Chemical Engineering Commons^™

Combined Ibuprofen And Curcumin Delivery Using Mg-Mof-74 As A Single Nanocarrier, Shane Lawson, Ali A. Rownaghi, Fateme Rezaei

Chemical and Biochemical Engineering Faculty Research & Creative Works

Metal-organic frameworks (MOFs) have been extensively used as drug delivery platforms because of their considerable textural properties and physiochemical tunability. However, most medicinal treatments often administer multiple therapeutic pharmaceuticals simultaneously and combined drug delivery over a single MOF carrier has not been extensively developed. As such, in this study we implemented Mg-MOF-74, which is known to have rapid pharmacokinetic properties, for the combined delivery of ibuprofen and curcumin to demonstrate the proof-of-concept for dual-drug delivery over this previously unexplored MOF. To this end, 30 wt % total drug loading of two drugs was impregnated at various ratios (25:5 ibuprofen-curcumin, 20:5 …

Contact‐Free Remote Manipulation Of Hydrogel Properties Using Light‐Triggerable Nanoparticles: A Materials Science Perspective For Biomedical Applications, Cho-E Choi, Aishik Chakraborty, Ali Coyle, Yasmeen Shamiya, Arghya Paul

Chemical and Biochemical Engineering Publications

Considerable progress has been made in synthesizing “intelligent”, biodegradable hydrogels that undergo rapid changes in physicochemical properties once exposed to external stimuli. These advantageous properties of stimulus-triggered materials make them highly appealing to diverse biomedical applications. Of late, research on the incorporation of light-triggered nanoparticles (NPs) into polymeric hydrogel networks has gained momentum due to their ability to remotely tune hydrogel properties using facile, contact-free approaches, such as adjustment of wavelength and intensity of light source. These multi-functional NPs, in combination with tissue-mimicking hydrogels, are increasingly being used for on-demand drug release, preparing diagnostic kits, and fabricating smart scaffolds. Here, …

Addressing Pfas Contamination In Blood Bank Supplies With Hydrogel Nanocomposite Sorbents, Anicah Lynn Smith, E. Molly Frazar, J. Zach Hilt

Posters-at-the-Capitol

Environmental pollutants continue to be a threat to global human health. Persistent contaminants, such as perfluoroalkyl substances (PFAS), have been linked to a multitude of adverse health effects such as cancerous tumors, increased blood cholesterol levels and liver damage. The dominant source of exposure to PFAS is through contaminated drinking water, and accumulation has been found to occur significantly in human blood serum. Thus, high-risk groups who are receiving frequent blood transfusions are exposed to these harmful chemicals in a dual fashion, which could prove detrimental. Traditional sorbents that display an affinity for PFAS include powdered activated carbon and clay. …

Role Of Inflammatory Niche And Adult Cardiomyocyte Coculture On Differentiation, Matrix Synthesis, And Secretome Release By Human Bone Marrow Mesenchymal Stem Cells, Jyotsna Joshi, Chandrasekhar R. Kothapalli

Chemical & Biomedical Engineering Faculty Publications

Myocardial infarction (MI) causes cardiomyocyte death, provokes innate immune response, and initiates tissue remodeling. The intrinsic healing process is insufficient to replace the lost cells, or regenerate and restore the functional features of the native myocardium. Autologous bone marrow-derived mesenchymal stem cell (BM-MSC) transplantation is being explored to offer therapeutic potential after MI. Here, we cultured human BM-MSC spheroids in three-dimensional collagenous gels for 28 days under exposure to tumor necrosis factor-alpha (+ TNFα), and coculture with adult human cardiomyocytes, or with conditioned media (CM) pooled from TNFα-stimulated adult cardiomyocytes. MSC differentiation marker (CD90, GATA4, cTnI, cTnT, Cx43, MHC, α-actin) …

A Phase Field Model For Dynamic Simulations Of Reactive Blending Of Polymers, Mukul D. Tikekar, Kris T. Delaney, Michael C. Villet, Douglas R. Tree

Faculty Publications

A facile way to generate compatibilized blends of immiscible polymers is through reactive blending of end-functionalized homopolymers. The reaction may be reversible or irreversible depending on the end-groups and is affected by the immiscibility and transport of the reactant homopolymers and the compatibilizing copolymer product. Here we describe a phase-field framework to model the combined dynamics of reaction kinetics, diffusion, and multi-component thermodynamics on the evolution of the microstructure and reaction rate in reactive blending. A density functional with no fitting parameters, which is obtained by adapting a framework of Uneyama and Doi and qualitatively agrees with self-consistent field theory, …

