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- D-3057-2014 (1)
- N-7500-2014 (1)
- N-8985-2015 (1)
3d-Übergangsmetallphthalocyanin-Moleküle auf Metalloberflächen: Der Einfluss der d-Orbitalbesetzung
(2015)
Im Rahmen dieser Dissertation wird die Untersuchung von 3d-Übergangsmetallphthalocyanin- Molekülen (ÜMPc) – quadratisch-planaren organischen Molekülen, welche im Zentrum ein 3d-Übergangsmetallion besitzen – auf metallischen Oberflächen vorgestellt. Der Fokus dieser Arbeit liegt dabei auf dem Einfluss der d-Orbitalbesetzung auf die magnetischen, elektronischen und strukturellen Eigenschaften der adsorbierten Moleküle, die mit Hilfe der Rastertunnelmikroskopie und -spektroskopie charakterisiert wurden. Die gewonnen Ergebnisse werden zum Teil mit theoretischen Berechnungen analysiert und interpretiert.
Die erste Hälfte der experimentellen Auswertung behandelt die Untersuchung dieser Moleküle auf Ag(001) in Hinblick auf die Existenz einer magnetischen Wechselwirkung, bei der ein unkompensiertes magnetisches Moment des Moleküls durch die Substratelektronen abgeschirmt wird. Dieser Effekt wird als Kondo-Abschirmung bezeichnet und erzeugt in der Zustandsdichte des Moleküls eine Resonanz am Fermi-Niveau. Die Messungen zeigen, dass diese Resonanz ausschließlich am Zentralion von MnPc vorgefunden wird, wohingegen sie bei allen anderen 3d-Übergangsmetallphthalocyanin-Molekülen, die eine höhere d-Orbitalbesetzung besitzen, nicht vorhanden ist. Anhand theoretischer Berechnungen kann die Ursache für dieses Verhalten darauf zurückgeführt werden, dass von allen d-Orbitalen einzig das dz2-Orbital mit dem Substrat geeignet hybridisiert, um eine Kondo-Abschirmung zu erzeugen. Da ausschließlich MnPc einen unkompensierten Spin in diesem Orbital besitzt, kann die An- bzw. Abwesenheit
des Kondo-Effekts auf die unterschiedliche Besetzung des dz2-Orbitals zurückgeführt werden. Neben der eben erwähnten Kondo-Resonanz ist bei MnPc ein weiteres Merkmal am Fermi- Niveau überlagert. Durch die Analyse der räumlichen Verteilung, den Vergleich mit anderen Molekülen und der Manipulation des MnPc-Moleküls kann gezeigt werden, dass es sich bei diesem Merkmal um einen d-Orbitalzustand handelt. Die Manipulation des Moleküls durch gezieltes Entfernen von Wasserstoffatomen ermöglicht darüber hinaus die Stärke der Kondo-Abschirmung zu beeinflussen.
In der zweiten Hälfte der experimentellen Auswertung werden Moleküle auf bismutinduzierten Oberflächenlegierungen der Edelmetalle Cu(111) und Ag(111) untersucht. Diese Legierungen zeichnen sich durch einen ausgeprägten Rashba-Effekt aus, der durch eine Aufspaltung der Parabeldispersion und Aufhebung der Spin-Entartung im zweidimensionalen Elektronengas der Oberflächenlegierung charakterisiert ist. Das Wachstumsverhalten von CuPc und MnPc auf diesen Oberflächen zeigt ein sehr gegensätzliches Verhalten. Während bei MnPc die Substrat-Molekül-Wechselwirkung dominant ist, wodurch diese Moleküle immer einen festen Adsorptionsplatz auf der Oberfläche besitzen, ist diese Wechselwirkung bei CuPc schwach ausgeprägt. Aus diesem Grund wandern die CuPc-Moleküle zu den Stufenkanten und bilden Cluster. Das unterschiedliche Wachstumsverhalten der Moleküle lässt sich auf die partiell-gefüllten d-Orbitale von MnPc zurückführen, die aus der Molekülebene ragen, mit dem Substrat hybridisieren und damit das Molekül an das Substrat binden. Bei CuPc hingegen sind diese d-Orbitale gefüllt und die Hybridisierung kann nicht stattfinden.
