Rückstände wie Filterstäube, Schlämme und Schlacken sind der Zusammensetzung nach den Alumosilikatgläsern zuzuordnen, besitzen aber in der Regel einen hohen Eisengehalt. Schmelzen dieser Stoffe besitzen eine niedrige Viskosität und zeigen eine sehr hohe Neigung zur Kristallisation. Glasige Erzeugnisse aus Recyclingschmelzen kann man durch Kristallisation in Glaskeramik überführen. Geschmolzene Schlacken und Aschen kristallisieren meist sehr schnell während der Abkühlung, so dass bei der Herstellung von Schlackenkeramik, die die Zielstellung der Arbeit ist, für die Produkte größtenteils keine thermische Nachbehandlung erforderlich ist. Die Anwesenheit der färbenden Oxide, wie Eisen-, Chrom-, Manganoxide u.a. tragen dazu bei, dass die Glaserzeugnisse schwarz bis dunkelgrün aussehen. Um die Einsatzmöglichkeiten und die Qualität der vorliegenden Produkte noch weiter zu verbessern, werden verschiedene Nachbehandlungs- und Oberflächenveredlungsverfahren auf ihre Anwendbarkeit untersucht. Die folgenden Punkte stehen im Vordergrund der Untersuchung: Mattierung der Oberflächen durch partielle Kristallisation, Modifizierung der chemischen Eigenschaften und Beschichtung mit farbigen Überzügen. Zur grundlegenden Charakterisierung der Gläser werden Untersuchungen der ausgewählten Eigenschaften vorgenommen. Nach Ermittlung charakteristischer Temperaturen für die Kristallisation werden Glasproben durch eine Temperaturbehandlung zur Kristallisation gebracht. Die entstandenen Kristallphasen wurden mittels röntgendiffraktometrischer Untersuchungen qualitativ und quantitativ charakterisiert.

Alumina and zirconia based steel-MMCs were produced by pressureless Ti-activated melt infiltration using a high vacuum furnace. The effect of particle size and morphology on the formation of a ceramic network in-situ and MMC properties were investigated using three different alumina powders. The alumina/steel-MMCs were characterised for microstructure, Young’s modulus and strength at room temperature and elevated temperatures, and wear behaviour. Also the use of different types of steel was shown. Zirconia/steel-MMCs were produced using three different types of zirconia powder. With the use of monoclinic and partially stabilised (Ca-PSZ, Mg-PSZ) zirconia powder the effect of the monoclinic to tetragonal phase transformation on MMC microstructure and wear behaviour was shown. Further alumina preforms were successfully infiltrated in argon atmosphere at atmospheric pressure using a standard tube furnace. The infiltration in argon resulted in an increased degradation of the alumina particles. The infiltrations showed further investigations are needed for a better understanding of the mechanism of activated melt infiltration since different reactions (i.e. ceramic/metal interactions, dissolutions and evaporations) occur simultaneously during infiltration.

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In dieser Arbeit wurden die mechanischen Eigenschaften der Magnesiumsandgusslegierung AZ91 in Abhängigkeit von den Prozessparametern untersucht. Es wurde gezeigt, dass durch die Anwendung von Filtration, Kornfeinung und Wärmebehandlung das Niveau der mechanischen Eigenschaften des Sandgusses dem des Druckgusses angepasst werden kann. In dieser Arbeit wurde außerdem der Einfluss der Prozessparameter auf die Spannungsrelaxations- und Dämpfungseigenschaften untersucht.

Introduction: Acellular scaffolds are increasingly used for the surgical repair of tendon injury and ligament tears. Despite this increased use, very little data exist directly comparing acellular scaffolds and their native counterparts. Such a comparison would help establish the effectiveness of the acellularization procedure of human tissues. Furthermore, such a comparison would help estimate the influence of cells in ligament and tendon stability and give insight into the effects of acellularization on collagen. Material and Methods: Eighteen human iliotibial tract samples were obtained from nine body donors. Nine samples were acellularized with sodium dodecyl sulphate (SDS), while nine counterparts from the same donors remained in the native condition. The ends of all samples were plastinated to minimize material slippage. Their water content was adjusted to 69%, using the osmotic stress technique to exclude water content-related alterations of the mechanical properties. Uniaxial tensile testing was performed to obtain the elastic modulus, ultimate stress and maximum strain. The effectiveness of the acellularization procedure was histologically verified by means of a DNA assay. Results: The histology samples showed a complete removal of the cells, an extensive, yet incomplete removal of the DNA content and alterations to the extracellular collagen. Tensile properties of the tract samples such as elastic modulus and ultimate stress were unaffected by acellularization with the exception of maximum strain. Discussion: The data indicate that cells influence the mechanical properties of ligaments and tendons in vitro to a negligible extent. Moreover, acellularization with SDS alters material properties to a minor extent, indicating that this method provides a biomechanical match in ligament and tendon reconstruction. However, the given protocol insufficiently removes DNA. This may increase the potential for transplant rejection when acellular tract scaffolds are used in soft tissue repair. Further research will help optimize the SDS-protocol for clinical application.

