Zugl.: Aachen, Techn. Hochsch., Diss., 2008.

Zugleich: Diss. techn. Wiss. ETH Zürich, 1999. / Literaturverz.

Techn. Universiẗat, Diss., 2006--München.

Trier, Univ., Diss., 2001.

Techn. Universiẗat, Diss., 2000--Berlin.

Techn. Hochsch. Diss., 2005--Aachen.

Derzeit fehlen detaillierte Informationen über die Beteiligung submuköser Neuronen an der Regulation der epithelialen Barriere im proximalen Colon des Schweines. Das erste Ziel der vorliegenden Arbeit war, die neurochemische Kodierung des inneren und äußeren submukösen Plexus (ISMP und ASMP) in diesem Darmabschnitt zu untersuchen. Dies bezeichnet deren Eigenschaft, entsprechend ihrer jeweiligen Funktion, eine individuelle Kombination von mehreren Neurotransmittern zu exprimieren. Mittels immunhistochemischer Färbungen wurde die Anzahl von Neuronen ermittelt, welche Acetylcholin (Detektion via Cholin-Acetyl-Transferase (ChAT)), Stickstoffmonoxid ((NO) Detektion via neuronaler Stickstoffmonoxid-Synthase (NOS)), Neuropeptid Y (NPY), Somatostatin (SOM), Substanz P (SP) und vasoaktives intestinales Polypeptid (VIP) freisetzen können. Das zweite Ziel war es, ein Modellsystem zu entwickeln, in dem man die Wirkung der freigesetzten Neurotransmitter auf die Darmepithelzellen untersuchen kann. Hierzu wurde ein Protokoll zur in vitro-Kultivierung porziner Colon-Epithelzellen (CEZ) etabliert, welche die strukturellen Eigenschaften des polarisierten Colonepithels in vivo aufweisen. Als Parameter für die Barrierefunktion der CEZ diente der transepitheliale elektrische Widerstand (TEER). Weiterhin wurde die Proliferationsaktivität der CEZ unter Neurotransmitter-Einfluss mittels Bromodesoxyuridin-ELISA bestimmt. Die Untersuchungen zur neurochemischen Kodierung offenbarten deutliche Unterschiede zwischen den beiden submukösen Plexūs. Während im ISMP überwiegend cholinerge und SP-positive Neurone zu finden waren, konnte im ASMP für jeden untersuchten Neurotransmitter mindestens ein Neuron pro Ganglion detektiert werden. Primäre CEZ konnten mittels Dispase bei 4°C isoliert und in Dulbecco's Modified Eagle's Medium (4,5 g/L Glukose, 10 % Kälberserum) kultiviert werden. Der epitheliale Charakter der kultivierten Zellen konnte immunhistochemisch anhand der Expression des Tight junction-assoziierten Proteins Zonula occludens 1 und Epithelzell-typischen Cytokeratinen verifiziert werden. Die strukturelle und funktionelle Polarisierung der kultivierten CEZ war mittels Elektronen- und konfokal-mikroskopischen Aufnahmen als auch transepithelialen Potentialmessungen nachweisbar. NPY, SOM, SP und VIP übten keinen langfristigen Einfluss auf TEER und Proliferationsaktivität der CEZ aus. Im Gegensatz dazu steigerte der cholinerge Agonist Carbachol (CA) deutlich den TEER und hemmte leicht die Proliferationsaktivität der CEZ im Vergleich zu unbehandelten Zellen. Der Effekt war jedoch nicht eindeutig konzentrationsabhängig. Der muskarinerge Rezeptorantagonist Atropin verhinderte nicht nur die CA-induzierten Effekte, sondern reduzierte selbst signifikant den TEER-Werte der CEZ. Dies weist auf eine autokrine Regulation der CEZ durch endogenes Acetylcholin hin. Die Applikation niedrigerer Konzentrationen des NO-Donors Sodium-Nitroprussid (SNP) erhöhte den TEER der CEZ gegenüber der unbehandelten Kontrolle, während höhere SNP-Dosen den TEER senkten. Es wurden klare Indizien für die Beteiligung cholinerger ISMP-Neurone an der Kontrolle mukosaler Prozesse in vivo gefunden. NO scheint ebenfalls einen Effekt auf die epithelialen Barriere, zu haben, allerdings sind submuköse Neuronen als direkte Quelle unwahrscheinlich.:I. Inhaltsverzeichnis 1 II. Abkürzungen xi 1. Einleitung 1 1.1. Aufbau der epithelialen Barriere im Colon 2 1.2. Tight Junctions (TJs) 4 1.3. Der transepitheliale elektrische Widerstand als Parameter der epithelialen Integrität 7 1.4. Bau und Struktur des Enterischen Nervensystems (ENS) 10 1.5. Neurochemische Kodierung 13 1.6. Funktionen des ENS 17 1.7. Das ENS als möglicher Regulator epithelialer Funktionen 18 2. Zielstellung 23 3. Material und Methoden 25 3.1. Versuchstiere und Organentnahme 25 3.2. Versuchsabschnitt: Analyse der neurochemischen Kodierung im submukösen Plexus des porzinen proximalen Colons 25 3.2.1. Gewebekultur 25 3.2.2. Gewebepräparation 26 3.2.3. Immunhistochemie 26 3.2.4. Spezifität der Antikörper 28 3.2.5. NADPH-Diaphorase-Färbung 28 3.2.6. Bestimmung der neuronalen Dichte 29 3.2.7. Bestimmung der absoluten Häufigkeiten immunreaktiver Neurone 29 3.2.8. Analyse der neurochemischen Kodierung 29 