Membrangestützte Herstellung bakterieller Cellulose mit Gluconacetobacter xylinus:
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INHALTSVERZEICHNIS
1 E I N L E I T U N G 1
2 M O T I V A T I O N U N D Z I E L S E T Z U N G 2
3 T H E O R E T I S C H E G R U N D L A G E N 5
3.1 BIOPROZESSE 5
3.1.1 MIKROBIELLES WACHSTUM 5
3.1.2 BETRIEB VON BIOREAKTOREN 7
3.2 MEMBRAN VERFAHREN 8
3.3 BAKTERIELLE CELLULOSE 11
3.3.1 GLUCONACETOBACTER XYLINUS 11
3.3.2 SYNTHESE VON BAKTERIELLER CELLULOSE 15
3.3.3 EIGENSCHAFTEN VON BAKTERIELLER CELLULOSE 18
3.3.4 HERSTELLUNG VON BAKTERIELLER CELLULOSE 19
3.4 BIOFILME 26
3.4.1 BIOLOGIE 26
3.4.2 STOFFTRANSPORT IN BIOFILMEN 28
3.5 MEDIZINISCHE VORRAUSSETZUNGEN 30
3.5.1 BIOKOMPATIBILITAET 30
3.5.2 BLUTKOMPATIBILITAET 31
4 M E T H O D E N 3 4
4.1 LOESUNGEN 34
4.2 MEDIUM 34
4.3 MIKROORGANISMEN 35
4.4 STAMMHALTUNG 35
4.5 INOKULUMSHERSTELLUNG 36
4.5.1 SCHUETTELKOLBEN 36
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IMAGE 2
4.5.2 RUEHRKESSELREAKTOR 36
4.6 MEMBRANVERFAHREN 37
4.6.1 MEMBRANMODULE: MATERIALIEN U N D HERSTELLUNG 37
4.6.2 MEMBRANMODULE: ZUSAMMENBAU 38
4.6.3 VERSUCHSAUFBAU 41
4.6.4 SATZVERFAHREN 41
4.6.5 ZULAUFVERFAHREN 42
4.6.6 DEFINIERTE REAKTIONSBEDINGUNGEN 42
4.7 REINIGUNG 42
4.8 LYOPHILISATION 43
4.9 QUANTIFIZIERUNG DES BIOFILMS 44
4.9.1 BIOMASSE 44
4.9.2 MATRIX 46
4.10 CHARAKTERISIERUNG DES CELLULOSEPELLIKEL 47
4.10.1 RASTERELEKTRONENMIKROSKOPIE 47
4.10.2 KONFOKALE LASER SCANNING MIKROSKOPIE 48
4.10.3 QUECKSILBERPOROSIMETRIE 49
4.10.4 SAUERSTOFFMESSUNG 50
4.10.5 BLUTKOMPATIBILITAET 50
4.11 BESTIMMUNG VON BINAEREN DIFFUSIONSKOEFFIZIENTEN 53
4.12 ANALYTIK 54
4.12.1 METABOLITE 54
4.12.2 PROTEIN 57
4.13 OPTIMIERUNG 57
4.14 DATENVERARBEITUNG 60
IMAGE 3
5 K O N S T R U K T I O N V O N M E M B R A N M O D U L E N 6 1
5.1 GLASMODUL 61
5.2 POLYPROPYLENMODUL 65
5.3 DISKUSSION 67
6 IDENTIFIKATION E I N E R G E E I G N E T E N M E M B R A N 6 9
7 I N O K U L U M S H E R S T E L L U N G 7 3
7.1 INOKULUMSHERSTELLUNG IM SCHUETTELKOLBEN 73
7.2 INOKULUMSHERSTELLUNG IM RUEHRKESSELREAKTOR 77
7.3 DISKUSSION 80
8 ONLINE-ERFASSUNG D E R C E L L U L O S E P R O D U K T I O N 8 1
8.1 LASERTRIANGULATION 81
8.2 KORRELATION 82
8.3 DISKUSSION 83
9 C E L L U L O S E P R O D U K T I O N I M S A T Z V E R F A H R E N 8
5
9.1 STATISCHE OBERFLAECHENKULTUR 85
9.2 MEMBRANMODUL MIT KLEINEM BYPASSGEFAESS 89
9.3 MEMBRANMODUL MIT GROSSEM BYPASSGEFAESS 93
9.4 DISKUSSION 97
10 DEFINIERTES M E D I U M 1 0 0
10.1 OPTIMIERUNG 100
10.2 VALIDIERUNG 105
10.3 DISKUSSION 108
11 A N A L Y S E D E S S T O F F T R A N S P O R T S I M PELLICLE 1 1 0
11.1 NAEHRSTOFFE 110
11.2 SAUERSTOFF 116
11.3 DISKUSSION 117
IMAGE 4
12 C E L L U L O S E P R O D U K T I O N I M ZULAUFVERFAHREN 1 1 8
12.1 MEMBRANMODUL MIT KLEINEM BYPASSGEFAESS 118
12.2 DISKUSSION 123
13 C H A R A K T E R I S I E R U N G D E R CELLULOSEPELLIKEL 1 2 5
13.1 MAKROSTRUKTUR 125
13.2 DICHTE 126
13.3 LASERTRIANGULATION 131
13.4 DISKUSSION 136
14 E I G E N S C H A F T E N BAKTERIELLER C E L L U L O S E 1 3 8
14.1 REINIGUNG 138
14.2 BIOKOMPATIBILITAET 139
14.2.1 BLUTKOMPATIBILITAET 139
14.2.2 BESIEDLUNG 142
14.3 DISKUSSION 144
15 Z U S A M M E N F A S S U N G U N D A U S B L I C K 1 4 6
16 LITERATURVERZEICHNIS 1 5 1
1 7 A B K UE R Z U N G E N 1 5 9
A A N H A N G 1 6 0
A . L ZEICHNUNGEN DER MEMBRANMODULE 160
A.2 LEITFAEHIGKEITSMESSUNG 164
A.3 OPTIMIERUNG 165
A.4 KONFOKALE LASER SCANNING MIKROSKOPIE 167
A.5 MATERIALIEN 169
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