Leila Kupfer Einflüsse der Aminosäuresequenz und erregerspezifischer Eigenschaften auf die Konvertierbarkeit chimärer Prion-Proteine in vitro Institut für Tierhygiene und Öffentliches Veterinärwesen, Veterinärmedizinische Fakultät, Universität Leipzig und Institut für Neue und Neuartige Tierseuchenerreger des Friedrich-Loeffler-Institutes, Bundesforschungsinstitut für Tiergesundheit, Insel Riems Eingereicht im Februar 2007 127 Seiten, 40 Abbildungen, 4 Tabellen, 230 Literaturangaben, 13 Seiten Anhang Schlüsselwörter: zellfreie Konversion, chimäres Prion-Protein, Aminosäuresequenz, stammspezifische Eigenschaften Die genauen molekularen Mechanismen bei der Entstehung der transmissiblen spongiformen Enzephalopathien (TSE) sind immer noch nicht eindeutig geklärt. Es wird vermutet, dass das auslösende Ereignis, die irreversible Umfaltung oder Konversion eines körpereigenen Membranproteins, des zellulären Prion-Proteins PrPC in seine krankheitsassoziierte, Proteinase K (PK) resistente Isoform PrPSc, eine ‚autokatalytische’ Konversionsreaktion initiiert. In verschiedenen Studien wurde gezeigt, dass dabei die Aminosäuresequenzen des PrPC und PrPSc die Effizienz dieser Konversionsreaktion sowohl bei Übertragungen innerhalb derselben Spezies als auch über Speziesgrenzen hinweg beeinflussen. Am Friedrich-Loeffler-Institut wurden in vergangenen Arbeiten zwei transgene Inzucht-Mauslinien etabliert, die auf der Basis von amino- und carboxyterminalen murinen Anteilen ein chimäres PrPC mit zentralen ovinen (Tgmushp XIX) oder bovinen (Tgmubo XIII) Sequenzen exprimieren. Erstaunlicherweise erwiesen sich die Tgmubo XIII-Mäuse als nahezu resistent gegen verschiedene TSE-Erreger aus Schaf, Rind und Maus, während die Tiere der Linie Tgmushp XIX ausgesprochen gut infizierbar waren. Da sich die PrP-Sequenz dieser beiden Mauslinien um lediglich vier Aminosäurereste unterscheidet, war es Ziel dieser Studie zu ermitteln, welcher Aminosäure-Austausch die verminderte Infizierbarkeit der Tgmubo XIII bedingt. Um kostenspielige und zeitaufwenige Tierversuche zu vermeiden, wurde hierzu ein zellfreier Konversionsansatz gewählt. Dieser birgt den Vorteil, dass die molekularen Einflüsse auf die Konversion in einem stark vereinfachten System innerhalb weniger Tage festgestellt werden können. Insgesamt wurden 19 verschiedene PrPC-Mutanten kloniert, in E. coli rekombinant exprimiert, affinitätschromatographisch aufgereinigt und im zellfreien Konversionsassay mit Zusammenfassung 85 ebenfalls hochaufgereinigtem PrPSc aus Gehirnextrakten final BSE- oder Scrapie-infizierter (drei unterschiedliche Erregerstämme: Me7, 22A, 87V) Mäuse für bis zu drei Tage inkubiert. Die stattgefundene Konversion der Mutanten wurde anschließend mittels PK-Verdau festgestellt. Die im Tierversuch ermittelten Ergebnisse für Tgmubo XIII und Tgmushp XIX konnten so in vitro für PrP-mubo und PrP-mushp bestätigt werden, d.h. nur letzteres wurde in ein PK-resistentes PrPres-Fragment konvertiert. Ausgehend von PrP-mushp wurden die vier unterschiedlichen Positionen gegen die jeweils entsprechende Aminosäure aus PrP-mubo mutiert. Dabei zeigte der Austausch von Asparagin gegen Serin auf Position 142 der chimären Sequenz den stärksten Effekt: PrP-mushpN142S ließ sich nur durch Koinkubation mit BSE-, aber nicht mehr durch Scrapie-PrPSc konvertieren. Substitutionen durch Alanin oder Glutamin führten zu einer weiteren Minderung der Konversionsrate. Auch beim Austausch mehrerer Aminosäuren in Kombination mit Serin an Position 142 wurde der hemmende Effekt dieser Substitution deutlich. Einen ähnlichen, wenn auch nicht ganz so starken Einfluss hatten Aminosäureaustausche auf Position 185. Wurde dort anstelle von Glutamin Glutamat eingefügt, konnte das so entstandene Konstrukt PrP-mushpQ185E nicht mehr durch Me7 aber noch durch 22A, 87V und BSE konvertiert werden. Wurde Glutamin durch Alanin oder Asparagin ersetzt, verminderte sich die Konversionsrate für 22A, 87V und BSE. Diese Effekte traten nur bei chimärem PrPC auf. Der singuläre Austausch der entsprechenden Aminosäuren 146 und 189 der ovinen Sequenz gegen die des bovinen PrPC zeigten keine derartige Hemmung der Konvertierbarkeit. Genauso wenig hatte die Deletion des Aminoterminus der chimären Prion-Proteine einen hemmenden Effekt. Lediglich nach Inkubation mit mauspassagierter BSE stellte sich das PrPres-Fragment des PrP-mushpΔ94 als Doppelbande im Immunoblot dar, deren Bedeutung jedoch unbekannt ist. Durch den zellfreien Konversionsassay konnten die im Tierversuch ermittelten Ergebnisse bezüglich der Empfänglichkeit der transgenen, chimäres Prion-Protein exprimierenden Mauslinien bestätigt werden. Die Erkenntnis, dass zwei Aminosäuren der chimären Sequenz für die Inkonvertibilität verantwortlich sind, zeigt, dass ein direkter Zusammenhang zwischen der Primärstruktur des Prion-Proteins und dessen Überführbarkeit in seine pathologische Isoform besteht. Zusätzlich konnten stammspezifische Effekte auf die zellfreie Konversion ermittelt werden, die zum einen ebenfalls von der Aminosäuresequenz des rekombinanten PrPC, zum anderen aber auch von den Eigenschaften des jeweiligen eingesetzten Stammes abhängen. Die in der vorgestellten Arbeit ermittelten Ergebnisse untermauern die Prionhypothese, wonach einzelne Aminosäuren des Prion-Proteins die Erregervermehrung maßgeblich beeinflussen können. Allerdings werfen die beobachteten stammspezifischen Effekte auch bisher ungelöste Fragen zu den dabei zugrunde liegenden Mechanismen auf