3.2.9. Gefrierschnitte 31 3.2.10. Statistische Auswertung 32 3.3. Versuchsabschnitt: Einfluss submuköser Neurotransmitter auf den TEER und die Proliferation im porzinen Colonepithel 33 3.3.1. Etablierung einer primären Colon-Epithelzellkultur 33 3.3.1.1. Isolation von Colonepithelzellen mit Dispase II 33 3.3.1.2. Zellkulturmedien 34 3.3.1.3. Aussaat 35 3.3.1.4. Messungen des transepithelialen elektrischen Widerstandes (TEER) 35 3.3.1.5. Potentialmessungen 37 3.3.1.6. Proliferationsassay 38 3.3.1.7. Immunhistochemische Färbungen von kultivierten Colonepithelzellen 38 3.3.1.8. Mikroskopische Analyse der Präparate 40 3.3.1.9. Beurteilung der ZO-1/Fibronektin-Konfluenz 40 3.3.1.10. Konfokal-Mikroskopie 40 3.3.1.11. Rasterelektronenmikroskopie (REM) 40 3.3.1.12. Transmissionselektronenmikroskopie (TEM) 40 3.3.2. Untersuchung des Einflusses von enterischen Neurotransmittern auf den TEER und die Proliferation primär kultivierter, porziner Colonepithelzellen 41 3.3.2.1. Einfluss enterischer Neurotransmitter auf den TEER kultivierter CEZ 41 3.3.2.2. Einfluss enterischer Neurotransmitter auf die Proliferation von kultivierten CEZ 42 3.3.2.3. Molekularbiologische Analyse 42 3.3.2.4. Darstellung der Ergebnisse und Statistische Auswertung 44 4. Ergebnisse 47 4.1. Analyse der neurochemischen Kodierung im submukösen Plexus des porzinen proximalen Colons 47 4.1.1. Neuronale Dichte und allgemeine Struktur der submukösen Plexūs im porzinen Colon 47 4.1.2. Absolute Anzahl immunreaktiver Neurone im submukösen Plexus des porzinen Colons 48 4.1.3. Neurochemisch identifizierte Subpopulationen im ISMP 53 4.1.4. Neurochemisch identifizierte Subpopulationen im ASMP 56 4.1.5. Projektionen neuronaler Fasern 57 4.1.6. Zusammenfassung der Ergebnisse des ersten Versuchsabschnittes 62 4.2. Einfluss submuköser Neurotransmitter auf den TEER und die Proliferation im porzinen Colon 63 4.2.1. Etablierung und Charakterisierung einer primären Colon-Epithelzellkultur 63 4.2.1.1. Zellkulturmedien 63 4.2.1.2. Modulierbarkeit des TEER 69 4.2.1.2. Epithelialer Charakter der kultivierten CEZ 71 4.2.1.3. Korrelation von TEER und CEZ- bzw. Fibroblasten-Konfluenz 73 4.2.1.4. Polarisierung der kultivierte CEZ 76 4.2.2. Untersuchung des Einflusses von enterischen Neurotransmittern auf den TEER und die Proliferation von primär kultivierten, porzinen Colonepithelzellen 82 4.2.2.1. Einfluss enterischer Neurotransmitter auf den TEER kultivierter CEZ 82 4.2.2.2. Einfluss enterischer Neurotransmitter auf die Proliferation von kultivierten CEZ 86 4.2.2.3. Modulation des Carbachol-Effektes auf den TEER und die Proliferation von kultivierten CEZ 88 4.2.2.4. Molekularbiologische Analyse 91 5. Diskussion 93 5.1. Analyse der neurochemischen Kodierung im submukösen Plexus des porzinen proximalen Colons 93 5.1.1. Methodische Aspekte 93 5.1.2. Allgemeine Struktur und neuronale Dichte der submukösen Plexūs im porzinen Colon 94 5.1.3. Neurochemische Kodierung im ISMP des porzinen Colons 96 5.1.3.1. ACh/ChAT im ISMP 97 5.1.3.2. SP im ISMP 97 5.1.3.3. nNOS im ISMP 98 5.1.3.4. VIP im ISMP 99 5.1.3.5. SOM im ISMP 100 5.1.3.6. NPY im ISMP 101 5.1.4. Neurochemische Kodierung im ASMP des porzinen Colons 101 5.1.4.1. ACh/ChAT und SP im ASMP 102 5.1.4.2. nNOS im ASMP 103 5.1.4.3. VIP im ASMP 104 5.1.4.4. SOM im ASMP 104 5.1.4.5. NPY im ASMP 105 5.1.5. Nicht identifizierte Neurone 105 5.1.6. Vergleich zur Situation im humanen Colon 106 5.2. Einfluss submuköser Neurotransmitter auf den TEER und die Proliferation im porzinen Colon 109 5.2.1. Etablierung einer primären Colon-Epithelzellkultur 109 5.2.1.1. Isolationsmethoden und Zellkulturmedien 109 5.2.1.2. Epithelialer Charakter der kultivierten CEZ 115 5.2.2. Untersuchung des Einflusses enterischer Neurotransmitter auf den TEER und die Proliferation von primär kultivierten porzinen Colonepithelzellen 117 5.2.2.1. TEER unbehandelter Zellen 117 5.2.2.2. Carbachol-Effekte 118 5.2.2.2.1. Einfluss von Carbachol auf den TEER-Wert 118 5.2.2.2.2. Einfluss von Carbachol auf die Proliferation 122 5.2.2.3. NO-Effekte 123 5.2.2.3.1. Einfluss von SNP auf den TEER-Wert 123 5.2.2.3.2. TEER-Anstieg unter niedrigen SNP-Konzentrationen 124 5.2.2.3.3. TEER-Senkung unter höheren SNP-Konzentrationen 126 5.2.2.3.4. Einfluss von SNP auf die Proliferation 130 5.2.2.3.5. Quelle für NO in vivo 130 5.2.2.4. Effekte von NPY, Substanz P, Somatostatin und VIP 133 6. Zusammenfassung 139 7. Summary 145 8. Literaturverzeichnis 151 9. Selbstständigkeitserklärung 167 10. Wissenschaftlicher Werdegang 169 12. Danksagung 175

