Na całym świecie zgłaszano szkodliwe przypadki zakwitów glonów, które w ciągu ostatnich dziesięcioleci występowały ze zwiększoną częstotliwością i intensywnością ze względu na zmianę klimatu i wysoki dopływ składników odżywczych do wód słodkich w wyniku działalności antropogenicznej. Podczas zakwitów sinice uwalniają do wody swoje toksyczne metabolity wtórne, zwane cyjanotoksynami, wraz z innymi metabolitami bioaktywnymi. W ramach niniejszych badań opracowano metodę opartą na chromatografii cieczowej – spektrometrii masowej wysokiej rozdzielczości (LC-HRMS) w celu zbadania obecności cyjanometabolitów w próbkach zakwitów z jeziora Karaoun w Libanie. W trakcie tego badania odnotowano 92 cyjanometabolity, w tym 51 cyjanotoksyn należących do mikrocystyn, 15 mikroginin, 10 aeruginozyn, 6 cyklamidów, 5 anabaenopeptyn, cyjanopeptolinę, dipeptydy radiosuminę B i dehydroradiosuminę, planktoncyklinę i aminokwas podobny do mykosporyny. Spośród nich odkryto 7 nowych metabolitów cyjanobakterii, chlorowaną MC-ClYR, [epoxyAdda5]MC-YR, MC-LI, aeruginozynę 638, aeruginozynę 588, mikrogininę 755C i mikrogininę 727. Ponadto odnotowano obecność zanieczyszczeń antropogenicznych wskazujących na zanieczyszczenie jeziora i podkreślających potrzebę oceny współwystępowania cyjanotoksyn, innych metabolitów sinicowych i innych związków niebezpiecznych dla środowiska. Wyniki potwierdzają przydatność proponowanego podejścia do wykrywania metabolitów cyjanobakterii w próbkach środowiskowych, ale także podkreślają potrzebę bibliotek spektralnych dla tych związków, biorąc pod uwagę brak ich standardów referencyjnych.

Przedstawiamy nowatorską, ekologiczną metodę syntezy nanocząstek selenu (SeNP) wspomaganą mikrofalami, wykorzystującą ekstrakt drożdżowy jako źródło nietoksycznych środków redukujących. W ramach badania oceniono wpływ syntezy i warunków trawienia w przewodzie pokarmowym na rozkład wielkości cząstek biogennego Se i stężenie liczbowe przy użyciu SP ICP MS. Mediana równoważnej średnicy SeNP zmieniała się w zależności od warunków syntezy. Po inkubacji w symulowanym soku żołądkowym zaobserwowano wzrost wielkości SeNP, natomiast po dodaniu symulowanego soku jelitowego ich wielkość wróciła do wartości początkowej. Biomolekuły zawarte w ekstrakcie drożdżowym, które odgrywają dominującą rolę w syntezie SeNP, zidentyfikowano metodą nieukierunkowanej analizy jakościowej przy użyciu LC Orbitrap ESI MS. Zastosowanie najnowocześniejszych technik MS pozwoliło zarówno na wszechstronną ocenę procesów prowadzących do powstania SeNP, jak i ocenę ich zachowania w warunkach żołądkowo-jelitowych, co ma ogromne znaczenie dla ich wykorzystania jako nowego źródła selenu. 

