Halle, Universität, Thesis (doctoral), 2002.

Universiẗat, Diss.--Giessen, 1997.

Am Beispiel einer realen, gealterten Bodenprobe eines ehemaligen Schwelereistandortes wurde die Schadstoffentfernung mit nahe- und überkritischem Wasser untersucht. In einer umgebauten Nassoxidationsanlage wurden die Untersuchungen zur Extraktion der Proben mit Wasser bei 300°C, 340°C und 400°C sowie bei Volumenströmen des Extraktionsmittels von 5, 10 und 15 ml/min durchgeführt. Es zeigte sich, dass höhere Extraktionstemperaturen und größere Strömungsgeschwindigkeiten zur besseren Reinigung der Proben führten. Mit überkritischem Wasser konnte insbesondere für die gewählten Modellsubstanzen bis zu 50 % mehr Substanz aus dem Boden herausgewaschen werden als mit der herkömmlichen Lösemittelextraktion, die als Vergleichsextraktion herangezogen wurde. Durch die Zugabe eines Oxidationsmittels zum überkritischen Wasser konnten die Schadstoffe direkt an der Bodenmatrix zerstört werden. Ein zweifelsfreier Einfluss z.B. der Korngröße auf den Extraktionserfolg war nicht erkennbar.

Bremen, University, Thesis (doctoral), 2002.

Techn. Hochsch., Diss., 2004--Aachen.

Die tägliche Zahnpflege gehört zur Körperpflege des Menschen. Bei jedem Zähneputzen erfolgt unweigerlich auch eine Besiedelung der Bürstenköpfe mit verschiedenen Bakterien der Mundflora. Dabei wird vermutet, dass das weitere Verwenden der mit Bakterien kolonisierten Zahnbürste zu anhaltenden Infektionen in der Mundhöhle führen oder eine Reinfektion mit dem jeweiligen Keim nach sich ziehen kann. Entsprechend werden Möglichkeiten der Zahnbürstendekontamination diskutiert. Bisher gibt es keine eindeutigen Empfehlungen bzw. Strategien zur Zahnbürstendekontamination, welche sich im Alltag bewährt haben. Aus diesem Grund erscheint eine systematische Untersuchung verschiedener Dekontaminationsmethoden sinnvoll. Ziel dieser In-vitro-Studie war der Vergleich verschiedener Dekontaminationsmethoden bei unterschiedlichen Zahnbürstentypen, hier Handzahnbürsten und Schallzahnbürsten. Für den Versuch wurden diese zwei unterschiedlichen Zahnbürstentypen mit bakteriellen Monobiofilmen kontaminiert und anschließend mit unterschiedlichen Methoden dekontaminiert. Hierfür wurden zwei Bakteriensuspensionen angesetzt: Streptococcus mutans (S. mutans) und Staphylococcus aureus (S. aureus). Danach wurden zwei unterschiedliche Zahnbürstentypen: Handzahnbürste (Dr. Best Flex Plus mittel, GlaxoSmithKline Consumer Healthcare GmbH & Co. KG, München, Deutschland) und Schallzahnbürste (Philips Sonicare Elite Schall, Philips GmbH Market DACH, Hamburg, Deutschland) zu gleichen Anteilen mit je n=120 (Gesamtzahl n=240) mit den jeweiligen Bakterien kontaminiert. Die Bürstenköpfe wurden hierfür zwei Minuten in der jeweiligen Bakteriensuspension (S. aureus und S. mutans) geschwenkt (jeweils n=60) und nachfolgend unter 250 ml fließendem, destillierten Wasser für 30 Sekunden (s) abgespült. Danach erfolgte die