@phdthesis{Jordan2013, author = {Jordan, Martin Cornelius}, title = {Biotechnologisch modifizierte Silikonimplantate in der Chirurgie - in vivo Untersuchungen zur Biokompatibilit{\"a}t einer Polydimethylsiloxan-Tetraethoxysilan-Halofuginon-Hybridoberfl{\"a}che}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-81213}, school = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg}, year = {2013}, abstract = {Silikonprodukte werden erfolgreich im klinischen Alltag eingesetzt und haben sich in vielen Bereichen der Medizin als n{\"u}tzlich erwiesen. Trotz guter Biokompatibilit{\"a}t ist die Verwendung von medizinischen Materialien aus Silikon, besonders bei der dauerhaften Integration in den K{\"o}rper, mit Komplikationen verbunden. Die Brustrekonstruktion mit Silikonimplantaten ist ein Beispiel f{\"u}r den langfristigen Gewebeersatz mit einem Fremdmaterial. Der Organismus erkennt dabei das synthetische Polymer und reagiert mit einer fibr{\"o}sen Abkapselung. Dabei handelt es sich um eine physiologische Entz{\"u}ndungsreaktion mit Abgrenzung des Implantats durch Bestandteile der extrazellul{\"a}ren Matrix. Durch bisher nicht vollst{\"a}ndig gekl{\"a}rte pathophysiologische Abl{\"a}ufe kann es jedoch zu einer verst{\"a}rkten Auspr{\"a}gung dieser Kapselfibrose kommen, was mit Schmerzen und einer Deformierung sowie Zerst{\"o}rung des Implantats einhergehen kann. Als Konsequenz einer voll ausgepr{\"a}gten Kapselfibrose, der sogenannten Kapselkontraktur, bleibt dann meist nur eine operative Revision. Das Ziel dieser Arbeit war die Modifizierung herk{\"o}mmlicher Silikonimplantate, um die Biokompatibilit{\"a}t zu verbessern und die {\"u}berm{\"a}ßige Ausbildung einer periprothetischen Kapsel als h{\"a}ufigste revisionsbed{\"u}rftige Komplikation zu vermeiden. Daf{\"u}r wurde der antifibrotische Wirkstoff Halofuginon in einem nasschemischen Beschichtungsprozess auf eine Silikonoberfl{\"a}che gebunden und die Implantate in einem Tiermodell der Ratte untersucht. Es zeigte sich, dass Halofuginon den TGF-beta1-Signalweg durch Beeinflussung der intrazellul{\"a}ren Smad-Signalkaskade hemmt, wodurch es unter anderem zu einer spezifischen Hemmung der Kollagen-Typ-I-Expression kommt. Histologische, immunhistologische und molekularbiologische Untersuchungen nach einer Implantationsdauer von drei Monaten zeigten, dass eine Halofuginonbeschichtung die Kollagendichte, die Kapseldicke und die Anzahl an Fibroblasten und Entz{\"u}ndungszellen im Kapselgewebe vermindert. Zus{\"a}tzlich konnten weniger TGF-beta- und CD68-positive Zellen im Vergleich zur Kontrollgruppe nachgewiesen werden. Die Ergebnisse der Real-Time-PCR zeigten {\"u}bereinstimmend eine erniedrigte Expression f{\"u}r TGF-beta1, Kollagen-Typ-I, CTGF und CD68 und best{\"a}tigten die immunhistologische Auswertung. Dar{\"u}ber hinaus konnte eine verminderte Expression des MMP-2-Gens nachgewiesen werden, welches f{\"u}r die Steuerung der EZM-Ablagerung mitverantwortlich ist. Es kann belegt werden, dass eine Halofuginon freisetzende Silikonhybridoberfl{\"a}che effektiv und spezifisch die pathologische periprothetische Kapselbildung hemmt. Es sind jedoch weitere in-vivo-Studien zur {\"U}berpr{\"u}fung der Nachhaltigkeit und der Pharmakodynamik erforderlich, um die gewonnenen Erkenntnisse als Schritt in der Verbesserung der Biokompatibilit{\"a}t von Silikonimplantaten nutzen zu k{\"o}nnen.