As the title implies, the chief goal of the present work is the improvement of the barrier effects of textile fabrics in the medical sector, in particular, in the operating room, which would be an effective safeguard against the causative pathogens allowing the health workers to work in and around hostile atmospheres and to accomplish useful tasks. To overcome the inherent drawbacks of surgical gown from classical fibers of both natural and synthetic origins, polyester micro filament fabric, down to 0.62 dtex per filament, was used to substitute them. Two major pathways have been chosen to render the surface hydrophobic: - Wet-chemical treatment - Plasma modification For the maximum efficiency of a specific wet-chemical, the following application formulations were found to be best effective: pH =4-5 Drying temperature and time=100°C / 90s Pick-up = 80% Curing temperature and time= 160°C / 120s A range of physical and chemical parameters have been found exerting significant influence on the extent of modification of the material: - Wetting agent - Amount of fluorine content in the chemical - Subsequent heat treatment of the finished material after washing - Ironing of the fabric For the plasma enhanced surface fluorination the following plasma gases were used: - Saturated fluorine compounds: CF4 and C2F6 - Reducing agent: H2 and C2H4 The exposure of the substrate to a pure C2F6 discharge resulted in higher hydrophobicity than the substrates exposed to CF4 plasma. Stepwise increased mixture of H2 or C2H4 to a proportionally decreased amount of C2F6 plasma showed a gradual decrease in contact angle and a substantial increase in sliding angle values. In addition to the treatments with gas mixtures a two-step technique, i.e., treatment with C2H4 prior to C2F6 plasma, was applied that appeared to be very promising in modifying the surface characteristics. Both, the contact angles and the sliding angles remaining almost constant on a very high level with increasing amount of C2H4 in the feed composition. An essentially vital concern of the work was the characterization of the treatment effect comprising both physical and chemical aspects. By washing the materials for 20 times no significant impairment of hydrophobic character has been noticed in case of fluorocarbon finishing agents as well as by the surface treated with C2H4 followed by C2F6 plasma (i.e., a two-step technique), wherein a complete loss of hydrophobic effect washing the silicone-treated materials for 10 times was observed. In breathability aspect, the plasma modification was found to be the best-suited technique with zero reduction of air permeability in comparison to wet-chemical finishing. The barrier test as a measure of dye absorption was conducted using protein solution, synthetic and human blood and the efficiency were verified by colorimetric technique. In contrast to pure plasma treatments, modification of the fabric with plasma in two-step treatment as well as with wet-finishing method using fluorocarbon compounds were completely impervious to artificial and real blood. The most striking feature was the zero uptake of the protein solution by all treated surfaces.