Jednoczesne wykrywanie wielu biomarkerów może pozwolić na obniżenie kosztów diagnostyki medycznej, a co za tym idzie poprawę trafności i skuteczności diagnostyki i rokowania chorób. Po raz pierwszy przedstawiamy tanią, prostą i szybką metodę jednoczesnego wykrywania trzech metaloproteinaz macierzy (MMP-1, MMP-2 i MMP-9), które odgrywają ważną rolę w progresji raka płuc . Matrycę czujnika skonstruowano przy użyciu dendrymeru poliamidoaminowego G2 (PAMAM) zawierającego grupy aminowe, karboksylowe i sulfhydrylowe. Proces rozpoznawania opierał się na specyficznym enzymatycznym rozszczepieniu wiązania peptydowego Gly-Ile przez MMP-1, wiązania Gly-Leu przez MMP-2 i wiązania Gly-Met przez MMP-9, a monitorowanie przeprowadzono za pomocą woltamperometrii fali prostokątnej. Aktywność metaloproteinaz wykrywano na podstawie zmiany sygnałów prądowych receptorów redoks (dipeptydów znakowanych związkami elektroaktywnymi) kowalencyjnie zakotwiczonych na powierzchni elektrody. Starannie zoptymalizowano warunki konstrukcji biosensora, w tym stężenie receptorów na powierzchni czujnika oraz czas oddziaływania receptora z analitem. W optymalnych warunkach odpowiedź liniowa opracowanej metody wahała się od 1,0⋅10−8 do 1,0 mg⋅L−1, a granica wykrywalności dla MMP-1, MMP-2 i MMP-9 wynosiła odpowiednio 0,35, 0,62 i 1,10 fg⋅mL−1. Skonstruowany biosensor umożliwił skuteczne profilowanie poziomów aktywnych form MMP-1, MMP-2 i MMP-9 w próbkach tkanek (osocze oraz ekstrakty płuc i nowotworów). Zatem opracowany bioczujnik może pomóc we wczesnym wykrywaniu i diagnozowaniu raka płuc.

Wydajność i żywotność baterii litowo-jonowych zależą w dużym stopniu od soli przewodzącej stosowanej w elektrolicie. Mając nowe możliwości wielofunkcyjnej integracji i optymalizacji właściwości funkcjonalnych, należy zbadać sole przewodzące inne niż heksafluorofosforan litu (LiPF6). W niniejszej pracy badamy lepkość, jonowość, samodyfuzję anionów i przewodność jonową poprzez zmianę długości bocznego łańcucha perfluoroalkilowego obecnego w anionach stosowanych soli imidazolu litu. W szczególności badamy LiPF6 w porównaniu z 4,5-dicyjano-2-(trifluorometylo)imidazolidem litu (LiTDI), 4,5-dicyjano-2-(pentafluoroetylo)imidazolidem litu (LiPDI) i 4,5-dicyjano-litem 2-(n-heptafluoropropylo)imidazolid (LiHDI).

Otrzymane wyniki wskazują, że ruchliwość jonów LiPF6 w najmniejszym stopniu zależy od lepkości, a jego jonowość jest najwyższa spośród badanych tutaj elektrolitów. LiTDI wykazuje najsilniejszą korelację pomiędzy ruchliwością jonów i lepkością oraz najniższą jonowością. LiPDI i LiHDI wahają się pomiędzy tymi dwoma pod względem jonowości i korelacji ruchliwości z lepkością. Rzadko badane wcześniej współczynniki samodyfuzji anionów wykazują, jak można było się spodziewać, silną korelację z lepkością. Różnice pomiędzy solami LiTDI, LiPDI i LiHDI są minimalne.

Niech d(δ) oznacza wymiar Hausdorffa zbioru Julii wielomianu fδ(z)=z2−2+δ. W artykule będziemy badać pochodną kierunkową funkcji δ↦d(δ) wzdłuż kierunków lądujących na parametrze 0, co odpowiada −2 w przypadku rodziny pc(z)=z2+c. Rozważymy wszystkie kierunki z wyjątkiem jednego δ∈R+, który znajduje się w zbiorze Mandelbrota. Udowodnimy asymptotyczny wzór na pochodną kierunkową d(δ). Co więcej, zobaczymy, że pochodna jest ujemna dla wszystkich kierunków zamkniętej lewej półpłaszczyzny. Obliczenia komputerowe pokazują, że jest ona ujemna, z wyjątkiem stożka (o kącie rozwarcia około 74∘) wokół R+. 

Zanieczyszczenia powietrza mogą pogorszyć przebieg przewlekłej obturacyjnej choroby płuc (POChP). Poprzednie badania wykazały, że zarówno zanieczyszczenia cząsteczkowe, jak i gazowe nasilają zapalenie dróg oddechowych, co może prowadzić do zaostrzenia POChP.