}, subject = {Silikon}, language = {de} } @phdthesis{Haacke2009, author = {Haacke, Christian}, title = {Die multifunktionelle Gef{\"a}ßprothese - Weiterentwicklung und Optimierung}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-36584}, school = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg}, year = {2009}, abstract = {Einleitung M{\"u}ssen im Verlauf einer kardiovaskul{\"a}ren Erkrankung gesch{\"a}digte Gef{\"a}ßabschnitte ersetzt werden, stehen den Gef{\"a}ßchirurgen neben organischen Eigen- oder Fremdmaterial haupts{\"a}chlich die Kunststoffe Polytetraflourethylen (PTFE) und Polyethylen-terephtalat (PET, Polyester, Dacron®) zum Gef{\"a}ßersatz zur Verf{\"u}gung. Im Zusammenhang mit diesen k{\"u}nstlichen Ersatzmaterialien kommt es allerdings h{\"a}ufig zu Komplikationen. Diese sind besonders nach Rekonstruktion kleiner Gef{\"a}ße durch die Thrombogenit{\"a}t ihrer Oberfl{\"a}chen und eine {\"u}bersteigerte Intimahyperplasie bedingt. Urs{\"a}chlich f{\"u}r einen Misserfolg k{\"o}nnen außerdem eine ungen{\"u}gende Dichtigkeit und eine Infektion des Gef{\"a}ßersatzes sein. Diese Arbeit besch{\"a}ftigt sich mit der Weiterentwicklung einer "multifunktionellen" Silikon-beschichteten und Medikamenten-freisetzenden Gef{\"a}ßprothese, bei der die Oberfl{\"a}cheneigenschaften optimiert wurden. Material und Methoden Herstellung der Prothesen: Gewirkte Polyesterprothesen wurden maschinell mit Silikon beschichtet. Mit Hilfe einer neuen Beschichtungsmaschine wurden die Prothesen zus{\"a}tzlich von innen mit Silikon betropft. Durch einen nass-chemischen Prozess wurden in einem zweiten Schritt verschiedene Stoffe kovalent an die Oberfl{\"a}che des Silikons gebunden (Polyvinylpyrrolidon, Polyvinylalkohol, Phosphorylcholin, eine amphotere Oberfl{\"a}che, Silber und die Kombination von Silber und PVA). Außerdem wurde das Medikament Paclitaxel (Taxol®) in die Silikonmatrix eingebracht. Untersuchung der Eigenschaften: Es wurde die Dichtigkeit nach Beschichtung und zus{\"a}tzlich der Wasserverlust nach Einstich mit Kan{\"u}len und Venenverweilkan{\"u}len untersucht und mit dem herk{\"o}mmlicher Prothesen verglichen (eine PTFE -, eine mit Kollagen beschichtete und eine 3-schichtige PTFE-Polymer - Prothese (Rapidax)). Zus{\"a}tzlich wurden die antiinfekti{\"o}sen Eigenschaften der verschiedenen Oberfl{\"a}chen (Silber, amphotere Oberfl{\"a}che, Kollagen- und Silikon-beschichtete Polyesterprothesen) auf den Prothesen, der Einfluss der an die Prothese gebundenen Molek{\"u}le auf die Thrombogenit{\"a}t und die Elution von Paclitaxel, einem Medikament zur Unterdr{\"u}ckung der Intimahyperplasie, untersucht. Ergebnisse Herstellung der Prothesen. Die Umstellung des Beschichtungsvorgangs mit einer 3. Beschichtung von innen konnte realisiert werden. Untersuchung der Eigenschaften: Dichtigkeit: Bei der Untersuchung des Wasserverlustss nach Einstich von Kan{\"u}len und Venenverweilkan{\"u}len zeigten sich die geringsten Verlustraten bei der Rapidax®-Prothese und die h{\"o}chsten bei der PTFE-Prothese. Die Silikon-beschichtete und die herk{\"o}mmliche PET-Prothese erzielten insgesamt {\"a}hnliche Ergebnisse Oberfl{\"a}chenthrombogenit{\"a}t: Durch die Beschichtung mit Silikon konnte im Vergleich zur reinen Polyesterprothese und gegen{\"u}ber den herk{\"o}mmlichen Prothesen (Dacron®-Gelatine und PTFE) in allen Versuchen eine geringere Gerinnungsaktivierung f{\"u}r die Silikonprothese festgestellt werden. Die zus{\"a}tzliche Oberfl{\"a}chenmodifizierung von Silikon- und Silberprothesen mit PVA erbrachte niedrigere Gerinnungswerte als die alleinigen