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Entwicklung und Evaluierung neuer Methoden zur Analyse des Proteoms von Listeria monocytogenes in infizierten Wirtszellen / Development and evaluation of new methods to analyse the proteome of Listeria monocytogenes in infected host cells

Herrmann, Petra January 2009 (has links) (PDF)
In dieser Arbeit wurden neue Methoden zur Analyse des Proteoms von Listeria monocytogenes in infizierten Wirtszellen entwickelt und evaluiert. Proteomische Analysen können im Vergleich zu transkriptomischen Analysen durch Erfassung von Proteinmengen und eventuell auch posttranslationalen Modifikationen, sowie von Abbauprozessen ein genaueres Abbild des Funktionszustands einer Zelle unter unterschiedlichen Umweltbedingungen darstellen. Das Hauptproblem bei proteomischen Untersuchungen an in eukaryontischen Wirtszellen gewachsenen Bakterien, nämlich die Überlagerung des bakteriellen Proteinmusters durch die im Überschuss vorhandenen Wirtszellproteine, musste in dieser Arbeit überwunden werden. Es wurde eine Methode etabliert, intrazellulär gewachsene Bakterien über Bindung an paramagnetische Partikel („Beads“) und anschließende Magnetseparation selektiv von Wirtszellkomponenten abzutrennen. Dabei wurden drei Beads-Varianten mit unterschiedlicher Beschichtung gewählt: Dynabeads anti Listeria (Dynal, Oslo), Kieselgel  Magnetit Beads (MERCK in Entwicklung), Dynabeads M-270 Epoxy – CBD Beads (Beschichtung mit Phagenlysin Ply 118). Hierbei konnte nur für die Kieselgel + Magnetit Beads eine hinreichende Isolierungsrate für die Methode der 2-D-Gelelektrophorese von 6-7* 10**7 Listerien/ Zellkulturflasche erreicht werden. Im 2-D-Proteingel zeigte sich jedoch eine starke Streifenbildung, wodurch sich dieser Ansatz als nicht auswertbar erwies. In einem alternativen Ansatz gelang es, aus Infektionen an J774-Makrophagen, die Listerien mittels konsekutiver Waschschritte von Wirtszellproteinen aufzureinigen. Es konnten aus den Infektionen 30-50 µg listerielles Protein isoliert und zweidimensional aufgetrennt werden, wobei das Proteinpattern qualitativ eindeutig dem von in vitro gewachsenen Listeria monocytogenes entsprach. Auf diese Weise konnten 38 Proteine von Listeria monocytogenes, welche von Listerien während der Infektion in Makrophagen induziert oder reprimiert werden anhand der Deta-2-D Software identifiziert, quantifiziert und statistisch ausgewertet werden. Für einige der hier mittels der neu entwickelten Methode identifizierten Proteine konnte anhand der der vorliegenden Literatur (zu Transkriptom, Sekretom, Virulenz von Listeria) bereits eine Beteiligung am Virulenzgeschehen nachgewiesen werden. Zum jetzigen Zeitpunkt unterliegt die proteomische Analyse einigen Limitierungen, z.B. beim Nachweis von schwach exprimierten, stark alkalischen, stark hydrophoben, hochmolekularen und niedermolekularen Proteinen, so dass die derzeitige Methodik noch nicht das gesamte Proteom abdecken kann. Dass die „klassischen“ Virulenzfaktoren pathogener Listerien, Listeriolysin O (LLO), die Phospholipasen PlcA und PlcB, sowie ActA hier nicht erfasst wurden, ist darin begründet, dass es sich um sekretierte Proteine handelt. Besondere Bedeutung kommt der Beobachtung zu, dass nur in ganz wenigen Fällen (z.B. Pgm, ClpP, Pgi, TrxB, MurC) die nachgewiesenen intrazellulären Veränderungen der Proteinmenge mit den von anderen publizierten Transkriptionsdaten übereinstimmen. Diese Diskrepanzen stellen keine Artefakte dar, sondern sind durch intrazelluläre posttranskriptionelle Mechanismen begründet. Insgesamt zeigte auch diese Proteinanalyse , dass bei Replikation von Listeria monocytogenes im Cytosol eukaryontischer Wirtszellen zahlreiche komplexe Anpassungen von teils zentralen aber auch peripheren Stoffwechselwegen und Biosynthesen der Bakterien an dieses spezielle Milieu ablaufen. / In this thesis new methods