Celem pracy było zbadanie związku pomiędzy narażeniem na zanieczyszczenia powietrza a ryzykiem zaostrzeń POChP w 3 największych aglomeracjach miejskich w Polsce: Warszawie, Krakowie i Trójmieście. Do analizy danych z lat 2011–2018 zastosowaliśmy podejście krzyżowe. W badaniu szeregów czasowych wykorzystano liniowo-nieliniowe modele z rozłożonym opóźnieniem do analizy ryzyka hospitalizacji z powodu zaostrzeń POChP w ciągu 21 dni po ekspozycji na cząstki stałe (PM), NO2 i SO2.

Ogółem odnotowano 26 948 hospitalizacji z powodu zaostrzeń POChP. W ciągu 21 dni po ekspozycji współczynnik (95% CI) przyjęć na 10 μg/m3 wyniósł 1,028 (1,008–1,049) dla PM10, 1,030 (1,006–1,055) dla PM2,5, 1,032 (0,988–1,078) dla NO2 i 1,145 (1,038-1,262) dla SO2. Ryzyko przyjęcia osiągało szczyt po 10 dniach od narażenia na pyły PM10 i PM2,5, natomiast w przypadku NO2 i SO2 ryzyko było największe w dniu narażenia. Odsetek (95% CI) hospitalizacji z powodu zanieczyszczenia powietrza wyniósł 9,08% (3,10%-15,08%) dla PM10, 7,61% (1,27%-13,49%) dla PM2,5, 9,77% (-3,63% do 21,48%) dla NO2 i 7,70% (2,30%-12,84%) dla SO2.

Zanieczyszczenie PM2,5, PM10, NO2 i SO2 wiązało się ze zwiększonym ryzykiem zaostrzeń POChP wymagających hospitalizacji. W przypadku zanieczyszczeń pyłowych i gazowych istniały różne wzorce ryzyka. Poprawa jakości powietrza w polskich miastach może zmniejszyć obciążenie POChP.

Badanie proponuje pomysł nowego rodzaju wysokotemperaturowego ogniwa paliwowego – ze stopionym boranem (MBFC). Idea opiera się na technicznej modyfikacji dobrze znanego ogniwa paliwowego ze stopionym węglanem poprzez zmianę składu elektrolitu na mieszankę na bazie boranów. Ogniwo zostało przetestowane w warunkach laboratoryjnych w ramach sprawdzenia koncepcji i osiągnęło OCV przy około 1 V i 0,05 A/cm2 gęstości prądu. Optymalizację składu elektrolitów na bazie boranów przeprowadzono za pomocą SSN i zweryfikowano eksperymentalnie. Nowy typ omawianych ogniw paliwowych został zaprojektowany i zoptymalizowany przy użyciu algorytmu głębokiego uczenia się. Najbardziej zaawansowany model zapewnia dynamiczną prognozę pracy ogniwa paliwowego, biorąc pod uwagę przepływ ciepła i czynniki materiałowe elektrolitu. Przy średniej niedokładności wynoszącej 0,3% wszystkie modele wypadły wystarczająco dobrze. Technikę opartą na SSN można również zastosować do poprawy parametrów pracy komórki. Co więcej, skład roboczy nowego stopionego elektrolitu boranowego można ulepszyć pod względem wydajności elektrochemicznej ogniwa paliwowego.