Oberfl{\"a}chen. Die antiinfekti{\"o}se Oberfl{\"a}che: Die mit Silber modifizierte Silikon-beschichtete Prothese konnte das bakterielle Wachstum komplett inhibieren. Die amphotere Oberfl{\"a}che hingegen konnte das bakterielle Wachstum im Vergleich zur reinen Silikonoberfl{\"a}che nur leicht hemmen. Medikamentenelution: Paclitaxel konnte im Kreislaufmodell und auch im statischen Versuchsaufbau {\"u}ber einen Zeitraum von bis zu 21 Tagen im Humanalbumin nachgewiesen werden. Diskussion Durch die Beschichtung mit Silikon wird eine prim{\"a}re Dichtigkeit erreicht. Außerdem konnten nun die Prothesen durch die Umstellung des Herstellungsverfahrens in besserer Qualit{\"a}t und schneller hergestellt werden. Es konnte nachgewiesen werden, dass die Eigenschaften der einzelnen Molek{\"u}le in der Kombinationsprothese erhalten bleiben: so konnte die Thrombogenit{\"a}t der antiinfekti{\"o}sen Silberprothese durch das PVA aufgehoben werden. Die Elution des Paclitaxels war unabh{\"a}ngig von der Oberfl{\"a}chenbeschichtung. Alternativ k{\"o}nnen auch andere Molek{\"u}le und Medikamente verwendet werden. Ziel ist nun die Testung dieser Prothese zun{\"a}chst im Tierversuch und auf lange Sicht in einer klinischen Studie. Insbesondere bietet sich eine vergleichende Studie mit herk{\"o}mmlichen Prothesen im Dialyseeinsatz an, da die Silikonprothese hinsichtlich der Dichtigkeit besonders bei Venenverweilkan{\"u}len mittleren Durchmessers gegen{\"u}ber PTFE- und einer Polyester-Prothese {\"u}berzeugen konnte.}, subject = {Silicone}, language = {de} } @phdthesis{Koerner2007, author = {K{\"o}rner, Christiane}, title = {Die Silikon-beschichtete Polyesterprothese : Konzept, physikalische und biologische Eigenschaften}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-26016}, school = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg}, year = {2007}, abstract = {Einleitung: Eine operative Alternative bei Bypassoperationen stellen bei fehlender Eigenvene alloplastische Kunststoffprothesen dar. Die Langzeitprognosen vor allem bei kleinkalibrigem Durchmesser zeigen sich eher ern{\"u}chternd. In der hier vorliegenden Arbeit wird {\"u}ber die Entwicklung einer neuen multifunktionellen Gef{\"a}ssprothese zur Verbesserung oben genannter Probleme berichtet. Material und Methoden: Es erfolgte die Silikonbeschichtung herk{\"o}mmlicher Polysterprothesen (Fa. Intervascular, 6mm Durchmesser, "Micron®") mit anschliessender Oberfl{\"a}chenmodifizierung mit unterschiedlichen Molek{\"u}len. Im Anschluss wurden Substanzen in die Matrix eingebracht, welche in Abh{\"a}ngigkeit von der Zeit wieder frei eluieren konnten. Danach folgte die Testung der physikaltischen/biologischen Eigenschaften. Ergebnisse: Physikalisch: Im Vergleich zu herk{\"o}mmlichen Prothesen konnten ab einer Beschichtung von 16-20 mg/cm2 Silikon physikalisch keine Unterschiede in Bezug auf Dichtigkeit, Compliance oder Steifigkeit gesehen werden. Biologisch: Die PVA und PC- Prothese zeigten bez{\"u}glich der thrombogenen Eigenschaft deutlich positive Ergebnisse. Medikamentenelution: Es konnte best{\"a}tigt werden, dass die inkorporierten Substanzen an die Umgebung und das Medium abgegeben wurden. Diskussion: Es gelang die Herstellung einer multifunktionellen Prothese mit beliebig w{\"a}hlbaren physikalischen Eigenschaften. Ausserdem wurde eine Verbesserung der H{\"a}mokompatibilit{\"a}t der getesteten Materialien gezeigt. Die lokale Medikamentenwirkung kann durch Einbringung unterschiedlicher Substanzen in Zukunft weiter ausgebaut werden.