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In dieser Arbeit wurden die beiden Membranen Schweinekornea und Rindernasenmukosa hinsichtlich ihrer Permeabilität für den lipophilen Arzneistoff Androstendion (AD), der sowohl zur ophthalmologischen Anwendung als auch für die nasale Applikation mit systemischer Wirkung von Interesse ist, verglichen. Zusätzlich wurden identische Versuche mit der synthetischen Membran, Nephrophan(r), durchgeführt. Neben der gepufferten Arzneistofflösung, für die aufgrund des differenzierten Membranaufbaus Permeationskoeffizienten (Peff) für AD im Verhältnis von 3:1:4 (Mukosa : Kornea : Nephrophan(r)) resultierten, standen zwei entwickelte wasserkontinuierliche, nicht-ionische Mikroemulsionen (ME) und ihre Einzelkomponenten als Trägerformulierungen bei den Permeationsstudien im Vordergrund. Darüber hinaus wurde ein ME-System mit einem kationischen Kotensid entwickelt, charakterisiert und in die Untersuchungen einbezogen. Die getesteten Trägerformulierungen führten an den einzelnen Membranen zu unterschiedlichen Ergebnissen. Um auch den "hydrophilen Permeationsweg" einzuschließen, wurde parallel Fluorescein-Na (FSC) als hydrophile Modellsubstanz getestet. Als mögliche Ursache für diese differenzierten Ergebnisse wurde ein Einfluss der Additiva und Formulierungen auf das Verteilungsverhalten des lipophilen AD zwischen Donatorlösung und Membran in Betracht gezogen und daher in einem weiteren Versuchsblock die Penetrationsrate untersucht. Darüber hinaus wurde parallel dazu der metabolische Abbau, den AD während des Membrandurchtritts durch die vorhandenen Enzyme erfahren kann, berücksichtigt. Die Resultate zeigten Übereinstimmung mit den Permeationsergebnissen indem die Additiva und Formulierungen die Penetration in das Gewebe und den Metabolismus mehr oder weniger herabsetzten. Zur Charakterisierung der systemischen Verfügbarkeit von AD nach nasaler Applikation wurden im Anschluss an die Permeations- und Penetrationsversuche In-vivo-Studien an Kaninchen durchgeführt, die hier allerdings lediglich mit orientierendem Charakter einbezogen werden konnten. Um schließlich die Verhältnisse am Auge bzw. den mehrschichtigen Tränenfilm hinsichtlich einer Applikation der ME-Systeme modellhaft zu simulieren, wurden biophysikalische Untersuchungen in einem Langmuir-Trog mit Meibom''schen Drüsensekret als Oberflächenfilm durchgeführt, die über mögliche Interaktionen der Formulierungen bzw. ihrer Bestandteile mit der Tränenlipidschicht des Auges Auskunft geben sollten. Hier zeigten sich günstige Einflüsse der ME auf die Tränenlipidschicht, die vor allem bei einer Anwendung der ME bei Trockenem Auge von Vorteil sein können. / In these studies in vitro permeability of porcine cornea and bovine nasal mucosa was investigated and compared to each other using the lipophilic drug androstenedione (AD), which is of interest for ocular use as well as nasal, systemical administration. Additionally, the artificial membrane, Nephrophan(r), was used for identical investigations. Because of the differentiated membrane structure AD-permeation behaviour out of buffer solution resulted in a ratio of permeability coefficients (Peff) of 3:1:4 (nasal mucosa : cornea : Nephrophan(r)). Furthermore, two water-continuous, non-ionic microemulsions (ME) and their isolated components were investigated as carrier formulations. Additionally, a new ME containing a cationic co-surfactant was developed, characterized and included in the permeability studies as well. Permeation out of these carrier formulations also resulted in different Peff in case of all tissues. For including studies of the hydrophilic transport way flourescein-sodium (FSC) was investigated as well representing a hydrophilic model substance. Influence of the additives and formulations on the partition behaviour of AD between membrane and donor solution was considered to partially cause these results. Therefore, penetration of AD was investigated together with the metabolic conversion of AD caused by enzymes located in the biological membranes. The additives and formulations decreased penetration into the tissue as well as metabolism of the drug. These findings corresponded with and could therefore explain the results of the permeability studies to some extend. For characterizing systemical availability of AD after nasal administration and improving the results of the permeability and penetration investigations in vivo studies using rabbits were carried out. However, these studies could give but marginal information and therefore be incorporated for orientation only. Furthermore, biophysical investigations were carried out using a Langmuir trough with Meibomian gland secrete (MGS) as the surface layer in order to simulate the multiple layer tear film. These studies were supposed to give some information about interactions between the ME or their isolated components, respectively, and the lipid layer of the tear film, regarding ocular administration of these formulations. The results showed suitable influence of the ME on the MGS, which can especially be advantageous for a use in Dry eye syndrome.