Dekontamination mittels unterschiedlicher Verfahren und die Einteilung in die jeweilige Dekontamination-Gruppe (n=15): • 24 h Lufttrocknung bei Raumtemperatur • zwei Minuten in CHX-Lösung geschwenkt + 24 h Lufttrocknung bei Raumtemperatur • UV-Sanitizer der Firmen Philips für ca. zehn Minuten (Philips Deutschland GmbH, Hamburg, Deutschland) + 24 h Lufttrocknung bei Raumtemperatur • UV-Sanitizer der Firma VIOlight für ca. zehn Minuten (Violife, New York, USA) + 24 h Lufttrocknung bei Raumtemperatur Um die Bakterienanzahl zu ermitteln, die nach der durchgeführten Dekontamination noch auf den Borsten der jeweiligen Zahnbürste haftete, wurden diese in einer Brain-Heart-Infusion-Lösung (BHI-Lösung) ausgeschüttelt, auf Blutagar-Platten ausgestrichen und bei 37 °C für 24 h in einem Wärmeschrank bebrütet. Anschließend wurden die Nährbodenplatten auf koloniebildende Einheiten untersucht und per Hand mit Hilfe einer Vergrößerung ausgezählt. Für S. mutans wurden keine signifikanten Unterschiede in der Keimbesiedlung nach erfolgter Dekontamination zwischen den beiden Zahnbürstentypen festgestellt (p=0.29). Die verschiedenen Dekontaminationsmethoden zeigten einen siginifikanten Effekt auf die verbleibende Bakterienzahl (p<0.01). Dabei war zwischen Zahnbürstentypen und Dekontaminationsverfahren keine signifikante Wechselwirkung festzustellen (p=0.07). Es zeigte sich, dass die Lufttrocknung gegenüber den anderen Dekontaminationsverfahren (CHX-Lösung, UV-Sanitizer oder VIOlight) signifikant unterlegen war (p<0.0001); letztere wiesen untereinander keine signifikanten Unterschiede auf (p>0.05). Für S. aureus wurde kein signifikanter Einfluss des Zahnbürstentypes festgestellt (p=0.31). Bezüglich der verschiedenen Dekontaminationsverfahren zeigten sich jedoch signifikanten Effekte (p<0.01). Eine Wechselwirkung zwischen den beiden Faktoren bestand nicht (p=0.12). Sowohl CHX-Lösung (p=0.0002) als auch UV-Sanitizer von Philips (p<0.001) waren gegenüber dem Dekontaminationsverfahren Lufttrocknung signifikant überlegen. VIOlight UV-Sanitizer zeigte keinen signifikanten Unterschied zu Lufttrocknung (p=0.0092). Keine signifikanten Unterschiede ergaben sich beim Vergleich von UV-Sanitizern und CHX-Lösung (p>0.05). Es zeigte sich bei allen Dekontaminationsmethoden eine deutliche Reduzierung der Bakterienzahl im Vergleich zu den Ausgangswerten. Die verschiedenen Dekontaminationsmethoden unterschieden sich jedoch teilweise in ihrer Effektivität in Abhängigkeit vom untersuchten Bakterium. Da sowohl CHX-Lösung als auch der UV-Sanitizer von Philips bei beiden Bakterien in Kombination mit Lufttrocknung effektiver in der Bakterienreduktion waren als reine Lufttrocknung, scheint es sinnvoll, diese regelmäßig (ggf. auch täglich) im häuslichen Umfeld als Dekontaminationsverfahren anzuwenden. In Zeiten der Corona Pandemie ist Infektionsschutz und insbesondere auch die Prävention von Viren mehr denn je in den Fokus gerückt. Neben effektiven