Do niedawna osady ściekowe powstające w procesach oczyszczania ścieków uznawane były za odpady problematyczne. Obecnie stanowi cenny substrat do odzysku surowców i energii. Jedną z metod intensyfikacji odzysku surowców z osadów jest ich wstępne oczyszczanie metodami dezintegracyjnymi. W pracy przedstawiono modelowanie CFD i zbadano eksperymentalnie zastosowanie hydrodynamicznego wirnika kawitacyjnego pracującego przy różnych prędkościach obrotowych (1500, 2500 i 300 obr/min) do odzyskiwania związków organicznych, składników odżywczych i energii. Wyznaczono właściwości reologiczne osadu surowego będącego cieczą nienewtonowską i wykorzystano je w obliczeniach modelowych. Strefy kawitacji zaobserwowano dla prędkości obrotowej 2500 obr/min i 3000 obr/min, choć silniejszy efekt kawitacji występował dla prędkości obrotowej 3000 obr/min. Prędkość obrotowa 1500 obr./min była zbyt mała, aby wygenerować spadek ciśnienia poniżej 1705 Pa i nie zarejestrowano kawitacji. Zwiększenie prędkości obrotowej od 1500 obr/min do 3000 obr/min dla każdej analizowanej gęstości energii spowodowało wzrost SCOD i stężenia azotu. Ponadto stwierdzono, że przy niskich gęstościach energii (<105 kJ/L) dominującym czynnikiem odpowiedzialnym za odzysk węgla jest rozdzieranie mechaniczne, a przy jego wyższych wartościach (≥105 kJ/L) coraz większego znaczenia nabiera zjawisko kawitacji. Prędkość obrotowa miała również istotny wpływ na uzysk metanu (YCH4). Wzrost YCH4 o 6,2% odnotowano jedynie dla osadu rozdrobnionego przy prędkości obrotowej 1500 obr/min w odniesieniu do osadu nieoczyszczonego. Rozpad prowadzony przy wyższych prędkościach obrotowych spowodował spadek YCH4 (-0,7% dla 2500 obr/min i -7,9% dla 3000 obr/min). 

Celem pracy było zbadanie możliwości zastosowania współfermentacji i/lub dezintegracji hydrodynamicznej jako potencjalnych metod intensyfikacji produkcji metanu z osadów ściekowych (SS) i frakcji organicznej stałych odpadów komunalnych (OFMSW) z uwzględnieniem oceny śladu węglowego (CF). Produkcję metanu określono na podstawie biochemicznych badań potencjału metanowego. W przypadku współfermentacji największy wzrost produkcji metanu (53,8 %) zaobserwowano przy stosunku mieszania SS:OFMSW 40:60. Rozpad hydrodynamiczny przy wszystkich badanych gęstościach energii (10, 30 i 60 kJ/L) spowodował uwolnienie rozpuszczalnych związków organicznych z obu substratów, choć przyspieszoną produkcję metanu zaobserwowano dopiero przy 10 kJ/L. Wzrost potencjału metanowego substratów rozdrobnionych oddzielnie nie wiązał się z analogicznymi wynikami dla rozpadu ich mieszaniny. W ramach przyjętych limitów obliczono także współczynnik CF na 1 Nm3 wytworzonego metanu, współczynnik CF na 1 t mokrego wsadu do komory fermentacyjnej oraz szacowany współczynnik CF na 1 kWh wyprodukowanej energii. Porównywalne wartości wszystkich wskaźników uzyskano dla monotrawienia i współtrawienia. Najwyższe wskaźniki CF uzyskano dla monotrawienia rozdrobnionego SS i istotnie rosły wraz z zastosowaną gęstością energii. Uzyskane wyniki mogą stanowić cenny materiał dla operatorów oczyszczalni ścieków ułatwiający wybór zrównoważonych metod zwiększania produkcji energii odnawialnej.