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In this dissertation we study basic metrical properties of 2-dimensional normed linear spaces, so-called (Minkowski or) normed planes. In the first chapter we introduce a notion of angular measure, and we investigate under what conditions certain angular measures in a Minkowski plane exist. We show that only the Euclidean angular measure has the property that in an isosceles triangle the base angles are of equal size. However, angular measures with the property that the angle between orthogonal vectors has a value of pi/2, i.e, a quarter of the full circle, exist in a wider variety of normed planes, depending on the type of orthogonality. Due to this we have a closer look at isosceles and Birkhoff orthogonality. Finally, we present results concerning angular bisectors. In the second chapter we pay attention to convex quadrilaterals. We give definitions of different types of rectangles and rhombi and analyse under what conditions they coincide. Combinations of defining properties of rectangles and rhombi will yield squares, and we will see that any two types of squares are equal if and only if the plane is Euclidean. Additionally, we define a ``new\'\' type of quadrilaterals, the so-called codises. Since codises and rectangles coincide in Radon planes, we will explain why it makes sense to distinguish these two notions. For this purpose we introduce the concept of associated parallelograms. Finally we will deal with metrically defined conics, i.e., with analogues of conic sections in normed planes. We define metric ellipses (hyperbolas) as loci of points that have constant sum (difference) of distances to two given points, the so-called foci. Also we define metric parabolas as loci of points whose distance to a given point equals the distance to a fixed line. We present connections between the shape of the unit ball B and the shape of conics. More precisely, we will see that straight segments and corner points of B cause, under certain conditions, that conics have straight segments and corner points, too. Afterwards we consider intersecting ellipses and hyperbolas with identical foci. We prove that in special Minkowski planes, namely in the subfamily of polygonal planes, confocal ellipses and hyperbolas intersect in a way called Birkhoff orthogonal, whenever the respective ellipse is large enough.