to analyse the proteome of Listeria monocytogens in infected host cells have been developed. Proteomic analyses, in comparison to transcriptomic analysis, by their capacity to detect actual protein amounts and possibly post translational modifications as well as degradation processes are able to give a more precise picture of the functional status of a cell under diverse environmental conditions.The main problem of proteomic analyses, with bacteria grown inside eukaryotic host cells, the superimposition of the bacterial protein pattern by the exceedingly present host cell proteins had to be overcome. Methods have been established to selectively isolate intracellularly grown bacteria by binding to paramagnetic beads and subsequent magnetic separation from the host cell components. At this three differently coated types of beads [Dynabeads anti Listeria (Dynal, Oslo), silica gel  magnetite Beads (MERCK under way), Dynabeads M-270 Epoxy – CBD Beads (coated with phagolysine Ply 118)] have been used. At this it was only possible for the “Kieselgel + Magnetit Beads” to reach a sufficient isolation rate for the method of 2-D-electrophoresis of 6-7 * 10**7 Listeria/ cell culture flask. In the 2-D-proteingel there showed up a bad streaking whereby this approach proved not to be evaluable. In an alternative approach at infections of J774-macrophages it succeded to purify the listeria by consecutive washing steps out of the host cells. It was possible to isolate 30-50 µg listerial proteins out of infections in J774-macrophages and to have them two-dimensionally separated whereby the protein pattern qualitatively clearly matched that of in vitro grown Listeria monocytogenes. In such way it was possible to identify 38 proteins of Listeria monocytogenes, which have been induced or suppressed during the infections in macrophages and to have them identified, quantified and statistically evaluated with the Delta-2-D software. There was already evidence for some of the proteins that have been identified by the newly established method, on the basis of the present literature (on transcriptome, secretome, virulence of Listeria), for a participation in the course of infection. Up to now the proteomic analysis is subject to some restrictions for example in the detection of weakly expressed, strong alkaline, strong hydrophobic, high-molecular weight and low-molecular weight proteins so that the current methodology can not cover the whole proteome. That the “classic” virulence factors of pathogenic listeria, listeriolysin O (LLO), the phospholipases PlcA and PlcB, as well as ActA are not captured is caused by the fact that these proteins are secreted. Of particular importance is the observation that in very little cases (e.g. Pgm, ClpP, Pgi, TrxB, MurC) the detected intracellular changes in protein amount are consistent with the published transcription data. These discrepancies constitute no artefacts but are caused by intracellular posttranscriptional mechanisms. Altogether also this protein analysis reveals that during replication of Listeria monocytogenes in the eucaryotic host cell cytosol numerous complex adaptations of partly central but also peripheral metabolic pathways and biosyntheses to that specific milieu take place.
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Diagnostische Bedeutung der alkalischen Phosphatase und ihrer Isoenzyme im Blutserum von Kühen

Timm, Katrin 26 May 2008 (has links) (PDF)