Zugl.: Graz, Univ., Diss., 2006.

Diss.--Literaturwissenschaft--Saarbrücken, 1981. / Bibliogr. p. 210-224.

Molecule-based magnets (molecular magnets) have attracted much interest in recent decades both from an experimental and from a theoretical point of view, not only because of their interesting physical effects, but also because of their potential applications: e.g., molecular spintronics, quantum computing, high density information storage, and nanomedicine. Molecular magnets are at the very bottom of the possible size of nanomagnets. On reducing the size of objects down to the nanoscale, the coexistence of classical properties and quantum properties in these systems may be observed. In additional, molecular magnets exist with structural variability and permit selective substitution of the ligands in order to alter their magnetic properties. Therefore, these characteristics make such molecules suitable candidates for studying molecular magnetism. They can be used as model systems for a detailed understanding of interplay between structural and magnetic properties of them in order to optimize desired magnetic properties. This thesis considers the investigation of magnetic properties of several new transition metal molecular compounds via different experimental techniques (continuous wave electron spin resonance (CW ESR), pulse ESR, high-field/high-frequency ESR (HF-ESR) and static magnetization techniques). The first studied compounds were mono- and trinuclear Cu(II)-(oxamato, oxamidato)/bis(oxamidato) type compounds. First, all components of the g-tensor and the tensors of onsite ACu and transferred AN HF interactions of mononuclear Cu(II)- bis(oxamidato) compounds have been determined from CW ESR measurements at 10 GHz and at room temperature and pulse ELDOR detected NMR measurements at 35 GHz and at 20 K. The spin density distributions of the mononuclear compounds have been calculated from the experimentally obtained HF tensors. The magnetic exchange constants J of their corresponding trinuclear compounds were determined from susceptibility measurements versus temperature. Our discussion of the spin density distribution of the mononuclear compounds together with the results of the magnetic characterization of their corresponding trinuclear compounds show that the spin population of the mononuclear compounds is in interplay with the J values of their corresponding trinuclear compounds. The second studied compounds were polynuclear Cu(II)-(bis)oxamato compounds with ferrocene and ferrocenium ligands. The magnetic properties of these compounds were studied by susceptibility measurements versus temperature to determine J values. In addition, the ESR technique is used to investigate the magnetic properties of the studied compounds because they contain two different magnetic ions and because only the ESR technique can selectively excite different electron spin species. These studies together with geometries of the ferrocenium ligands determined by crystallographic studies indicate that the magnetic interaction between a central Cu(II) and a Fe(III) ions changed from the antiferromagnetic coupling to the ferromagnetic coupling when a stronger distortion of the axial symmetry in the feroccenium cation exists. Therefore, the degree of the distortion of the feroccenium cation is a control parameter for the sign of the interaction between the central Cu(II) ion and the Fe(III) spins of the studied compounds. The last two studied molecular magnets were a binuclear Ni(II) compound (Ni(II)-dimer) and a cube-like tetranuclear compound with a [Fe4O4]-cube core (Fe4-cube). HF-ESR measurements enabled us to determine the g-factor, the sign, and the absolute value of the magnetic anisotropy parameters. Using this information together with static magnetization measurements, the J value and the magnetic ground state of the studied compounds have been determined. In Ni(II)-dimer, two Ni(II) ions, each having a spin S = 1, are coupled antiferromagnetically that leads to a ground state with total spin Stot = 0. An easy plane magnetic anisotropy with a preferable direction for each Ni(II) ion is found. For Fe4-cube, a ground state with total spin Stot = 8 has been determined. The analysis of the frequency dependence and temperature dependence of HF-ESR lines reveals an easy axis magnetic anisotropy (Dcube = -22 GHz (-1 K)) corresponding to an energy barrier of U = 64 K for the thermal relaxation of the magnetization. These results indicate that Fe4-cube is favorable to show single molecular magnet (SMM) behavior.