Centrifugal Assembly Of Bijel Ropes Via Helical Microfluidics, Shankar P. Kharal

Theses and Dissertations

Bicontinuous interfacially jammed emulsion gels (bijels) are soft materials that retain a liquid bicontinuous network stabilized by an interfacially jammed layer of nanoparticles. In this thesis, we investigated a microfluidic twisting method to fabricate micro-ropes of nano-structured bijel fibers. This method shows how weak microfibers with tensile strengths of a few kPa can be reinforced by 4 orders of magnitude by means of microfluidic twisting. Microfluidic twisting allows to produce continuous bijel fiber ropes of controllable architecture. Modelling the fluid flow field reveals the rope geometry dependence on a subtle force balance composed of rotational and translational shear stresses. However, …

A Combined Electrochemical-Biological System For The Production Of Liquid Fuel From Co2, Elizabeth Hann

Link Foundation Energy Fellowship Reports

Biological photosynthesis is the origin of our liquid transportation fuels, from petroleum to corn ethanol. Biological photosynthesis has an efficiency of approximately 1% for the conversion of photons from sunlight to biomass1. Increasing the energy efficiency of biomass production (solar-to-biomass conversion) would allow for biomass, and biofuels, to be produced using less resources. Artificial photosynthesis seeks to overcome the limitations of biological photosynthesis, including low efficiency of solar energy capture and poor carbon dioxide reduction, and could provide an alternative route for biomass production. A two-step electrochemical process converts CO2 to acetate. Acetate is a soluble, two-carbon substrate that can …

Removal Of Emerging Contaminants From Wastewater Streams Using Membrane Bioreactors: A Review, Arijit Sengupta, Mahmood Jebur, Mohanad Kamaz, Sumith R. Wickramasinghe

Chemical Engineering Faculty Publications and Presentations

Water is a very valuable natural resource. As the demand for water increases the presence of emerging contaminants in wastewater has become a growing concern. This is particularly true when one considers direct reuse of wastewater. Obtaining sufficient removal of emerging contaminants will require determining the level of removal for the various unit operations in the wastewater treatment process. Membrane bioreactors are attractive as they combine an activated sludge process with a membrane separation step. They are frequently used in a wastewater treatment process and can operate at higher solid loadings than conventional activated sludge processes. Determining the level of …

Leveraging The Advancements In Functional Biomaterials And Scaffold Fabrication Technologies For Chronic Wound Healing Applications, Alap A. Zahid, Aishik Chakraborty, Yasmeen Shamiya, Shruthi Polla Ravi, Arghya Paul

Chemical and Biochemical Engineering Publications

Exploring new avenues for clinical management of chronic wounds holds the key to eliminating socioeconomic burdens and health-related concerns associated with this silent killer. Engineered biomaterials offer great promise for repair and regeneration of chronic wounds because of their ability to deliver therapeutics, protect the wound environment, and support the skin matrices to facilitate tissue growth. This mini review presents recent advances in biomaterial functionalities for enhancing wound healing and demonstrates a move from sub-optimal methods to multi-functionalized treatment approaches. In this context, we discuss the recently reported biomaterial characteristics such as bioadhesiveness, antimicrobial properties, proangiogenic attributes, and anti-inflammatory properties …

Development And Characterisation Of A Whole Hybrid Sol-Gel Optofluidic Platform For Biosensing Applications, Emma Mchugh, Graceson Antony, Arun Kumar Mallik, Alicja Kaworek, Declan Mccormack, Brendan Duffy, Mohamed Oubaha

Articles

This work outlines, for the first time, the fabrication of a whole hybrid sol-gel optofluidic platform by integrating a microfluidic biosensor platform with optical waveguides employing a standard photolithography process. To demonstrate the suitability of this new hybrid sol-gel optofluidic platform, optical and bio-sensing proof-of-concepts are proposed. A photoreactive hybrid sol-gel material composed of a photopolymerisable organically modified silicon alkoxide and a transition metal complex was prepared and used as the fabrication material for the entire optofluidic platform, including the optical waveguides, the sensing areas, and the microfluidic device. The most suitable sol-gel materials chosen for the fabrication of the …

Castor Oil Conversion To Biodiesel: A Process Simulation Study, Islam M. Al-Akraa

Chemical Engineering

No abstract provided.