Die alkalische Phosphatase (AP) ist in Form von verschiedenen Isoenzymen in fast allen Geweben und Flüssigkeiten des Organismus vorhanden. Durch die Auftrennung der Gesamt-AP in ihre Isoenzyme ist eine Lokalisation von krankhaften Prozessen möglich. Da in der Veterinärmedizin die AP-Isoenzymdiagnostik bisher nicht praktisch zum Einsatz kommt, wurde in der vorliegenden Arbeit die Aussagekraft der Isoenzym-Aktivitäten bei verschiedenen Krankheitsbildern und die Eignung dieses Verfahren für den Einsatz in Klinik und Praxis untersucht. Die Untersuchungen wurden an insgesamt 106 Rindern durchgeführt. 25 gesunde Rinder bildeten eine Kontrollgruppe. 69 an Diarrhoe erkrankte Kühe wurden gemäß ihrer Primärerkrankung in 6 Gruppen eingeteilt: Labmagenverlagerung nach links (LMV li) (n=28), Labmagenverlagerung nach rechts (LMV re) (n=20), Enteritis (n=5), Strangulationsileus (n=4), Labmagenulcera (n=5) und Endometritis / Mastitis (n=7). Zwei weitere Gruppen bildeten Rinder mit einer Leberfunktionsstörung (n=20) und Rinder mit einer hochgradigen Aktivitätserhöhung der Gesamt-AP ≥ 300 U/l (n=12). Zudem wurden Blutproben vom Tag der Aufnahme und der Entlassung verglichen. Die AP-Isoenzyme im Blutserum wurden mit Hilfe des Testkits HYDRAGEL ISO-PAL K20 der Firma Sebia, Fulda elektrophoretisch auf Agarosegel aufgetrennt in die Leber-1-, Leber-2-, Knochen- und intestinalen Isoenzyme. Außerdem wurden bestimmt: Gesamt-Alkalische-Phosphatase, Glutamat-Dehydrogenase, Aspartat-Amino-Transferase (ASAT), Gamma-Glutamyl-Transferase, Alanin-Amino-Trans-ferase, Gesamtbilirubin, Gesamteiweiß, Harnstoff, Beta-Hydroxybuttersäure, Cholesterol, Calcium, anorganisches Phosphat und Leukozyten. Bei den gesunden Kühen beträgt die mediane Aktivität der Gesamt-AP 122 U/l, die der intestinalen AP 22,7 U/l und die der Leber-1-AP 51,0 U/l. Bei den Kühen mit Diarrhoe ist die intestinale AP-Aktivität bei Erkrankung signifikant erhöht (M=28,2 U/l). Bei der Unterteilung in verschiedene Erkrankungen weist sie bei den Tieren mit Strangulationsileus eine signifikant höhere Aktivität als bei den anderen Krankheiten auf (M=71,4 U/l). Die Gesamt-AP-Aktivität ist jedoch in keinem Fall signifikant erhöht und gibt somit keinen Hinweis auf einen Aktivitätsanstieg der intestinalen AP. Nach Abklingen der Diarrhoe ist die Wiederherstellung der Darmfunktion anhand einer Normalisierung der intestinalen AP-Aktivität nachvoll-ziehbar, da zwischen den gesunden Kühen und den rekonvaleszenten Tieren (M=24,2 U/l) kein signifikanter Unterschied besteht. Jedoch lässt die Aktivität des intestinalen Isoenzyms keine Rückschlüsse auf die zu Grunde liegende Grund-erkrankung zu, weil auch bei den anderen Erkrankungen ähnlich hohe Aktivitäten der intestinalen AP wie beim Ileus existieren. Auffällig ist auch eine Hypocholesterolämie bei den Kühen mit LMV li (M=1,86 mmol/l), LMV re (M=1,92 mmol/l) und besonders bei den Tieren mit Ileus (M=1,36 mmol/l) gegenüber den Gesunden (M=3,45 mmol/l). Die Untersuchung von Gesamt-AP-Aktivität und Leber-1-AP-Aktivität bei den Patien-ten mit einer Leberfunktionsstörung ergibt, dass der Grad der Erhöhung dieser Parameter einen Rückschluss auf die Schwere der Erkrankung zulässt. Bei den später verstorbenen Kühen sind für die Gesamt-AP (M=178 U/l) und für das Leber-1-Isoenzym (M=116,5 U/l) die hochgradigsten Aktivitätsanstiege zu verzeichnen. Eine Prognose hinsichtlich des Ausgangs der Erkrankung ist allerdings nicht zu treffen, weil keine signifikanten Aktivitätsunterschiede zwischen Kühen mit Exitus letalis und Heilung bestehen. Aber die ASAT-Aktivitäten (M=278,1 U/l) und die Bilirubinkonzen-trationen (M=20,5 µmol/l) sind bei den Tieren mit Exitus letalis deutlich höher als bei den rekonvaleszenten Kühen (M=145,6 U/l bzw. 12,5 µmol/l) und sind somit prognostisch verwertbar. Auf Grund dieser Ergebnisse erscheint die Aussagekraft der AP-Isoenzymdiagnostik als zu gering, um diese Methodik in Praxis und Klinik zur Zeit anzuwenden.
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Proteomanalyse neuronaler Stammzellen

Maurer, Martin Henrik. January 2005 (has links)
Heidelberg, Univ., Habil.-Schr., 2005.
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Beiträge zur Mikrochip-Elektrophorese

Schulze, Philipp January 2009 (has links)
Regensburg, Univ., Diss., 2009.