Dekontaminationsmethoden spielt auch der Einsatz von oralen Antiseptika (= therapeutisch wirksame Mundspüllösungen) eine bedeutende Rolle in der Prävention entzündlicher oraler Erkrankungen.:Einleitung 2 Literaturübersicht 2.1 Bedeutung der Mundhygiene 2.2 Mikroorganismen 2.2.1 Oraler Biofilm 2.2.2 Streptococcus mutans 2.2.3 Staphylococcus aureus 2.3 Mundhygienehilfsmittel 2.3.1 Handzahnbürsten 2.3.2 Elektrische Zahnbürsten 2.4 Dekontaminationsmethoden 2.4.1 Lufttrocknung 2.4.2 Antiseptika 2.4.3 UV-Sanitizer 3 Versuchsaufbau 4 Material und Methoden 4.1 Studiendesign 4.2 Bakterien 4.2.1 Streptococcus mutans 4.2.2 Staphylococcus aureus 4.3 Zahnbürsten 4.3.1 Handzahnbürste 4.3.2 Elektrische Zahnbürste 4.4 Dekontaminationsmethoden 4.4.1 Lufttrocknung 4.4.2 CHX-Lösung 4.4.3 UV-Sanitizer 4.5 Hilfsmittel 4.5.1 Allgemeine Hilfsmittel 4.5.2 BHI-Lösung 4.5.3 Nährbodenplatten 4.6 Versuchsdurchführung 4.6.1 Herstellung der Suspension 4.6.2 Anlegung von Verdünnungsreihen für die Kontrolllösung 4.6.3 Kontamination der Zahnbürsten 4.6.4 Dekontamination 4.6.5 Anlegen der Verdünnungsreihen nach Dekontamination 4.6.6 Auszählung und Erfassung 4.6.7 Statistische Auswertung 5 Ergebnisse 5.1 Ergebnisse mit Streptococcus mutans 5.1.1 Ergebnisse Handzahnbürste 5.1.2 Ergebnisse elektrische Schallzahnbürste 5.1.3 Dekontaminationsverfahren im Paarvergleich bei S. mutans 5.1.4 Zusammenfassung der Ergebnisse mit Streptococcus mutans 5.2 Ergebnisse mit Staphylococcus aureus . 5.2.1 Ergebnisse Handzahnbürste 5.2.2 Ergebnisse der elektrischen Schallzahnbürste 5.2.3 Dekontaminationsverfahren im Paarvergleich bei S. aureus 5.2.4 Zusammenfassung der Ergebnisse mit Staphylococcus aureus 6 Diskussion 6.1 Diskussion von Material und Methoden 6.1.1 Methoden 6.1.2 Auswahl der Zahnbürsten 6.1.3 Bakterienauswahl 6.1.4 Dekontamination 6.2 Diskussion der Ergebnisse 6.3 Schlussfolgerung und klinische Relevanz 7 Zusammenfassung 8 Abbildungsverzeich 10 Literaturverzeichnis

Am Beispiel einer realen, gealterten Bodenprobe eines ehemaligen Schwelereistandortes wurde die Schadstoffentfernung mit nahe- und überkritischem Wasser untersucht. In einer umgebauten Nassoxidationsanlage wurden die Untersuchungen zur Extraktion der Proben mit Wasser bei 300°C, 340°C und 400°C sowie bei Volumenströmen des Extraktionsmittels von 5, 10 und 15 ml/min durchgeführt. Es zeigte sich, dass höhere Extraktionstemperaturen und größere Strömungsgeschwindigkeiten zur besseren Reinigung der Proben führten. Mit überkritischem Wasser konnte insbesondere für die gewählten Modellsubstanzen bis zu 50 % mehr Substanz aus dem Boden herausgewaschen werden als mit der herkömmlichen Lösemittelextraktion, die als Vergleichsextraktion herangezogen wurde. Durch die Zugabe eines Oxidationsmittels zum überkritischen Wasser konnten die Schadstoffe direkt an der Bodenmatrix zerstört werden. Ein zweifelsfreier Einfluss z.B. der Korngröße auf den Extraktionserfolg war nicht erkennbar.