Im letzten Abschnitt werden die elektronischen und magnetischen Eigenschaften von MnPc auf diesen Substraten behandelt, die einige Besonderheiten aufweisen. So bildet sich durch die Adsorption des Moleküls auf den Oberflächen eine Grenzschichtresonanz aus, die eine partielle Füllung erkennen lässt. Spektroskopiedaten, aufgenommen am Ort der Grenzschichtresonanz, weisen eine symmetrisch um das Fermi-Niveau aufgespaltene Resonanz auf. Die Intensität der unter- und oberhalb der Fermi-Energie befindlichen Resonanz zeigen dabei ein komplementäres Verhalten bzgl. der jeweiligen Lage auf der Grenzschichtresonanz: An den Orten, an denen die Resonanz unterhalb des Fermi-Niveaus ihre maximale Intensität besitzt, ist die Resonanz oberhalb des Fermi-Niveaus nicht vorhanden und umgekehrt. Diese experimentellen Beobachtungen werden mit einem Modellansatz erklärt, welcher die Wirkung eines effektiven Magnetfeldes und eine Spin-Filterung postuliert.
Die vorliegende Arbeit hatte zum Ziel, eine dreidimensionale Weichteilanalyse zu entwickeln. Basierend auf einem Kollektiv von insgesamt 53 weiblichen und 47 männlichen Patienten wurden Fernröntgenseitenaufnahmen und dreidimensionale, stereophotogrammetrische Aufnahmen erstellt. Um die Qualität und Aussagekraft der erzielten Ergebnisse bewerten zu können, wurde die Reliabilität aller verwendeten Messpunkte überprüft. Es wurden vertikale 3D-Durchschnittswerte ermittelt und Korrelationen zwischen den vertikalen kephalometrischen Parametern der Fernröntgenseitenanalyse und den vertikalen 3D-Weichteilparametern der Stereophotogrammetrie dargestellt. Die Weichteilanalyse wies eine zufriedenstellende Reliabilität und gleichzeitig hochsignifikante Korrelationen zur FRS-Analyse auf. Somit zeigte sich die Wahl der Weichteilpunkte für 3D-Analysen geeignet und kann als Grundlage und Referenz für weitere 3D-Weichteil-untersuchungen dienen.
6 Zusammenfassung
Die 3D-stereophotogrammetrische Analyse ermöglicht ohne Strahlenbelastung und ohne Narkose zusätzlich eine zeitlich nahe prä- und postoperative Datenerfassung und damit die Vergleichsmöglichkeit der direkten operativen Effekte.
Die 3D-stereophotogrammetrische Analyse der operativen Effekte nach breiter medianer Kraniektomie bei prämaturen Sagittalnahtsynostosen zeigte einen positiven Effekt auf
• die Zirkumferenz des Kopfes
• die Breite des Kopfes
• den CI-Index
• die koronale Zirkumferenz und
• das intrakranielle Gesamtvolumen.
Es wurde bei allen 20 Patienten durch die breite mediane Kraniektomie sowohl eine ästhetische Verbesserung der Kopfform (Abnahme der Länge des Kopfes, Zunahme der Breite des Kopfes) wie auch eine Zunahme des intrakraniellen Gesamtvolumens erreicht.
Besonders hervorzuheben ist nach breiter medianer Kraniektomie bei prämaturen Sagittalnahtsynostosen die postoperative Zunahme des intrakraniellen Gesamtvolumens bei gleichzeitiger ästhetischer Verbesserung der Kopfform.