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Differentielle Proteomanalyse porciner Hirnkapillarendothelzellen

Raab, Armin. January 2003 (has links)
Darmstadt, Techn. Univ., Diss., 2003. / Dateien im PDF-Format
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Entwicklung und Einsatz von Kopplungstechniken zwischen Kollisionszellen-Plasmamassenspektrometrie und elektrophoretischen bzw. chromatographischen Trennverfahren zur heteroelementspezifischen Detektion von umwelt- und biologisch relevanten Substanzen

Pröfrock, Daniel. Unknown Date (has links) (PDF)
Universiẗat, Diss., 2005--Lüneburg. / Enth. 5 Sonderabdr. aus verschiedenen Zeitschr. Beitr. teilw. dt., teilw engl.
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Neuartige Technologieansätze zur Herstellung von C/SiC-Verbundwerkstoffen

Dittrich, Rosemarie 28 June 2007 (has links)
Hintergrund dieser Arbeit war die Entwicklung keramischer faserverstärkter Hochleistungswerkstoffe auf der Basis von SiC. Es wurden 2D-Faserverstärkungen eingesetzt und verschiedene SiC-Pulverqualitäten (Submicron- und Nanopulver) betrachtet. Die Infiltration der Kohlenstofffasergewebe erfolgte elektrophoretisch aus einer ethanolischen SiC-Suspension und führte im Fall des Submicronpulvers zu einer vollständigen Infiltration. Die Verbunde wurden durch Stapeln der infiltrierten Gewebe erzeugt und sowohl drucklos als auch durch Heißpressen verdichtet. Durch Heißpressen war es möglich, faserverstärkte Verbunde herzustellen, die in Abhängigkeit vom Mischungsverhältnis der SiC-Pulver und von den Herstellungsparametern signifikant unterschiedliche mechanische Eigenschaften besaßen.
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Mikrostrukturierung schwindungsfreier Oxidkeramiken

Pfrengle, Andreas. January 2008 (has links)
Freiburg i. Br., Univ., Diss., 2008.
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Diagnostische Bedeutung der alkalischen Phosphatase und ihrer Isoenzyme im Blutserum von Kühen

Timm, Katrin 05 December 2007 (has links)
Die alkalische Phosphatase (AP) ist in Form von verschiedenen Isoenzymen in fast allen Geweben und Flüssigkeiten des Organismus vorhanden. Durch die Auftrennung der Gesamt-AP in ihre Isoenzyme ist eine Lokalisation von krankhaften Prozessen möglich. Da in der Veterinärmedizin die AP-Isoenzymdiagnostik bisher nicht praktisch zum Einsatz kommt, wurde in der vorliegenden Arbeit die Aussagekraft der Isoenzym-Aktivitäten bei verschiedenen Krankheitsbildern und die Eignung dieses Verfahren für den Einsatz in Klinik und Praxis untersucht. Die Untersuchungen wurden an insgesamt 106 Rindern durchgeführt. 25 gesunde Rinder bildeten eine Kontrollgruppe. 