Der Betrieb kerntechnischer Anlagen führt zur Kontamination von Oberflächen, das heißt der Verunreinigung mit Radionukliden, innerhalb des Containments. Die Stilllegung kerntechnischer Anlagen erfordert die Dekontamination metallischer Komponenten und Baustrukturen zur Minimierung von Masse und Volumen des radioaktiven Abfalls. Stand der Technik ist die Nutzung von chemischen und mechanischen Dekontaminationsverfahren. Die Reinigung von Oberflächen mittels gescannter Laserstrahlung ermöglicht die Bearbeitung großer Flächen bei hohen Flächenraten. Gleichzeitig ist der Laserabtrag ein kontaktloses, nahezu kräftefreies Verfahren, welches zur Minimierung oben genannter Abfälle durch Einsatz für die Dekontamination beitragen kann. In der vorliegenden Arbeit werden die Ergebnisse aus der internationalen Forschung für die Auswahl eines geeigneten Lasers aufgegriffen und auf ein praxistaugliches Lasersystem übertragen. Der ns-gepulste Nd:YAG-Laser mit einer mittleren Leistung von 150 W wird für den Einsatz im kerntechnischen Umfeld durch den Einschluss der Reaktionszone angepasst und so die Rekontamination durch mobilisierte Radionuklide verhindert. Die Nutzung kurzgepulster Laser führt zum Abtrag durch Schmelzen und Verdampfen auf metallischen Oberflächen, wobei eine maximale Schmelztiefe von 1,8 μm ermittelt wird. Durch Analysen an Querschliffen mittels Auflichtmikroskopie und Rasterelektronenmikroskopie kann die Gefügeänderung der metallischen Substrate unterhalb dieser Tiefe bei Pulsfolgefrequenzen von 12 kHz ausgeschlossen werden. Der Abtrag von Dekontaminationsanstrichen erfolgt ab einer Fluenz von 1,8 J/cm² bei hohen Abtragraten um 1,1 μm/(J cm²) im Vergleich zu sehr geringen Abtragraten um 0,006 μm/(J cm²) von ferritischem Stahl. Der vollständige Abtrag von Beschichtungen ist somit äußerst selektiv, was zur Abfallminimierung beiträgt. Der Dekontaminationseffekt wird in vergleichenden Untersuchungen zwischen stabilen und radioaktiven Isotopen geprüft. Für beide Verunreinigungen werden Präparationsroutinen zur reproduzierbaren Herstellung kontaminierter Proben entwickelt. Die Aktivität der radioaktiven Proben wird durch den Laserabtrag um mehr als 97 % reduziert, was auf die sehr gute Eignung des Laserverfahrens für die Dekontamination hinweist.:1 Einleitung 2 Kontamination in kerntechnischen Anlagen 3 Grundlagen der laserbasierten Dekontamination 4 Untersuchungen zur laserbasierten Dekontamination 5 Experimentelle Ergebnisse 6 Zusammenfassung und Ausblick / The operation of nuclear sites results in contamination of surfaces within their containment. Decommissioning of nuclear sites requires decontamination of metal surfaces and building structures to minimize the mass and volume of radioactive waste products. State of the art decontamination technologies are based on chemical and mechanical approaches, which achieve high decontamination factors, but result in the generation of chemical and secondary radioactive waste. Cleaning of surfaces by scanned laser beams renders the processing of large surfaces at high surface rates possible. Laser cleaning is simultaneously free of contact and restoring forces and could lead to the further reduction of radioactive waste from decommissioning of nuclear sites. The results of international state of science are summarized and applied for the choice of a laser, which is able to comply with the demands for application in decontamination tasks. Within this thesis a ns-pulsed Nd:YAG-laser with a mean power of 150 W is modified for the utilization in nuclear sites by enclosing the process zone around the ablation area to omit the spread of the mobilized radionuclides. Laser/substrate-interaction results in metal removal via melting and vaporization and a maximum melt depth of 1,8 μm is detected. No further changes within the grain structure of metal substrates are found by the analysis of cross-sections using microscopy and scanning electron microscopy when pulse frequencies of 12 kHz are applied. The removal of decontamination paint is achieved for fluences