1 Einleitung 2 Material und Methoden 2.1 IVF und ICSI 2.1.1 Patientenkollektiv 2.1.2 IVF- und ICSI-Behandlung 2.2 Kryoembryotransfer (KET) 2.2.1 Patientenkollektiv 2.2.2 KET-Vorgehen 2.3 3D-Ultraschallmessung 2.4 Embryotransfer und Schwangerschaftsnachweis 2.5 Statistische Auswertung 3 Ergebnisse 3.1 IVF und ICSI 3.1.1 Unterschied Schwangere versus Nicht-Schwangere 3.1.2 Schwangerschaftsraten 3.1.3 Messungen am Endometrium 3.1.4 Grenzwert 3.1.5 Embryonenqualität 3.1.6 Odds Ratio 3.2 Kryoembryotransfer (KET) 3.2.1 Unterschied Schwangere versus Nicht-Schwangere 3.2.2 Schwangerschaftsrate 3.2.3 Messungen am Endometrium 3.2.4 KET-spontan versus KET-artifiziell 4 Diskussion 4.1 Entwicklung im Bereich der Ultraschalldiagnostik 4.2 Reproduzierbarkeit der Ultraschallmessungen 4.3 Rolle des Endometriums 4.3.1 Zusammenhang zwischen Endometriumdicke und Schwangerschaft 4.3.2 Zusammenhang zwischen Endometriummuster und Schwangerschaft 4.3.3 Zusammenhang zwischen Endometriumvolumen und Schwangerschaftsrate 4.3.3.1 Abhängigkeit der Schwangerschaftsrate vom Endometriumvolumen beim Transfer von frischen Embryo 4.3.3.2 Abhängigkeit der Schwangerschaftsrate vom Endometriumvolumen beim Kryoembryotransfer 4.4 Abschließende Betrachtung 5 Zusammenfassung 6 Literaturverzeichnis
Zusammenfassung In der vorliegenden retrospektiven Studie wurde untersucht, ob die präoperativ festgelegten Verlagerungsmaße mittels 3D-Rekonstruktionen aus DVT-Daten ermittelbar sind. Anschließend wurde anhand eines Patientenkollektivs die Umsetzung der Verlagerungsmaße evaluiert. Zur Auswertung wurden standardisierte Modelle und DVT-Scans von 35 Patienten herangezogen. Die Modelle sowie die DVT-Daten wurden im Zeitraum von November 2007 bis September 2009 erstellt. Alle Patienten wurden in der Klinik und Poliklinik für Mund-, Kiefer- und Plastische Gesichtschirurgie der Universität Würzburg aufgrund einer Dysgnathie behandelt. Für die Auswahl der Patienten spielte weder das Alter, das Geschlecht noch der Schweregrad der Dysgnathie eine Rolle. Die Auswertung erfolgte postoperativ durch zwei unabhängige Prüfer, wobei die Patienten zufällig verteilt wurden. Bevor die Umsetzung der Verlagerungsmaße evaluiert wurde, sind die Methodik und die Genauigkeit der Messungen überprüft worden. Die Vermessung der Modelle wurde manuell durchgeführt. Die Analyse der DVT-Daten erfolgte mit einer 3D-Software. Die Ergebnisse der Methodik sind statistisch deskriptiv ausgewertet und interpretiert worden. Für die Evaluation wurde eine kumulative Verteilung erstellt und bewertet. In dieser Studie konnte gezeigt werden, dass man anhand von prä- und postoperativ erstellten DVT-Daten die bei der präoperativen Modell-OP festgelegten Verlagerungsmaße mit den postoperativ erzeugten 3D-Rekonstruktionen vergleichend messen kann. Allerdings ist bei Diskrepanzen der Werte von weniger als 0,97mm von Messungenauigkeiten auszugehen. Desweiteren kann anhand dieser Nachuntersuchung festgehalten werden, dass die Ergebnisse bei 7 der 9 Parameter in 77%-95% der Fälle keine Diskrepanzen aufweisen, die über dem klinisch geforderten Maß liegen. Die einzigen Parameter, die aufgrund der Datenlage eine andere Interpretation nach sich ziehen, sind die Angaben, die hinsichtlich der sagittalen Verlagerung im Unterkiefer gemacht werden. Hierbei kommt es in etwa 40% der Fälle zu Differenzen zwischen den prä- und postoperativen Verlagerungsmaßen, die deutlich größer als 