Als Modellsystem für Oxide mit Perowskitstruktur ist Strontiumtitanat besonders geeignet, um generalisierbare Erkenntnisse über die Auswirkungen von Defekten zu gewinnen und ausgehend davon Struktur-Eigenschafts-Korrelationen zu diskutieren. Durch den Einsatz verschiedener oberflächensensitiver Methoden lässt sich im Ausgangszustand eine erhöhte Konzentration von Liniendefekten an der Oberfläche nachweisen, die sich durch Temperaturbehandlung verkleinert. Die Defektchemie bei hohen Temperaturen wird zur Simulation der elektrischen Leitfähigkeit in Abhängigkeit vom umgebenden Sauerstoff-Partialdruck genutzt. Die Dotierung des oxidischen Halbleitermaterials ist von Eigendefekten abhängig, wobei Sauerstoff-Leerstellen Donatorniveaus bilden und Strontium-Leerstellen Akzeptorcharakter besitzen. Neben der Diffusionsbewegung dieser Eigendefekte bei hohen Temperaturen kann bei niedrigen Temperaturen ein elektrisches Feld deren Umverteilung bewirken. Damit zeigt sich die Leitfähigkeit abhängig von externen elektrischen Feldern, aber auch weitere Eigenschaften sind auf diesem Wege modifizierbar. Im Rahmen der Arbeit werden strukturelle Änderungen, Valenz-Änderungen und veränderte mechanische Eigenschaften nachgewiesen, die jeweils abhängig vom elektrischen Feld schaltbar sind. Schließlich wird das gezielte Ausnutzen struktureller Defekte für Speicherzellen, die den schaltbaren Widerstand von Metall-SrTiO3-Kontakten zur Grundlage haben, vorgestellt. Die Anwendbarkeit des oxidischen Halbleiters als resistives Speicherelement beruht wiederum auf der Kopplung von Sauerstoff-Leerstellen an das elektrische Feld. / Being a model system for oxides with pervovskite-type of structure, strontium titanate can be used to gain generalizable insights into the consequences of defects and to discuss resulting structure-property relationships. By employing different surface sensitive methods, an increased concentration of line defects is found at the surface that reduces on temperature treatment. The defect chemistry at elevated temperatures is used to simulate the electric conductivity depending on the oxygen partial pressure during annealing. Doping of the oxidic semiconductor depends on intrinsic defects, whereby oxygen vacancies form donor states and strontium vacancies have acceptor character. Beside the diffusion movement of these intrinsic defects at elevated temperatures, at low temperatures an electric field may cause their redistribution. Hence, the conductivity becomes dependent on external electric fields but also other properties can be altered in this way. Within this work, structural changes, valence changes and changing mechanical properties are shown to be switchable by the electric field. Finally, the dedicated usage of structural defects is demonstrated on memory cells that employ the switchable resistance of metal-SrTiO3 junctions. The applicability of the oxidic semiconductor as a resistive memory element is again based on the coupling between oxygen vacancies and the electric field.