above 1,8 J/cm² at high removal rates of 1,1 μm/(J cm²), compared to the very low removal rate for ferritic steel of 0,006 μm/(J cm²). Complete and selective removal of the paints can thus be realized, which contributes to the waste minimization in decontamination projects. Laser-based decontamination is exercised for stable as well as radioactive isotopes in comparative experiments. For this purpose, sample preparation methods are developed to provide replicable contaminated surfaces. The activity of radioactive samples is reduced to less than 3 % of the starting value by laser-based decontamination, which is proof of the very good suitability of the process for the application in nuclear decommissioning.:1 Einleitung 2 Kontamination in kerntechnischen Anlagen 3 Grundlagen der laserbasierten Dekontamination 4 Untersuchungen zur laserbasierten Dekontamination 5 Experimentelle Ergebnisse 6 Zusammenfassung und Ausblick

Die Produktion von Konsumeiern steigt seit Jahren weltweit, aber auch auf europäischer und deutscher Ebene, stetig an. Eier und Eiprodukte stellen die häufigste Quelle für lebensmittelassoziierte Salmonellen-Ausbrüche mit hoher Evidenz dar. So wurden 2018 EU-weit 91.857 humane Salmonellose-Infektionen gemeldet. Zur Reduktion der meist auf der Schalenoberfläche vorkommenden Salmonellen dürfen Konsumeier der Klasse A weder gewaschen noch auf andere Weise gereinigt werden. Die Behandlung mit kaltem atmosphärischem Plasma ist eine neue Technologie für ein schonendes und effizientes Dekontaminationsverfahren. Es ist ionisiertes Gas aus einer Mischung von UV-Strahlung, geladenen Teilchen und freien Radikalen. Ziel dieser Arbeit war es daher, die Effektivität von direktem bzw. semi-direktem atmosphärischem Plasma bei der Inaktivierung von Salmonella Enteritidis direkt und auf der Eischale sowie den Einfluss auf die Ei-Qualität zu testen. Das Dekontaminationsvermögen von direktem atmosphärischem Plasma (Plasma-Jet kINPen 09® neoplas tools GmbH, DE) wurde zunächst mit drei typischen Bakterienarten der Eischale sowie vier Salmonella (S.) Serovaren auf Agar-Platten untersucht (n = 6 je Parameterkombination). Argon und ein Argon-Sauerstoff-Gemisch wurden für die Generierung des Plasmas genutzt. Die bakterielle Inaktivierung wurde durch Ausbildung von Hemmzonen (Mikroorganismen-Agar-Platten-Test) und mittels Reduktionsfaktoren beschrieben. Anschließend wurden die Parameter der Plasmabehandlung (Abstand zwischen Plasmaquelle und Eischalenoberfläche, Gasdurchflussrate, Gasart, Behandlungszeit) an die Matrix Ei angepasst. Dafür wurden mit S. Enteritidis künstlich kontaminierte Eischalen (auf 1 cm2) mit der oben genannten Plasmaquelle behandelt (mindestens n = 5 je Parameterkombination). Basierend auf diesen Ergebnissen wurde die semidirekte Plasmaquelle FEPS (Flexible Electrode Plasma Source; INP Greifswald) mit Luft als Prozessgas entwickelt, die eine Behandlung der gesamten Eischale ermöglicht. Die Reduktion der Gesamtkeimzahl (GKZ) sauberer und verschmutzter Eier (n = 15), inokulierter S. Enteritidis auf sauberen Eischalen (n = 10) sowie der Einfluss der Plasmabehandlung auf ausgewählte Qualitätsparameter (n = 15) und sensorische Beschaffenheit der Eier wurden geprüft (n = 15). Alle Daten wurden mittels Kolmogorov-Smirnov-Test auf Normalverteilung geprüft. Je nach Gruppenanzahl wurden darauffolgend t-Tests oder ANOVA-Tests mit anschließendem Post-Test nach Bonferroni durchgeführt. Für die Analyse der Zusammenhänge der verschiedenen Plasmabehandlungs-Parameter wurde im entsprechenden Fall eine multivariate ANOVA durchgeführt. Die Nominaldaten (positiv/negativ) der niedrigen Kontaminationsdosis wurden mithilfe univariater logistischer Regression für die Berechnung der Odds-Ratios sowie mittels multivariater Regression zur Ermittlung übergreifender Zusammenhänge ausgewertet. Unterschiede wurden bei p < 0,05 als statistisch signifikant angesehen. Im Mikroorganismen-Agar-Platten-Test wurden Zonen kompletter Sterilisation und ein mittlerer Reduktionsfaktor von 1,31 log10 KBE/Agar-Platte (± 