2mm sind. Dabei kann in ca. 60% der Fälle eine zu kleine und in ca. 40% eine zu große Verlagerung festgestellt werden. Eine Aussage über die Feststellung hinaus, dass diese Differenzen bestehen, ist mittels dieser Studie nicht zulässig. Dies liegt zum einen an dem kleinen Patientenkollektiv, das zusätzlich in sich inhomogen war und bei dem unterschiedliche Operationsverfahren zum Einsatz kamen. Die Gründe für diese Unterschiede bzw. deren klinische Relevanz sollte das Ziel einer künftigen Arbeit sein. Allerdings kann durch diese Arbeit gezeigt werden, dass die digitale Volumentomographie dazu verwendet werden kann, bei Dysgnathiepatienten das Operationsziel zu überprüfen und bei Komplikationen zu eruieren, ob der Fehler auf die skelettale Verlagerung zurückzuführen ist oder ob eine andere Ursache ausgemacht werden muss.
Aufbauend auf einen Datensatz von etwa 70 antimalaria-aktiven Verbindungen wurde mit Hilfe des CoMSIA-Verfahrens ein QSAR(Qantitative Structure Activity Relationship)-Modell erstellt, das in der Lage ist antiplasmodiale Aktivitäten von Verbindungen aus der Substanzklasse der Naphthylisochinolin-Alkaloide vorherzusagen. Da die behandelten Strukturen ein sehr kompliziertes konformatives Verhalten aufweisen, mussten für ein möglichst flexibles Alignment (unter Verwendung von FLEXS und GASP) eigene Abläufe entwickelt werden, die schließlich weitestgehend automatisiert werden konnten. Das erstellte Modell erlaubte es darüber hinaus, die für die Aktivität verantwortlichen strukturellen Merkmale zu identifizieren und so entscheidende Anregungen zur Vereinfachung des relativ komplizierten Grundgerüsts zu geben. Die Vorschläge wurden zu einem großen Teil bereits synthetisch verwirklicht, wobei die anschließend experimentell gefundenen Aktivitäten die vorher berechneten sehr gut bestätigten. Die neu entwickelten Substanzen befinden sich derzeit im Patentprüfungsverfahren.
In der vorliegenden Arbeit wurden erstmals im 3D-Pulerdruckverfahren hergestellte Struvit-Matrizes auf ihre Eignung als Trägermaterial für Knochenzellen in vitro untersucht. Hierzu wurde die Zytokompatibilität sowie die chemische Löslichkeit von gedruckten Struvit-Strukturen betrachtet. In einem zweiten Schritt wurde untersucht, ob die biologische Funktion von BMP-2-Lösungen nach Durchlaufen des Druckprozesses erhalten bleibt und ob es möglich ist, BMP-2 unter Beibehaltung seiner biologischen Wirksamkeit direkt in Struvit-Matrizes zu drucken. Als Reaktanten zur Herstellung der Struvit-Matrizes wurde modifiziertes Farringtonit-Pulver mit definierter Körnung und eine äquimolare Binder-Lösung aus DAHP und ADHP verwendet. Die untersuchten Zellkulturträger mit Magnesiumammoniumphosphatchemie zeigten eine ausreichende Zytokompatibilität in vitro. Außerdem wurde gezeigt, dass thermolabile Proteine wie BMP-2 im 3D-Pulverdruckverfahren unter weitgehender Beibehaltung ihrer biologischen Wirksamkeit in vitro grundsätzlich prozessierbar sind. Die Freisetzung direkt eingedruckter Proteine aus den Struvit-Matrizes blieb jedoch hinter den Erwartungen zurück. Mit Struvit steht ein alternatives Zementsystem für den 3D-Pulverdruck zur Verfügung, welches spezifische Vorteile gegenüber den etablierten Calciumphosphaten bietet. Weitere Untersuchungen sind erforderlich, um die Ursache für die geringe BMP-Freisetzung aus den Struvit-Matrizes zu ermitteln und die Vorteile der neutralen Abbindereaktion voll nutzen zu können.
