, wenn darüber hinaus einheitlich definiert wird, was die Angaben für die werkseigene Produktionskontrolle, die Inspektion durch benannte Stellen und die Kontrolle durch Dritte bedeuten. In den vergangenen Jahren seit 2009 wurde versucht, die Zulassungen stärker auf die Vorgaben aus der europäischen Normung zu stützen. Daher musste nun diskutiert werden, welche statistische Bedeutung die Angaben in den Zulassungen für Kunststoff Dränelementen und Geotextilien zum Filtern und Trennen haben. Hier musste eine einheitliche Regelung getroffen werden.
(2) Die Langzeiteigenschaften von polyolefinen Geokunststoffen sind maßgeblich von den eingesetzten Stabilisatoren abhängig. Wie kann hier eine Überwachung während der Produktion der Geokunststoffe implementiert werden, wenn die Rezepturbestandteile der Produkte sensible Firmengeheimnisse der Rohstoffhersteller sind? Hier musste eine Lösung erarbeitet werden. Über die Ergebnisse soll berichtet werden.
Wir möchten weiterhin über Entwicklungen in Zusammenhang mit Kunststoffdichtungs-bahnen (KDB) berichten. Die DVS (Deutscher Verband für Schweißen und verwandte Verfahren) Richtlinie 2225-4 regelt das Schweißen der KDB auf der Deponiebaustelle. Werden KDB im strukturierten Bereich miteinander verschweißt, werden die Strukturen in der Regel vorher abgetragen. Die DVS Richtlinie sieht unter bestimmten Voraussetzungen von einem Abtragen der Strukturen ab. Vor diesem Hintergrund wurde vom AK GWS ein Untersuchungsprogramm initiiert, das die Auswirkungen aufzeigen soll. Darüber haben wir bereits im letzten Jahr berichten. Das Untersuchungsprogramm wurde abgeschlossen. Die Ergebnisse und Schlussfolgerungen werden nun vorgestellt.
Welche Themen und Fragestellungen haben den Fachbeirat der BAM, seine Arbeitsgruppen und die BAM seit der letzten Fachtagung in Leipzig beschäftigt?
Die Richtlinie Fremdprüfer und deren Anlagen wurden entsprechend der aktuellen Anforderungen angepasst. Die einzelnen Punkte wollen wir vorstellen. Im Zusammenhang mit Geotextilien zum Filtern und Trennen und Kunststoff Dränelementen wurden zwei Themen bearbeitet: (1) Die europäischen Anwendungsnormen und das deutsche Straßenbaumerkblatt für Geokunststoffe verwenden statistische Begriffe. Deren nur „beiläufige“ Erwähnung lässt jedoch offen, was genau im Zusammenhang gemeint ist. Produkte unterschiedlicher Hersteller können daher trotz gleicher Angaben zu den Mindestwerten in den Leistungserklärungen oder Datenblättern deutlich unterschiedliche Eigenschaften haben. Um vorschriftsmäßig bemessen zu können, muss man jedoch wissen, was sich hinter den Zahlen verbirgt. Eine Zulassung oder Zertifizierung ist nur dann sinnvoll, wenn darüber hinaus einheitlich definiert wird, was die Angaben für die werkseigene Produktionskontrolle, die Inspektion durch benannte Stellen und die Kontrolle durch Dritte bedeuten. In den vergangenen Jahren seit 2009 wurde versucht, die Zulassungen stärker auf die Vorgaben aus der europäischen Normung zu stützen. Daher musste nun diskutiert werden, welche statistische Bedeutung die Angaben in den Zulassungen für Kunststoff Dränelementen und Geotextilien zum Filtern und Trennen haben. Hier musste eine einheitliche Regelung getroffen werden. (2) Die Langzeiteigenschaften von polyolefinen Geokunststoffen sind maßgeblich von den eingesetzten Stabilisatoren abhängig. Wie kann hier eine Überwachung während der Produktion der Geokunststoffe implementiert werden, wenn die Rezepturbestandteile der Produkte sensible Firmengeheimnisse der Rohstoffhersteller sind? Hier musste eine Lösung erarbeitet werden. Über die Ergebnisse soll berichtet werden.
Wir möchten weiterhin über Entwicklungen in Zusammenhang mit Kunststoffdichtungs-bahnen (KDB) berichten. Die DVS (Deutscher Verband für Schweißen und verwandte Verfahren) Richtlinie 2225-4 regelt das Schweißen der KDB auf der Deponiebaustelle. Werden KDB im strukturierten Bereich miteinander verschweißt, werden die Strukturen in der Regel vorher abgetragen. Die DVS Richtlinie sieht unter bestimmten Voraussetzungen von einem Abtragen der Strukturen ab. Vor diesem Hintergrund wurde vom AK GWS ein Untersuchungsprogramm initiiert, das die Auswirkungen aufzeigen soll. Darüber haben wir bereits im letzten Jahr berichten. Das Untersuchungsprogramm wurde abgeschlossen. Die Ergebnisse und Schlussfolgerungen werden nun vorgestellt.