0,96) bei einer Behandlungszeit von 300 s verzeichnet. Argon-Plasma führte dabei in 54 % der Versuche zu statistisch signifikant größeren Hemmzonen und Argon-Sauerstoff-Plasma in 74 % der Versuche zu statistisch signifikant höheren Reduktionsfaktoren. Der Einfluss verschiedener Gasarten auf die Reduktion unterschiedlicher Bakterienspezies war nicht einheitlich und konnte keinen bestimmten Kategorien (wie z. B. Gramverhalten oder Gattung) zugeordnet werden. Die Behandlung der Eioberfläche (1 cm2) erreichte eine maximale Reduktion von 2,27 log10 KbE/Ei (99,42 %) S. Enteritidis mit reinem Argon-Plasma. Eine Zumischung von Sauerstoff erwies sich als statistisch signifikant weniger wirksam. Als optimale Behandlungsparameter ergaben sich: Argon als Prozessgas, 12 mm Abstand, 5 slm Gasdurchfluss und 300 s Behandlungszeit. Dabei zeigten sich, außer bei den getesteten Abständen, statistisch signifikante Unterschiede. Mit der FEPS wurden durchschnittlich 86,9 % (saubere Eier) und 73,5 % (verschmutzte Eier) der natürlichen Keimflora reduziert. Die erzielten Reduktionen sauberer und verschmutzter Eier unterschieden sich statistisch nicht signifikant voneinander. Die Reduktion von S. Enteritidis auf der Eischale lag bei 4,1 log10 KbE/Ei. Der pH-Wert im Eiweiß, die Höhe der Luftkammer und Haugh Units wurden durch die Plasmabehandlung statistisch nicht signifikant beeinflusst. Bei Färbung der Eischale ließen sich leichte Aufhellungen im Bereich der Elektroden feststellen. Teilweise wurde ein chemisch-saurer Geruch der Schale (vor allem bei rohen Eiern) festgestellt. Einige der behandelten Eier zeigen Strommarken, d. h. Verbrennungen auf Grund lokaler thermischer Effekte. Atmsophärisches Plasma ist für die Behandlung von Konsumeiern geeignet. Sowohl drei typische Bakterienarten der Eischale als auch die vier getesteten S. Serovare wurden signifikant reduziert. Die Ergebnisse konnten auf die Eischale übertragen werden und mit der FEPS ist eine Behandlung des gesamten Eies ohne nachteilige Effekte auf Qualitätsparameter möglich. Inokulierte S. Enteritidis wurden innerhalb von 300 s um 4,1 log Stufen reduziert. Lokale Kutikulaveränderungen, geringe sensorische Abweichungen sowie lokal auftretende Strommarken sollten durch eine Optimierung der FEPS vermieden werden können. Im Vergleich mit alternativen Dekontaminationsverfahren stellt Plasma eine schnelle und schonende Alternative dar.

Ziel dieser Arbeit war die Verbesserung der Qualität und Vitalität von Gefäßtransplantaten bei Kaltlagerung. Optimiert wurden antimikrobiell wirksame Gefäßprotektionslösungen unter der Berücksichtigung der strengen Auflagen des Arzneimittelgesetzes (AMG). Für die umfangreichen Untersuchungen sind gesetzliche Mindestzeiten von bis zu einer Woche festgelegt. Für die antimikrobielle Dekontamination der Grafts wird ein Zeitraum zwischen 20 und 48 Stunden angegeben. In dieser Studie wurde die bereits sehr erfolgreich getestete Protektionslösung TiProtec® für Kaltlagerungsbedingungen genutzt. Zur Evaluierung der Gefäßfunktionen wurde die humane A. mammaria interna verwendet. Bei den Funktionsmessungen wurden die Wandspannungsentwicklung durch die rezeptorabhängige und rezeptorunabhängige Konstriktion sowie die endothelabhängige und die endothelunabhängige Vasodilatation evaluiert. Getestet wurden kurze Lagerungszeiten von 2 bis 48 Stunden sowie lange Lagerungszeiten von 96 Stunden bis zu einer Woche. Des Weiteren wurde überprüft, ob die Lagerung der Arteriensegmente für 48 Stunden in einer speziellen Lagerungslösung mit anschließender Umlagerung für weitere fünf Tage in TiProtec® eine Verbesserung der Funktionalität bewirkte. Untersucht wurden vier antimikrobielle Dekontaminationslösungen. Neben der Vergleichsgruppe mit TiProtec®-Lösung ohne Zusatz, wurden als Zusätze die Antibiotikamixtur 1 (Gentamicin, Clindamycin, Flucloxacillin, Metronidazol, Fluconazol und Itraconazol), Antibiotikamixtur 2 ( Gentamicin, Clindamycin, Metronidazol und Fluconazol) und das Antiseptikum Taurolidin in den Konzentrationen 0,5% und 0,002% verwendet.