69 an Diarrhoe erkrankte Kühe wurden gemäß ihrer Primärerkrankung in 6 Gruppen eingeteilt: Labmagenverlagerung nach links (LMV li) (n=28), Labmagenverlagerung nach rechts (LMV re) (n=20), Enteritis (n=5), Strangulationsileus (n=4), Labmagenulcera (n=5) und Endometritis / Mastitis (n=7). Zwei weitere Gruppen bildeten Rinder mit einer Leberfunktionsstörung (n=20) und Rinder mit einer hochgradigen Aktivitätserhöhung der Gesamt-AP ≥ 300 U/l (n=12). Zudem wurden Blutproben vom Tag der Aufnahme und der Entlassung verglichen. Die AP-Isoenzyme im Blutserum wurden mit Hilfe des Testkits HYDRAGEL ISO-PAL K20 der Firma Sebia, Fulda elektrophoretisch auf Agarosegel aufgetrennt in die Leber-1-, Leber-2-, Knochen- und intestinalen Isoenzyme. Außerdem wurden bestimmt: Gesamt-Alkalische-Phosphatase, Glutamat-Dehydrogenase, Aspartat-Amino-Transferase (ASAT), Gamma-Glutamyl-Transferase, Alanin-Amino-Trans-ferase, Gesamtbilirubin, Gesamteiweiß, Harnstoff, Beta-Hydroxybuttersäure, Cholesterol, Calcium, anorganisches Phosphat und Leukozyten. Bei den gesunden Kühen beträgt die mediane Aktivität der Gesamt-AP 122 U/l, die der intestinalen AP 22,7 U/l und die der Leber-1-AP 51,0 U/l. Bei den Kühen mit Diarrhoe ist die intestinale AP-Aktivität bei Erkrankung signifikant erhöht (M=28,2 U/l). Bei der Unterteilung in verschiedene Erkrankungen weist sie bei den Tieren mit Strangulationsileus eine signifikant höhere Aktivität als bei den anderen Krankheiten auf (M=71,4 U/l). Die Gesamt-AP-Aktivität ist jedoch in keinem Fall signifikant erhöht und gibt somit keinen Hinweis auf einen Aktivitätsanstieg der intestinalen AP. Nach Abklingen der Diarrhoe ist die Wiederherstellung der Darmfunktion anhand einer Normalisierung der intestinalen AP-Aktivität nachvoll-ziehbar, da zwischen den gesunden Kühen und den rekonvaleszenten Tieren (M=24,2 U/l) kein signifikanter Unterschied besteht. Jedoch lässt die Aktivität des intestinalen Isoenzyms keine Rückschlüsse auf die zu Grunde liegende Grund-erkrankung zu, weil auch bei den anderen Erkrankungen ähnlich hohe Aktivitäten der intestinalen AP wie beim Ileus existieren. Auffällig ist auch eine Hypocholesterolämie bei den Kühen mit LMV li (M=1,86 mmol/l), LMV re (M=1,92 mmol/l) und besonders bei den Tieren mit Ileus (M=1,36 mmol/l) gegenüber den Gesunden (M=3,45 mmol/l). Die Untersuchung von Gesamt-AP-Aktivität und Leber-1-AP-Aktivität bei den Patien-ten mit einer Leberfunktionsstörung ergibt, dass der Grad der Erhöhung dieser Parameter einen Rückschluss auf die Schwere der Erkrankung zulässt. Bei den später verstorbenen Kühen sind für die Gesamt-AP (M=178 U/l) und für das Leber-1-Isoenzym (M=116,5 U/l) die hochgradigsten Aktivitätsanstiege zu verzeichnen. Eine Prognose hinsichtlich des Ausgangs der Erkrankung ist allerdings nicht zu treffen, weil keine signifikanten Aktivitätsunterschiede zwischen Kühen mit Exitus letalis und Heilung bestehen. Aber die ASAT-Aktivitäten (M=278,1 U/l) und die Bilirubinkonzen-trationen (M=20,5 µmol/l) sind bei den Tieren mit Exitus letalis deutlich höher als bei den rekonvaleszenten Kühen (M=145,6 U/l bzw. 12,5 µmol/l) und sind somit prognostisch verwertbar. Auf Grund dieser Ergebnisse erscheint die Aussagekraft der AP-Isoenzymdiagnostik als zu gering, um diese Methodik in Praxis und Klinik zur Zeit anzuwenden.