Land Surface Temperature (LST) w funkcji Vegetation Index (VI) jest podstawową koncepcją Temperature Vegetation Dryness Index (TVDI), który jest powszechnie stosowanym wskaźnikiem suszy uwzględniającym parowanie na obszarze heterogenicznym. Główną zaletą stosowania TVDI jest to, że odzwierciedla ona raczej warunki wilgotności gleby niż samą wilgotność objętościową gleby. Jest to szczególnie przydatne, gdy celem prowadzenia badań jest ocena dostępności wody dla roślin, a nie wolumetrycznej wilgotności gleby na określonej głębokości. Wyniki uzyskane dotychczas przy użyciu wskaźników opartych na wykresie rozrzutu LST-VI wykazały ich skuteczność na łąkach, pastwiskach czy w uprawach, natomiast na obszarach leśnych nie były wystarczająco zadowalające. Istotnym ograniczeniem stosowania TVDI jest konieczność gromadzenia danych LST i VI z obszarów heterogenicznych, w celu zapewnienia różnych warunków uwilgotnienia gleby, co często jest trudne do zapewnienia. W artykule zaproponowaliśmy nowe podejście do metody obliczeń TVDI, w którym zamiast ich przestrzennego zróżnicowania wykorzystujemy czasową zmienność warunków wilgotnościowych gleby (pokazaną na różnych zdjęciach satelitarnych tego samego obszaru). Obliczenia przeprowadzono na obszarze leśnym w Tucznie. Do obliczenia tymczasowego modelu TVDI wykorzystano 4 obrazy z Landsat 8 OLI/TIRS, a obliczenia przeprowadzono w Pythonie 3 przy użyciu pakietów open source. Potwierdzono średnie warunki wilgotności w każdym wybranym obrazie przy użyciu danych terenowych, a mianowicie ewapotranspiracji określonej na podstawie kowariancji wirów. 

Przy wytwarzaniu ceramiki wzmacnianej metalami jako jeden z surowców wykorzystuje się proszki metaliczne, utrudniające jednak uzyskanie w osnowie cząstek nanometalicznych. Stosowanie nanoproszków metali jest nieefektywne, ponieważ są one wysoce łatwopalne i wymagają specjalnych warunków przechowywania i postępowania (chłodny, suchy gaz obojętny, szczelnie zamknięte). Zastąpienie proszków metalicznych kompleksami koordynacyjnymi pozwala na otrzymywanie nanokompozytów w nieszkodliwych procesach produkcyjnych. Zastosowanie kompleksu koordynacyjnego molibdenu (acetyloacetonian molibdenylu) umożliwiło wytwarzanie kompozytów ZrO2/Mo metodą odlewania z gęstwy i żelowania. Przy niewielkim stężeniu fazy metalicznej (do 1,5% mas.) w kompozycie zaobserwowano wzrost odporności na pękanie (ok. 25%). Wynika to z uzyskania w osnowie ceramicznej drobnych cząstek metalicznych (ok. 62 nm). Analiza SEM wykazała, że nanocząstki metaliczne hamują propagację pęknięć na podstawie trzech mechanizmów: odchylania pęknięć, blokowania pęknięć poprzez odkształcenie plastyczne i oddzielania się powierzchni międzyfazowej.

W artykule opisano strategię tworzenia kompozytów krystaliczno-amorficznych z wykorzystaniem procesu laserowej fuzji z łoża proszkowego (LPBF). Strategia ta obejmuje zastosowanie nowatorskiej metody dwustopniowego topienia i prasowania izostatycznego na gorąco pod bardzo wysokim ciśnieniem (HIP) dobrze znanych amorficznych stopów AMZ4 (Zr59.3Cu28.8Al10.4Nb1.5) i równoatomowego CuZr. Eksperymenty wykazały, że dzięki dostrojeniu parametrów lasera udało się uzyskać części z materiału czysto amorficznego i stworzyć kompozyty o specyficznej geometrii, oparte na strukturze amorficzno-krystalicznej laminatu. Podejście to zapewnia również nowe możliwości projektowania nierównowagowego rozkładu faz poprzez kontrolowanie lokalnej krystalizacji w strefie wpływu ciepła (HAZ) i unikanie akumulacji ciepła. Dodatkowo, porowaty materiał amorficzny można zagęścić bez krystalizacji, stosując HIP w temperaturze zbliżonej do obszaru przechłodzonej cieczy. Udowodniono, że rozkład fazy krystalicznej utworzonej podczas LPBF i krystalizacja na wstępnie indukowanych jądrach podczas HIP jest czynnikiem krytycznym wpływającym na właściwości kompozytu. Badania zużycia i zginania ujawniają wpływ orientacji warstw krystaliczno-amorficznych na właściwości mechaniczne.