Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Effect of ureolytic bacteria on compressibility of the soils with variable gradation

Wasil Mariola, Wydro Urszula, Wołejko Elżbieta

Architecture Civil Engineering Environment

|

2023

|

Vol. 16, no. 3

131--139

EN

The aim of this study is to present the effect of treatment with ureolytic bacteria (Sporosarcina pasteurii) on the compressibility parameters of mineral and anthropogenic soils. In the presence of the urease enzyme, secreted by a strain of Sporosarcina pasteurii bacteria, urea hydrolysis occurs, allowing CaCO3 to be precipitated. The literature suggests applying the Microbially Induced Calcite Precipitation (MICP) method to non-cohesive soils. In order to determine whether the biomineralization process occurs in other soil types, cohesive and anthropogenic soils were tested in the laboratory. Compressibility tests were carried out in the laboratory on MICP-treated and untreated soils as reference samples. The process of biocementation in the soil is made possible by the introduction of bacteria into the soil and subsequent activation by a cementation solution (consisting of urea and calcium ions Ca2+). This paper presents the methodology for introducing bacteria into the soil, as well as the effect of the biomineralization process on the deformation parameters of the tested materials.

2

In vitro investigation on calcium sulfate gypsum/hydroxyapatite composites

Florkiewicz Wioletta, Słota Dagmara, Makara Agnieszka, Tyliszczak Bożena

Inżynieria Materiałowa

|

2021

|

Vol. 42, nr 4-5

21--26

EN

The paper is focused on the preparation and characterization of calcium sulfate gypsum-based materials modified with hydroxyapatite of natural origin. To search for new bioactive materials, calcium sulfate gypsum Stodent III Arti was mixed with hydroxyapatite obtained in the three-step preparation process including hydrolysis, pre-calcination, and calcination of bones. Such-obtained material was characterized by X-ray diffractometry and Fouriertransform infrared spectroscopy. Additionally, the microstructure and chemical composition of the prepared composite materials were investigated with a scanning electron microscope equipped with an energy dispersive spectrometer detector. Moreover, the influence of the hydroxyapatite content in the materials on their in vitro degradation in storage solutions including artificial saliva, Ringer’s solution, and simulated body fluid was examined. A comparison of the degradation of gypsum composites demonstrated that in vitro stability is dependent on hydroxyapatite content. The samples' weight changes indicate hydroxyapatite addition results in increased degradation of prepared composite materials. Moreover, the imaging of the samples confirmed the formation of finely-crystalline apatite precipitate on the surface of the materials during immersion in incubation fluids.

PL

W pracy przedstawiono charakterystykę materiałów na bazie gipsu modyfikowanych hydroksyapatytem pochodzenia naturalnego. Hydroksyapatyt uzyskano w trzyetapowym procesie obejmującym hydrolizę, prekalcynację i kalcynację kości. Otrzymane materiały scharakteryzowano metodą dyfraktometrii rentgenowskiej i spektroskopii w podczerwieni z transformatą Fouriera. Dodatkowo zbadano mikrostrukturę i skład chemiczny wytworzonych materiałów kompozytowych za pomocą skaningowego mikroskopu elektronowego wyposażonego w rentgenowski spektrometr z dyspersją energii. Ponadto zbadano wpływ zawartości hydroksyapatytu w materiałach na ich degradację in vitro w płynach symulujących środowisko organizmu, takich jak sztuczna ślina, roztwór Ringera i symulowany płyn ustrojowy SBF. Porównanie degradacji kompozytów wykazało, że stabilność in vitro jest zależna od zawartości hydroksyapatytu. Analiza zmiany masy próbek w czasie inkubacji wskazała, że dodatek hydroksyapatytu powoduje zwiększoną degradację przygotowanych materiałów kompozytowych. Ponadto obrazowanie próbek potwierdziło powstawanie drobnokrystalicznego apatytu na powierzchni materiałów podczas inkubacji w płynach symulujących środowisko organizmu.