Le traitement de surface des poudres par plasma hors-équilibre est un outil rapide et indispensable au développement de nouvelles applications pour les poudres traitées. Dans un domaine tel que la synthèse des poudres pyrophoriques métalliques, ou l'ignition est instantanée en cas de non passivation et de contact avec l'air, un traitement par un plasma hors-équilibre permet de modifier les propriétés de surface des poudres afin d'obtenir des poudres moins réactives à basse température tout en gardant leur caractéristique énergétique à haute température. Autre domaine, comme le changement de la mouillabilité des poudres est très recherché. L'objectif de ce travail est de développer des nouvelles techniques pour le traitement de surface des poudres micro ou nanométriques en utilisant les techniques de plasma hors-équilibre. L'avantage de cette approche est de pouvoir modifier les propriétés de surface de ses dites poudres sans affecter les propriétés globales comme par exemple la structure cristalline, taille des poudres et composition chimiques. En fait, les décharges à barrière diélectrique opérant à pression atmosphérique sont idéales pour traiter la surface des poudres sans changer leur structure car ils produisent des electrons énergétiques pour exciter les espèces moléculaires et atomiques à basse température. Aussi, l'opération à pression atmosphérique permet l'integration de l'unité de traitement de surface avec l'unité de synthèse en évitant l'utilisation des systèmes de vide assez dispendieux et difficile à maintenir. Dans ce travail, des expériences sur la déposition ainsi que sur la fonctionnalisation ont été menés en utilisant deux designs de torche à barrière diélectrique. Pour la déposition, des précurseurs tels que l'éthylène, butadiène, pyrrole et acétylène ont été utilisé pour former des couches organiques sur des poudres micro ou nanométriques. D'autres précurseurs à base de silicium comme le tétraéthyloxysilicates ou l'hexaméthyldisiloxane ont été utilisés pour former des dépôts de nature inorganiques ( SiO[indice]x ) ou organiques ( SiO[indice]x C[incice]y H[indice]z ) sur des poudres métalliques ou d'oxydes. Pour les tests de fonctionnalisation, la surface a été modifiée par des décharges, d'hélium-air, hélium-oxygène et hélium-azote. Dans les experiences de déposition, les effets de temps de résidence, de la densité de puissance, de l'injection en mode pulsé ou dans la région après plasma ont été étudié. Quelques tests ont été réalisés pour établir l'effet de la température des gaz et des poudres sur le dépôt. Quand à la fonctionnalisation, l'effet de la densité de puissance, des types de gaz et de temps de résidence ont été examinés. Pour les dépôts réalisés en utilisant des précurseurs organiques ou à base de silicium, l'utilisation de mode pulsé ainsi que l'injection dans la région après plasma ont formé des dépôts dense. Dans la plupart des autres dépôts effectués dans la décharge, des poudres ont été formées. Le faite de chauffer les poudres avant leur injection a augmenté leur dispersion. Finalement, la fonctionnalisation des poudres de polymères ont permis leur mouillabilité pour un débit assez élevé (20g/min) Le vieillissement des poudres n'ont pas dépassé le 25% pour une période de 60 jours dépendamment de leur méthode d'entreposage. Il ressort donc de ce travail que les décharges à barriere diélectriques sont capables de modifier les surfaces des poudres selon les conditions et le design appliqués.

Eine Möglichkeit der Stabilisierung von verflüssigungsgefährdeten lockergelagerten wassergesättigten Sanden ist der Einsatz von kompressiblen Elementen (Luftpolstern) und Entspannungselementen (Dränagen). Auf diesen Wegen werden die infolge einer Beanspruchung entstehenden hohen Porenwasserdrücke am Ort ihrer Entstehung oder an Grenzen für zu schützende Objekte schnell abgebaut oder rasch verteilt, damit ihre Fortpflanzung beschränkt wird. Dabei wird der Porenwasserdruck auf ein Maß vermindert, bei dem noch im undränierten Zustand eine ausreichend große Scherfestigkeit im Lockergesteinsmaterial vorhanden ist, die die Sicherheit gegen Verflüssigung gewährleistet. Durch Implementierung von speziellen Randbedingungen in das Programmsystem PCGEOFIM, die den Druckaufbau an der Stelle der Beanspruchung und die Entlastung an der Barriere beschreiben, wurde die Modellierung von solchen aufgebauten Porenwasserdruckbarrieren ermöglicht. Die durchgeführten Modellversuche und die Modellierungsergebnisse bestätigen die Wirksamkeit von kompressiblen Elementen und Entspannungselementen.