}, subject = {Arteriosklerose}, language = {de} } @phdthesis{Stier2022, author = {Stier, Simon}, title = {Konzepte, Materialien und Verfahren f{\"u}r multimodale und hochintegrierte Elastomersensorik}, doi = {10.25972/OPUS-26087}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-260875}, school = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg}, year = {2022}, abstract = {Dielektrische Elastomersensoren sind aus Elastomermaterialien aufgebaute Sensoren mit einem kapazitiven Messprinzip. In ihrer einfachsten Form bestehen sie aus einer dehnbaren Elastomerfolie als Dielektrikum, die beidseitig mit leitf{\"a}higen und ebenfalls dehnbaren Schichten als Elektroden bedeckt ist. Damit entsteht ein mechanisch verformbarer elektrischer Kondensator, dessen Kapazit{\"a}t mit der Dehnung der Elastomerfolie stetig ansteigt. Neben solchen Dehnungssensoren lassen sich mit einem geeigneten geometrischen Aufbau auch dielektrische Elastomersensoren realisieren, bei denen eine elektrische Kapazit{\"a}t mit einem angelegten Druck bzw. einer Kraft auf die Oberfl{\"a}che, mit einer Scherkraft oder mit der Ann{\"a}herung eines elektrisch leitf{\"a}higen oder polarisierbaren K{\"o}rpers wie z. B. der menschlichen Hand messbar ansteigt. Durch ihre vielf{\"a}ltige Funktion, intrinsische Verformbarkeit und fl{\"a}chige Ausgestaltung weisen Dielektrische Elastomersensoren erhebliches Potential in der Schaffung smarter, sensitiver Oberfl{\"a}chen auf. Dabei sind weitgehende und individuelle Adaptionen auf den jeweiligen Anwendungszweck durch Abstimmung geometrischer, mechanischer und elektrischer Eigenschaften m{\"o}glich. Die bisherige Forschung beschr{\"a}nkt sich jedoch auf die Analyse und Optimierung einzelner Aspekte ohne das Potential einer {\"u}bergreifenden systemischen Perspektive zu nutzen. Diese Arbeit widmet sich daher der Betrachtung der Sensorik als Gesamtsystem, sowohl horizontal - von abstrakten Modellen bis zur Fertigung und prototypischen Anwendung - als auch vertikal {\"u}ber die Komponenten Material, Struktur und Elektronik. Hierbei wurden in mehreren Teilgebieten eigenst{\"a}ndige neue Erkenntnisse und Verbesserungen erzielt, die anschließend in die {\"u}bergreifende Betrachtung des Gesamtsystems integriert wurden. So wurden in den theoretischen Vorarbeiten neue Konzepte zur ortsaufgel{\"o}sten Erfassung mehrerer physikalischer Gr{\"o}ßen und zur elektrischen und mechanischen Modellierung entwickelt. Die abgeleiteten Materialanforderungen wurden in eine tiefgehende Charakterisierung der verwendeten Elastomer-Kompositwerkstoffe {\"u}berf{\"u}hrt, in der neuartige analytische Methoden in Form von dynamischer elektromechanischer Testung und nanoskaliger Computertomographie zur Aufkl{\"a}rung der inneren Wechselwirkungen zum Einsatz kamen. Im Bereich der automatisierten Prozessierung wurde ein f{\"u}r die komplexen mehrschichtigen Elektrodenstrukturen geeigneter neuer lasergest{\"u}tzer substraktiver Fertigungprozess etabliert, der zudem die Br{\"u}cke zu elastischer Elektronik schl{\"a}gt. In der abschließenden Anwendungsevaluierung wurden mehrere ortsaufgel{\"o}ste und multimodale Gesamtsysteme aufgebaut und geeignete Messelektronik und Software entwickelt. Abschließend wurden die Systeme mit einem eigens entwickelten robotischen Testsystem charakterisiert und zudem das Potential der Auswertung mittels maschinellem Lernen aufgezeigt.}, subject = {Taktiler Sensor}, language = {de} }