3

Podstawy i możliwości wykorzystania procesu biomineralizacji węglanu wapnia

Krajewska Barbara, Raczak Kinga

Ochrona Środowiska

|

2019

|

Vol. 41, nr 1

31--37

PL

Węglan wapnia CaCO3 jest substancją szeroko rozpowszechnioną w przyrodzie i znajduje liczne zastosowania praktyczne. W przyrodzie jego biomineralizacja jest między innymi wynikiem procesów strącania indukowanych mikrobiologicznie. Jednym z nich jest strącanie indukowane przez bakterie ureolityczne. Proces ten, jeśli prowadzony biomimetycznie, zachodzi w łagodnych warunkach i co ważne, może być zastosowany w warunkach polowych in situ. W ten sposób stanowi on ekoprzyjazną i energooszczędną technikę do wykorzystania jako ekologiczna alternatywa dla obecnie stosowanych technik w wielorakich obszarach inżynieryjnych. W obszarach tych wytrącany CaCO3 spełnia rolę czynnika remediacyjnego i cementującego, na przykład w celu (1) oczyszczania wód z jonów metali toksycznych i radionuklidów, (2) wzmacniania i konsolidacji gruntu i piasku, (3) uszczelniania formacji geologicznych, (4) naprawy obiektów budowlanych i (5) ochrony powierzchni tych obiektów warstwami ochronnymi. Choć stosowana z powodzeniem w sektorze ochrony i restauracji budowli historycznych, technika ta pozostaje ciągle na etapie badań i procesów optymalizacyjnych. By stać się w pełni niezawodną i ekonomiczną techniką wymaga ona dalszych badań, których zadaniem jest rozwiązanie ograniczeń i parametryczna optymalizacja, oraz testy w pełnowymiarowych eksperymentach polowych. Jest to zadanie interdyscyplinarne dla inżynierów budownictwa, geologów, chemików, mikrobiologów i konserwatorów zabytków, którego efektem będzie wprowadzenie tej ekoprzyjaznej i innowacyjnej techniki na rynek inżynierski do wykorzystania w inżynierii środowiska i lądowej, geotechnice i konserwacji zabytków. W kontekście ekopotencjału i innowacyjności tej techniki, w niniejszym artykule przedstawiono jej podstawy, obszary jej zastosowań oraz zalety i ograniczenia.

EN

Calcium carbonate (CaCO3) is a substance widespread in nature and used in numerous practical applications. In nature, its biomineralization relies, among others, on microbiologically induced precipitation processes. One of such processes is precipitation induced by ureolytic bacteria. If performed in a biomimetic manner, the process is carried out under mild conditions and, most importantly, can be employed in field applications in situ. Therefore, the process constitutes an eco-friendly and energy-saving technique to be used as an ecological alternative to conventional techniques in a variety of engineering fields. In these fields, CaCO3 serves as a remediating and cementing agent, for instance to (1) clean waste- and groundwater from toxic metals and radionuclides, (2) strengthen and consolidate soil and sand, (3) seal geological formations to enhance oil recovery and geologic CO2 sequestration, (4) repair stone and concrete structures, and (5) cover surfaces of these structures with protective layers. Although already in use in the sector of protection and renovation of stone monuments, to date the technique has remained mostly under research and optimization. To become fully implementable as a reliable and economically viable technique, it still requires further research in order to address its limitations, focus on parametrical optimization, up-scaling and life-size field experiments. All these, in an interdisciplinary effort of geologists, microbiologists, chemists, civil engineers and conservators of historic monuments, will move this eco-friendly and innovative branch of engineering from laboratory to field applications in the environmental and civil engineering, geotechnology and conservation of historic buildings. Given its eco-potential and innovativeness, in this study the principles of the technique, advantages, possible applications and challenges are reviewed.

4

Zjawisko biomineralizacji chrząstki stawu biodrowego

Pawlikowski M.

Auxiliary Sciences in Archaeology, Preservation of Relics and Environmental Engineering

|

2018

|

nr 25

116--140

PL

Wykonano badania mineralogiczne chrząstki zdjętej z głów kości udowej, które usunięto w trakcie totalnej alloplastyki stawu biodrowego. Badania wykonano z zastosowaniem metody SEM i EDS zwracając szczególną uwagę zarówno na zewnętrzną „pracującą” powierzchnię chrząstki jak i na jej część wewnętrzną przyrośniętą do głowy kości udowej. Wykonano także badania mineralogiczne kości znajdującej się pod chrząstką oraz samego miąższu chrząstki. Otrzymane wyniki sugerują transfer pierwiastków uwolnionych z kości w procesie osteoporozy do chrząstki i krystalizację pierwiastków ich w formie ziarn mineralnych. Możliwym jest także mineralizacja chrząstki od strony stawy ( przez zmineralizowany płyn stawowy). Biomineralizacja widoczna w chrząstce w postaci ziarn, guzków i spluszowaceń poprzedzona jest ukrytą mineralizacją kolagenu chrząstki. Biomineralizacja chrząstki rozwija się w miejscach zniszczenia struktury kolagenu chrząstki, którego jedną z przyczyn może być nadmierne obciążenie stawów ale tez inne przyczyny (stany zapalne i in.). We wczesnych stadiach rozwoju biomineralizacja chrząstki obserwowana jest wyłącznie w analizach fazowych i strukturalnych bowiem nie ujawnia się makroskopowo. Na rentgenowskich dyfraktometrycznych takiej chrząstki pojawiają się refleksów dhkl charakterystycznych dla fosforanów z grupy apatytu. Ma miejsce miana wielkości odległości dhkl kolagenu chrząstkowego. Dowodzi to porządkowania się struktury kolagenu chrząstkowego w miarę jego mineralizacji. Można przypuszczać, że proces biomineralizacji chrząstki w innych stawach przebiega podobnie.