Die vorliegende Arbeit hatte die Herstellung phasenreiner ß-Tricalciumphosphat (ß-TCP) - Implantate durch 3D-Pulverdruck zum Ziel. Variiert wurden hierbei die zum Druck verwendeten Pulver-Binder-Systeme. Als Verfestigungsmechanismen wurden hydraulisch abbindende Pulver-Binder-Systeme aus Tricalciumphosphat / Phosphorsäure bzw. Tetracalciumphosphat / Citronensäure untersucht, sowie der Zusatz quellfähiger Polymere zum Pulver, etwa Polyacrylsäure oder Hydroxypropylmethyl-Cellulose. Die gedruckten Strukturen wurden anschließend in Hinblick auf die zu erreichende Auflösung, die mechanischen Eigenschaften und die Zusammensetzung des Endproduktes verglichen.
In der vorliegenden Arbeit präparierten Studierende 3D-gedruckte Übungszähne, in denen die korrekte Präparation eines Veneers farblich abgesetzt war. Die neue Lehrmethode wurde durch die Teilnehmer in einem Fragebogen evaluiert und zusätzlich wurden die Präparationen digital mit einer Referenzpräparation verglichen. Die Teilnehmer des praktischen Kurses schätzten die Zweischichttechnik als gute Lehrmethode ein (Ø 2,0 ± 0,37) und gaben zahlreiche Vorteile der Zweischichttechnik an.
Die digitale Auswertung der präparierten Zähne konnte unter den Limitationen der vorliegenden Studie keine signifikant schlechtere Präparationsqualität nach zweimaligem Präparieren von einschichtigen Modellzähnen als nach zweimaligem Präparieren von zweischichtigen Übungszähnen nachweisen (p = 0,91).
Der Lernerfolg der Studierenden erwies sich durch in Zweischichttechnik gedruckte Zähne mit integriertem Veneer nicht besser als durch einschichtige Modellzähne (〖ΔL〗_A= -0,01; 〖ΔL〗_B= -0,03). Der Unterschied zwischen den Präparationsergebnissen des ersten und vierten Durchgangs war allerdings nicht signifikant (Gruppe A: Ø GMW+/- 0,17 ± 0,07 → Ø GMW+/- 0,18 ± 0,05, p = 0,317; Gruppe B: Ø GMW+/- 0,15 ± 0,07 → 0,18 ± 0,09, p = 0.066). Gründe hierfür könnten unter anderem Ermüdung und sinkende Motivation während des praktischen Kurses gewesen sein. Diesem Problem könnte Rechnung getragen werden, indem folgende Studien an mehreren Terminen durchgeführt werden. Auch eine mögliche Fokussierung der Studierenden auf das Ablösen der oberen Schicht sowie die unterschiedliche Härte der beiden Schichten könnten einen besseren Lernerfolg mit zweischichtigen Übungszähnen verhindert haben.
Die Teilnehmer, die ihre manuellen Fertigkeiten als besonders gut einschätzen, präparierten mit einer durchschnittlichen mittleren absoluten Abweichung von 0,17 ± 0,07 nicht signifikant besser als die Teilnehmer mit geringer Selbsteinschätzung, welche eine mittlere absolute Abweichung von 0,16 ± 0,05 (p = 0 ,967) erreichten.