Durch neue Ansätze zur Charakterisierung molekularer und nanokristalliner Materialien spiegelt die vorliegende Arbeit die Synergie von linearer Optik über Ultrakurzzeitphysik zur nichtlinearen Optik wider. Angefangen mit der linearen diffusen Reflektanz (Remission) zur Bestimmung des spektralen Reflexionsvermögens von Pulverpartikeln, erlaubt die hier gezeigte alternative Herangehensweise (s. Kapitel 2) nicht nur ein vereinfachtes Messen der Remission zur Analyse von Materialzusammensetzungen, Verunreinigungen und Co-Dotierungen, sondern eröffnet zudem über Monte-Carlo Simulationen, kombiniert mit der Kubelka-Munk Theorie und der Mie Streuung, auch den Zugang zu dem ansonsten experimentell unzugänglichen Absorptionskoeffizienten von nicht-transluzenten Proben. Die präsentierten Mess- und Simulationsergebnisse an Pulvertabletten aus Rutil-Titandioxid (TiO2) und Cer-dotierten Yttrium Aluminium Granat (YAG:Ce3+) sind mit den bisherigen in der Literatur vorliegenden Ergebnissen konsistent oder zumindest vergleichbar. Auch lassen sich nach Modifikation der Kubelka-Munk Funktion die Bandkanten-Energien Eg der mikro- und nanokristallinen Pulverproben mittels so genannter Tauc Plots verifizieren. Basierend auf einer starken Temperatur- und Konzentrationsabhängigkeit lassen sich die Emissionsspektren der oben genannten YAG:Ce3+-Leuchtstoffe aufgrund von Überlappung oder Verschiebung der energetischen Grundniveaus 2F5/2 und 2F7/2 variieren (s. Kapitel 3). Während sich bei Tieftemperaturen um 19K die doppelbandige Natur der Leuchtstoffe zeigt, verbreitern sich die Emissionsbanden bei Raumtemperatur zu einer Einzelbande, womit eine spektral sehr breite Fluoreszenz einhergeht. Mathematische Entfaltungen dieser Spektren zeigen jeweils den prozentualen Beitrag der Relaxation aus dem untersten angeregten Zustand 5d1 in einen der beiden Grundzustände 2F5/2 und 2F7/2 und ebenso den Einfluss der Temperatur und Cer-Konzentration. Tatsächlich führen die experimentellen Ergebnisse der vorliegenden Arbeit zu der Erkenntnis, dass eine der vier untersuchten YAG:Ce3+-Proben eine erhöhte Cer-Konzentration aufweisen muss. Anders als bei den schwach konzentrierten YAG:Ce3+-Proben ist die spektrale Doppelbande des stark konzentrierten Leuchtstoffs selbst bei 19K nur zu erahnen, während der Beitrag des 5d1 --> 2F7/2 Übergangs auf die Gesamtfluoreszenz retrograd zum 5d1 --> 2F5/2 Übergang mit steigender Temperatur sogar abnimmt. Im direkten Anschluss an die spektrale Vermessung der Proben folgen zeitaufgelöste Lebensdauermessungen zur Bestimmung der Nachleuchtdauern dieser Leuchtstoffe mittels Pikosekunden-Laserpulsen (ps-Pulse) (s. Kapitel 3.3). Auch hier stellen sich Unterschiede zwischen den genannten YAG:Ce3+-Proben heraus und untermauern erneut die Annahme unterschiedlicher Cer-Konzentrationen: Während die Nachleuchtdauer der niedrig konzentrierten Leuchtstoffe von der Temperatur nahezu unberührt bleibt, zeigt sich eine bemerkenswerte Temperaturabhängigkeit des 5d1 --> 2F5/2 Übergangs beim YAG:Ce3+ mit hohem Cer-Gehalt. Auf Basis sämtlicher experimenteller Erkenntnisse und einer ausgiebigen Literaturrecherche kann schließlich eine Fremddotierung der Leuchtstoff-Proben nahezu vollständig ausgeschlossen und ein Energieschema für die vorliegenden YAG:Ce3+-Leuchtstoffe mit den wichtigsten optischen Übergängen erstellt werden. In Hinblick auf potentielle holographische Applikationen wie der optischen Datenspeicherung oder Echtzeit-Holographie erweisen sich die in Polydimethylsiloxan eingebetteten photoschaltbaren Ruthenium-Sulfoxide aufgrund der äußerst geringen Beugungseffizienz von < 10−2 als nicht pragmatisch für die Praxis (s. Kapitel 4). Vergleichbare photoschaltbare Materialien, wie zum Beispiel Natriumnitrosylprussiat, erreichen hingegen Effizienzen von bis zu 100 %. Dennoch zeichnen sich die in Publikation 2 (s. Anhang A.2) vorgestellten Resultate an OSO-PDMS durch ihre äußerst hohe Qualität aus. Sowohl die dynamische Hologramm-Entstehung als auch die Rocking-Kurve folgen den physikalischen Theorien einwandfrei und lassen sich mit den