EN

Mineralogical studies were performed on cartilage taken from femoral heads removed during total hip arthroplasty. The tests were done using SEM and EDS methods, with particular focus on both the external, "working" surface of the cartilage and its internal part, attached to the femoral head. Mineralogical tests were also performed on the bones under the cartilage and the cartilage itself Obtained results suggest that there is a transfer of elements released from the bone into the cartilage in the process of osteoporosis, and crystallization of those elements takes the form of mineral grains. Cartilage may also be mineralized from the direction of the joint (through the mineralized synovial fluid). Biomineralisation visible in cartilage in the form of grains, nodules and chondromalacias is preceded by the hidden mineralization of cartilage collagen. Cartilage biomineralization develops where the cartilage collagen structure has been damaged, which may be caused by excessive joint stress, but also other reasons (inflammation etc.). In the early stages of development, cartilage biomineralization is only observed in phase and structural analyzes because it does not appear macroscopically. X-ray diffraction patterns of such cartilage reveal dhkl reflections typical for phosphates from the apatite group. Change in the distance of cartilage collagen dhkl occurs. That proves that the structure of the cartilage collagen reorganizes as it mineralizes. It can be assumed that the cartilage biomineralization process is similar in other joints.

5

Biomineralogiczne zjawiska (kalcyfikacji) tętnic

Pawlikowski M.

Auxiliary Sciences in Archaeology, Preservation of Relics and Environmental Engineering

|

2018

|

nr 25

35--50

PL

Przedstawiono teorię biomineralizacji tętnic człowieka. Omówiono przyczyny powstawania i rodzaje centrów krystalizacji w tętnicach. Zaprezentowano wybrane rodzaje mineralizacji tętnic.

EN

Biomineralization of tissues includes both mineralization processes that are necessary for the functioning of the organism and those that are harmful for it. This article discusses both types of mineralization, with particular focuson the occurrence of the so-called crystallization centers, i.e. places where the mineralization begins. Primary and secondary crystallization centers are distinguished. Characteristics of developing biomineralization and its consequences are discussed.

6

Warstwa ochronna ze strącanego biologicznie mikro-kalcytu na powierzchni tworzyw cementowych

Frigione M.

Cement Wapno Beton

|

2013

|

R. 18/80, nr 5

281--300

PL

Zaproponowano strącanie węglanu wapnia przez mikroorganizmy (bakterie) jako skuteczna metodę zabezpieczania tradycyjnych materiałów budowlanych (wapień, zaprawa, beton) przed degradacją spowodowaną wpływem różnych środowisk. Metoda polega na wywołanym bakteriami powstawaniu warstwy węglanu, zgodnego z powierzchnią wapienia lub betonu. Metoda ta ma szereg zalet w porównaniu do tradycyjnych technik i została opisana w artykule.

EN

Calcium carbonate precipitation produced by microorganisms (bacteria) has been proposed as an efficient method for the protection of the traditional construction materials (carbonate stone, mortar, concrete) from degradation due lo exposure to different environments. The method relies on the bacterially induced formation of a compatible carbonate layer precipitated on limestone or on concrete surface. The method exhibits several advantages with respect to traditional techniques, which are outlined and described in this paper.

7

Od bakterii do kamienia moczowego, czyli o biomineralizacji mineralnych składników moczu w warunkach in vitro

Prywer J.