Effect Of Palladium Loading On Catalytic Properties Of Pd/Gce For The Electro-Oxidation Of Methanol, Formic Acid, And Ethylene Glycol, Islam M. Al-Akraa

Chemical Engineering

No abstract provided.

Waste Cooking Oil Management In Egypt: Production Of Biodiesel-Development Of Rapid Test Method, Marwa Mohamed, Nourhan Sherif, Omar Aboelazayem, Hany A. Elazab, Mamdouh Gadalla, Basudeb Saha

Chemical and Biochemical Engineering Faculty Research & Creative Works

According to the United Nations Office for South-South Cooperation (UNOSSC) report in 2017, Egypt produced 500,000 tonnes of WCO from various resources including food industries, restaurants and hotels. Based on our previous funded project, we have reported unique properties for Egyptian WCO as it has very high range acidity (≈18 mg KOH/ g oil) due to the extensive usage of oil in the cooking process. Further, the repeated heating of cooking oil for long time produces carcinogenic compounds that have significant impact on people health. On the other hand, high acidity WCO could be valorised into soap, biodiesel and value …

Comprehensive Evaluation Of Novel Medium-Temperature And High-Temperature Resistant Re-Crosslinkable Preformed Particle Gels For Conformance Control, Zhanmiao Zhai

Masters Theses

"Gel treatment has been widely used to control excessive water production and improve oil recovery in mature oilfields. In comparison to traditional preformed particle gel (PPG), re-cross linkable preformed particle gel (RPPG) has a significant advantage in treating abnormal features such as open fractures, fracture-like channels, and void space conduits (VSC). This research provides a comprehensive evaluation of two novel RPPG products developed in our lab: medium-temperature resistant RPPG (MT-RPPG) for a Middle East reservoir and a high-temperature resistant RPPG (HT-RPPG) for North Sea reservoirs (130 ^oC).

We assessed the effect of the monomer types and concentration, pH, salinity, …

ผลของชนิดกรดที่มีต่อระยะเวลาเข้าสู่สมดุลของการผลิตและการเจือจางกรดเปอร์อะซีติก, ธนาภรณ์ จอกลอย

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

งานวิจัยนี้ทำการศึกษาผลของชนิดและความเข้มข้นกรดที่มีต่อระยะเวลาเข้าสู่สมดุลของการผลิตและการเจือจางกรดเปอร์อะซีติก โดยกรดที่นำมาศึกษามีจำนวน 3 ชนิด ได้แก่ กรดไฮโดรคลอริก (HCl), กรดฟอสฟอริก (H3PO4) และกรดซัลฟิวริก (H2SO4) ที่ความเข้นข้น 0.05 และ 0.1 M โดยการทำปฏิกิริยาจะทำที่อุณหภูมิห้อง และติดตามการเปลี่ยนแปลงของกรดทั้งหมดในปฏิกิริยาโดยการไทเทรตด้วยเครื่อง Auto Titrator ด้วยสารละลายโซเดียมไฮดรอกไซด์ และหาปริมาณของไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ที่เหลือโดยการไทเทรตกับสารละลายโพแทสเซียมเปอร์แมงกาเนต จากผลการทดลองพบว่าการมีกรดในปฏิกิริยาสามารถเร่งปฏิกิริยาให้เข้าสู่สมดุลได้เร็วขึ้น ยกเว้นกรดไฮโดรคลอริกที่ไปเร่งการสลายตัวของไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ จนทำให้ปฏิกิริยาแทบไม่เกิด และในส่วนของการเจือจางกรดเปอร์อะซีติกก่อนการใช้งาน พบว่าหลังจากเจือจางแล้วควรใช้ทันทีภายใน 1 วัน

Synthesis Of Iron Phosphide Catalyst On Nanoporous Carbon Derived From Vinasse Waste For Green Diesel Production, Phetcharat Nenyoo