bekannten mathematischen Anpassungen exakt wiedergeben, womit sich entsprechend intrinsische Größen ableiten lassen. Zudem beeindruckt der experimentelle Aufbau mit der präzisen Messung der oftmals nicht detektierbaren Nebenmaxima der gezeigten Rocking-Kurve sowie des Winkel-Multiplexings. Bemerkenswert ist außerdem aus physikalischer Sicht der immense Unterschied zwischen cw- und fs-Holographie. Hier deuten sich nichtlineare Effekte an, die zu der Erkenntnis führen, dass sich die bekannten Theorien mit cw-Lasern nicht ohne Weiteres deckungsgleich auf die Holographie mit ultrakurzen Laserpulsen anwenden lassen. Ein möglicher Erklärungsansatz ist in Kapitel 4.1 beschrieben. Einen praktischen Zweck zur Nutzung nichtlinearer Effekte erfüllt die vorgestellte Messmethode zur Unterscheidung polarer und nicht-polarer Materialien mittels intensiver fs- Puls-Anregung von sogenannten harmonischen (Upconversion-)Nanopartikeln (s. Kapitel 5). Denn anders als die zu Beginn behandelten Leuchtstoffe, weisen die harmonischen Nanopartikel eine starke Anti-Stokes Verschiebung durch Frequenzkonversion zweier oder dreier Photonen zu einem energiereicheren (kurzwelligen) Photon auf. Diese als SHG (second harmonic generation) und THG (third harmonic generation) bekannte Lichtemission wird spektral vermessen, wobei die zu Beginn der Arbeit beschriebenen linearen diffusen Reflektanzmessungen den zu erwartenden Spektralbereich ohne nennenswerte Absorption eingrenzen. Die eigens definierte Gütezahl fR, bestehend aus dem integrierten SHG- und THG-Emissionsspektrum einer Probe, kategorisiert dann die polare (fR > 1) oder nicht-polare (fR << 1) Natur des Materials.

In this dissertation we study basic metrical properties of 2-dimensional normed linear spaces, so-called (Minkowski or) normed planes. In the first chapter we introduce a notion of angular measure, and we investigate under what conditions certain angular measures in a Minkowski plane exist. We show that only the Euclidean angular measure has the property that in an isosceles triangle the base angles are of equal size. However, angular measures with the property that the angle between orthogonal vectors has a value of pi/2, i.e, a quarter of the full circle, exist in a wider variety of normed planes, depending on the type of orthogonality. Due to this we have a closer look at isosceles and Birkhoff orthogonality. Finally, we present results concerning angular bisectors. In the second chapter we pay attention to convex quadrilaterals. We give definitions of different types of rectangles and rhombi and analyse under what conditions they coincide. Combinations of defining properties of rectangles and rhombi will yield squares, and we will see that any two types of squares are equal if and only if the plane is Euclidean. Additionally, we define a ``new\'\' type of quadrilaterals, the so-called codises. Since codises and rectangles coincide in Radon planes, we will explain why it makes sense to distinguish these two notions. For this purpose we introduce the concept of associated parallelograms. Finally we will deal with metrically defined conics, i.e., with analogues of conic sections in normed planes. We define metric ellipses (hyperbolas) as loci of points that have constant sum (difference) of distances to two given points, the so-called foci. Also we define metric parabolas as loci of points whose distance to a given point equals the distance to a fixed line. We present connections between the shape of the unit ball B and the shape of conics. More precisely, we will see that straight segments and corner points of B cause, under certain conditions, that conics have straight segments and corner points, too. Afterwards we consider intersecting ellipses and hyperbolas with identical foci. We prove that in special Minkowski planes, namely in the subfamily of polygonal planes, confocal ellipses and hyperbolas intersect in a way called Birkhoff orthogonal, whenever the respective ellipse is large enough.:1 Introduction 2 On angular measures 3 Types of convex quadrilaterals 4 On conic sections