Postępy Fizyki

|

2012

|

T. 63, z. 2

78-88

PL

Minerałem jest każda faza krystaliczna lub amorficzna powstała w naturze o ściśle określonej i powtarzalnej charakterystyce fizykochemicznej. Natomiast minerał będący produktem przyrody ożywionej nazywamy biominerałem, a proces jego powstawania biomineralizacją. W tym rozumieniu do procesów biomineralizacji możemy zaliczyć, na przykład, proces tworzenia się kryształów szczawianu wapnia w różnych tkankach roślinnych lub proces mineralizacji kryształów magnetytu wewnątrz bakterii i zwierząt. Procesy biomineralizacji zachodzą również w organizmie człowieka. Do procesów fizjologicznych możemy zaliczyć proces tworzenia się minerałów fosforanowych, które stanowią zasadniczy budulec układu kostnego. Przykładem patologicznej mineralizacji jest niebezpieczna dla człowieka biomineralizacja naczyń krwionośnych, czy powstawanie kamieni żółciowych i moczowych. W niniejszym artykule staramy się przybliżyć procesy biomineralizacji ze szczególnym uwzględnieniem biomineralizacji infekcyjnych kamieni moczowych. Omawiamy kilka z najciekawszych zjawisk towarzyszących powstawaniu tych kamieni. Niektóre z nich wydają się występować tylko w obecności odpowiednich bakterii.

EN

Mineral is defined as every crystalline or amorphous phase created in nature with strictly determined and repeatable physicochemical characterization. However, mineral being a product of the animated nature we denote biomineral, and the process of its formation we denote biomineralization. According to this understanding the biomineralization processes include, for example, the formation of calcium oxalate crystals in different plant tissues or the mineralization process of magnetite crystals inside different bacteria and animals. Biomineralization processes occur also in human organisms. Such physiological processes include the formation of phosphate minerals in human body, which are the main building material of bone system. There exist also the so called pathological biomineralization. The dangerous for people biomineralization of blood vessels or urinary and gall stones are the examples of pathological biomineralization. In the present article we try to explain biomineralization processes paying particular attention to biomineralization infectious urinary stones, and we discuss some of the most interesting phenomena accompanying the formation of these stones which seem to appear only in the presence of appropriate bacteria.

8

Tolerancja szczepu bakterii Cupriavidus metallidurans na jony metali

Vojtkova H., Janulkova R., Svanova P.

Inżynieria Mineralna

|

2012

|

R. 13, nr 2

49-54

PL

W doświadczeniu eksperymentalnie zbadano tolerancję szczepu bakterii Cupriavidus metallidurans CCM 7663 na wybrane stężenie jonów metalu. Wyniki pokazują bardzo dobrą tolerancję na jony Ni2+, Cd2+, Ag+, Pb2+, Mg2+, Fe2+, Cu2+. Zidentyfikowane wartości tolerancji uzupełniono przez właściwości fizjologiczne szczepu oznaczając w ten sposób możliwość zastosowania bakterii w procesach aktywnej biomineralizacji i metodach biotechnologicznych przetwarzania rud i odzysku trudno dostępnych metali.

EN

The study experimentally examines the tolerance of the bacterium Cupriavidus metallidurans strain CCM 7663 of the selected ion metal concentration. The results show a very good metallic tolerance of Ni2+, Cd2+, Cr3+, Ag+, Pb2+, Mg2+, Fe2+, Cu2+ ions. The identified tolerance values are complemented by the physiological properties of the strain and thus imply its possible application in the processes of active biomineralization and biotechnological methods of ore processing and retrieval of rare or less available metals.

9

Przygotowywanie magnetycznych minerałów żelaza przy użyciu bakterii redukujących siarczany

Luptakova A., Jencarova J., Jandacka P., Luptak M., Matysek D., Dernerova-Foitova P.

Inżynieria Mineralna

|

2012

|

R. 13, nr 2

21-29

PL

Zastosowanie metabolizmu bakterii redukujących siarczany jest jedną z metod przygotowania siarczków. Jest to metoda biologiczno-chemiczna bazująca na zdolności bakterii do redukcji siarczanów do siarkowodoru, który łączy się z kationami żelaza (II) tworząc nierozpuszczalne osady - siarczki żelaza. W pewnych warunkach wzrostu bakteryjnego biogeniczne siarczki żelaza mogą posiadać cechy magnetyczne. Celem pracy jest zbadanie właściwości magnetycznych i składu biogenicznych siarczków żelaza zsyntezowanych w kulturach bakterii redukujących siarczany w warunkach laboratoryjnych.

EN

Using the sulphate-reducing bacteria metabolism is one of the methods of iron sulphides preparation. It is a biologicchemical method based on the ability of these bacteria to reduce sulphates to hydrogen sulphide, which binds with ferrous cations to form insoluble precipitates - iron sulphides. Under certain bacterial growth conditions biogenic iron sulphides can be magnetic. The target of this work was to study the magnetic properties and composition of biogenic iron sulphides synthesized in cultures of sulphatereducing bacteria under specific laboratory conditions and modified growth media.