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

Nanoporous carbon was successfully synthesized from vinasse waste, using pyrolysis carbonization and potassium hydroxide (KOH) activation. The nanoporous carbon (NPC) exhibited a maximum surface area of 1,018 m2/g and was used as a catalyst support for the conversion of palm oil into green diesel fuel. The NPC consolidated with well-dispersed iron phosphide (FeP) particle, was synthesized by simple wet impregnation. The physicochemical properties of the synthesized FeP/NPC catalyst were evaluated by various techniques including XRD, nitrogen sorption, and TEM with EDS mapping. The effect of deoxygenation reaction temperatures of 280-360 °C was studied in the palm oil conversion. The FeP/NPC …

Comparison Of Sensitivity On Operation Condition Of Fe2o3/Sio2 And V2o5/Tio2 Catalysts In The Selective Oxidation Of Hydrogen Sulfide To Sulfur, Artittaya Suksri

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

Currently, hydrogen sulfide removal through selective oxidation of H2S has attracted significant attention due to the direct converting of hydrogen sulfide to elemental sulfur. This research aims to investigate and compare the effects of different reaction conditions, including temperature, O2/H2S ratios, and moisture content, on the catalytic performance of Fe2O3/SiO2 and V2O5/TiO2 catalysts. The study focuses on evaluating the catalysts' response to changes in temperature, O2/H2S ratios, and moisture content, and their impact on the catalytic activity, selectivity, and stability. The catalysts to be tested are iron oxide-supported silica prepared by the incipient wetness impregnation method and vanadium oxide-supported titania …

Computational Modeling Of Benzyl Alcohol Oxidation Coupled With Hydrogen Production In A Photoelectrochemical Reactor, Thorfhan Hanamorn

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

In photoelectrochemical (PEC) cells, hydrogen production at the cathode must be coupled with the oxidation reaction at the anode. Selective oxidation of benzyl alcohol into benzaldehyde is an attractive alternative pathway due to its lower overpotential than the traditional oxygen evolution reaction (OER). In this work, simulation of selective oxidation of benzyl alcohol into benzaldehyde paired with hydrogen production in 2 chambers of 2-dimensional PEC reactor was studied using COMSOL Multiphysics (5.6). Charge transport and electrochemical kinetics were simulated using Nernst Planck’s and Butler Volmer's equations, respectively. The results have showed that hydrogen and benzaldehyde concentrations on electrode surfaces increased …

การศึกษาการเปรียบเทียบความต้านทานต่อการโจมตีของกรดเปอร์ฟอร์มิกของภาชนะบรรจุที่ทำจาก แก้วไพเร็กซ์, พอลิเอทิลีนความหนาแน่นสูง และพอลิโพรพิลีน, นลพรรณ หน่อนิล

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

งานวิจัยนี้ทำการศึกษาเปรียบเทียบความต้านทานต่อการโจมตีของกรดเปอร์ฟอร์มิกของวัสดุ 3 ชนิดได้แก่ แก้วไพเร็กซ์, พอลิเอทิลีนความหนาแน่นสูง และพอลิโพรพิลีน การทดลองเริ่มด้วยการเตรียมสารละลายกรดเปอร์ฟอร์มิกโดยมีอัตราส่วนโดยโมลระหว่างกรดฟอร์มิกและไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ที่แตกต่างกัน 3 อัตราส่วนได้แก่ 1:0.8, 1:1.6 และ 1:3.2 จากนั้นทำการแบ่งสารละลายที่เตรียมขึ้นออกเป็น 3 ส่วนแยกบรรจุในภาชนะที่ทำจาก แก้วไพเร็กซ์, พอลิเอทิลีนความหนาแน่นสูง และพอลิโพรพิลีน สารตัวอย่างถูกเก็บไว้ที่อุณหภูมิห้องและทำการวัดความเข้มข้นของ กรดฟอร์มิกและกรดเปอร์ฟอร์มิกด้วยการไทเทรตกับสารละลายมาตรฐานโซเดียมไฮดรอกไซด์ วัดความเข้มข้นของไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ด้วยการไเทรตกับสารละลายมาตรฐานโพแตสเซียมเปอร์แมงกาเนต ผลการทดลองพบว่าอัตราส่วนโดยโมลที่แตกต่างกัน ซึ่งส่งผลต่อความเข้มข้นของกรดเปอร์ฟอร์มิกที่เกิดขึ้นที่แตกต่างกัน ทำให้เห็นผลของการโจมตีของกรดเปอร์ฟอร์มิกที่แตกต่างกัน โดยลำดับความต้านทานต่อการโจมตีของกรดเปอร์ฟอร์มิกเรียงลำดับดังนี้คือ พอลิโพรพิลีน < พอลิเอทิลีนความหนาแน่นสูง < แก้วไพเร็กซ์

การเพิ่มผลผลิตลูทีนในจุลสาหร่ายสีเขียว Chlorococcum Sp. Tistr 8266, โยษิตา สวนแก้ว

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

งานวิจัยนี้มุ่งเน้นการเพิ่มประสิทธิภาพระบบการเพาะเลี้ยงจุลสาหร่ายสีเขียว Chlorococcum sp. TISTR 8266 แบบแบทซ์ในถังปฏิกรณ์ชีวภาพเชิงแสงแบบถังกวนขนาด 1 ลิตร ให้มีผลผลิตลูทีนมากที่สุด โดยศึกษาปัจจัยที่มีผลกระทบต่อผลผลิตลูทีน ได้แก่ ความเข้มข้นของไนโตรเจนและแหล่งของไนโตรเจนในอาหารเลี้ยงเชื้อ ความเข้มแสง ความยาวคลื่นแสง และก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ ผลการทดลองพบว่าการเพาะเลี้ยงจุลสาหร่ายด้วยอาหารเลี้ยงเชื้อสูตร BG-11 ที่ปรับความเข้มข้นของ NaNO3 เป็น 25% (62 มิลลิกรัม-ไนโตรเจน/ลิตร) เป็นสภาวะที่ให้ความเข้มข้นของลูทีนสูงที่สุดเมื่อเปรียบเทียบกับชุดทดลองอื่น จากนั้นศึกษาแหล่งของไนโตรเจนที่สามารถเพิ่มผลผลิตลูทีน โดยในแต่ละชุดทดลองใช้ความเข้มข้นของไนโตรเจนเท่ากับผลการทดลองที่ได้รับก่อนหน้า ผลการศึกษาพบว่าจุลสาหร่ายที่เพาะเลี้ยงในอาหารเลี้ยงเชื้อที่ใช้ NaNO3 เป็นแหล่งไนโตรเจนสามารถผลิตลูทีนได้มากที่สุด เมื่อได้สภาวะของอาหารเลี้ยงเชื้อที่เหมาะสมแล้วจึงดำเนินการศึกษาในเรื่องของการให้แสง จากผลการศึกษาพบว่าการให้แสงสีขาวจากหลอดไฟแอลอีดีที่ความเข้มแสง 201 ไมโครโมลโฟตอน/ตารางเมตร/วินาที เป็นสภาวะที่ได้รับความเข้มข้นของลูทีนสูงที่สุด ในส่วนสุดท้ายของงานวิจัยนี้เป็นการศึกษาผลของก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์โดยในการทดลองจะใช้สภาวะการเพาะเลี้ยงที่ดีที่สุดที่ได้รับจากผลการทดลองตามที่ได้กล่าวไปข้างต้น อีกทั้งยังมีการเพิ่มชุดทดลองที่ใช้อาหารเลี้ยงเชื้อสูตร BG-11 ปกติ เพื่อลดข้อจำกัดเรื่องธาตุอาหารไนโตรเจน จากผลการทดลองชี้ให้เห็นว่าการเพาะเลี้ยงด้วยอากาศผสมก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ 0.3% โดยปริมาตร ให้ความเข้มข้นของลูทีนสูงกว่าการเพาะเลี้ยงด้วยอากาศที่ผสมก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ 2.5% โดยปริมาตร และยังพบว่าชุดทดลองที่มีการจำกัดไนโตรเจน (25% NaNO3) มีบทบาทสำคัญในการกระตุ้นการสะสมของลูทีนในชีวมวล แต่สภาวะดังกล่าวได้รับความเข้มข้นของลูทีนที่ต่ำกว่าชุดทดลองที่ใช้อาหารเลี้ยงเชื้อสูตร BG-11 ปกติ ดังนั้นสภาวะการเพาะเลี้ยงด้วยอาหารเลี้ยงเชื้อสูตร BG-11 ปกติร่วมกับการให้อากาศผสมกับก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ 0.3% โดยปริมาตร จึงเป็นสภาวะที่สามารถเพิ่มประสิทธิภาพให้กับภาพรวมของระบบ โดยสภาวะนี้ให้ความเข้มข้นลูทีนมากกว่าชุดควบคุมสูงถึง 3 เท่า