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Lokale elektrophoretische Abscheidung keramischer Partikel in stationären inhomogenen elektrischen Feldern in polaren und unpolaren Lösemitteln und deren Mischungen / Local electrophoretic deposition of ceramic particles in static inhomogenous electric fields in polar and nonpolar media and mixtures thereof

Schäfer, Markus Manfred January 2021 (has links) (PDF)
Die Elektrophoretische Abscheidung (EPD) ist ein zweistufiger Prozess, bei dem geladene Partikel zunächst aufgrund eines elektrischen Feldes in einer Suspension bewegt und anschließend auf einer Oberfläche abgeschieden werden. Aufgrund der Möglichkeit zur kostengünstigen Massenproduktion von Filmen auf Oberflächen sowie darauf basierenden dreidimensionalen Mehrschichtsystemen, ist die EPD für die Industrie und die Medizin von großem Interesse. Der 3D-Druck ist dagegen weniger zur Massenproduktion, sondern vielmehr zur Herstellung von Prototypen in niedriger Stückzahl geeignet, was ihn jedoch nicht weniger interessant für Industrie und Medizin macht. Beim 3D-Druck wird das Material zum Aufbau einer dreidimensionalen Struktur lokal zur Verfügung gestellt, weshalb er den additiven Herstellungsverfahren zugeordnet werden kann. Eine Kombination beider Verfahren eröffnet neue Möglichkeiten zum Aufbau dreidimensionaler Strukturen. Da EPD theoretisch mit jedem geladenen Objekt, Material oder Molekül möglich ist, ließe sich das Potenzial des 3D-Drucks durch eine Kombination mit EPD signifikant steigern. Prototypen könnten aus einer Vielzahl an Materialien in einem schnellen und kostengünstigen additiven Herstellungsverfahren entstehen, wodurch die Möglichkeit zum Einsatz als Massenproduktionsverfahren gegeben ist. Eine Nutzung der EPD als 3D-Druck-Verfahren ist jedoch nur möglich, wenn es gelingt, die Abscheidung der Partikel lokal zu fokussieren und somit den Aufbau der dreidimensionalen Struktur zu steuern und zu kontrollieren. In der vorliegenden Arbeit wird untersucht, ob lokale Abscheidung von keramischen Partikeln durch EPD realisierbar ist und welche Bedingungen dazu vorliegen müssen. Insbesondere werden die Bewegungen der geladenen Partikel im inhomogenen elektrischen Feld analysiert und der Einfluss der Polarität des Suspensionsmediums auf die Partikelbewegung und die Partikelablagerung in einer selbstentwickelten Mikro-Flusskammer untersucht. Im unpolaren Medium Cyclohexan steigt die Bewegungsgeschwindigkeit der Partikel linear mit der angelegten Spannung, respektive der elektrischen Feldstärke. Die Bewegungsrichtung der Partikel erfolgt entsprechend ihrer positiven Ladung in Richtung der Kathode. Die Partikel scheiden sich als stäbchenförmige Deposition verteilt auf der Kathodenoberfläche ab. Die Häufigkeit der Ablagerung ist dabei an der Elektrodenspitze, also im Bereich der höchsten Feldstärke am größten. Die Stabilisierung der Partikel in einem unpolaren Lösemittel wird durch eine Oberflächenbeschichtung mit verschiedenen, strukturähnlichen Dispergatoren realisiert. Alle verwendeten Dispergator-Partikel-Systeme zeigen näherungsweise gleiches elektrophoretisches Verhalten. In Wasser bewegen sich die positiv geladenen Partikel bei einer angelegten Spannung von unter 3 V entgegen der elektrostatischen Kräfte in Richtung Anode, deren Oberfläche sie jedoch nicht erreichen, da sie vorher abgelenkt werden. Somit erfolgt keine Abscheidung der Partikel auf keiner der beiden Elektroden. Ab einer Spannung von 3 V beginnen sich Partikel im polaren Medium in Form einer dendritischen Struktur an der Kathodenspitze abzuscheiden. Bei Spannungen von mehr als 17 V beginnt in Wasser eine sichtbare Bildung von Gasblasen an der Anodenoberfläche. Beim Abriss der Blasen von der Oberfläche wird die vorhandene dendritische Struktur zerstört. In Mischungen aus Ethanol und Cyclohexan wird die Spannung von 5 V konstant gehalten und das Mischungsverhältnis der beiden Lösemittel, und somit die Polarität der Suspension, variiert. Bereits bei 0,1 Vol.-% Ethanol-Anteil, sowie ab 30 Vol.-% Ethanol findet eine Partikelbewegung in Richtung der Anode, also entgegen der elektrostatischen Kräfte, statt. Da die Partikel die Anodenoberfläche aufgrund der repulsiven Wechselwirkungen nicht erreichen, findet keine Abscheidung statt. Nur bei einem Ethanol-Anteil von 7,5 Vol.-% bis etwa 30 Vol.-% bewegen sich die Partikel in Richtung Kathode, wo sie sich auch abscheiden. Die merkwürdigen Bewegungsphänomene der Partikel in der Mikro-Flusskammer konnten nicht mit Sicherheit aufgeklärt werden. Induced-charge electroosmotic flow oder andere elektrokinetische Effekte könnten wirken und so die elektrophoretische Partikelbewegung überlagern oder beeinflussen. Gezeigt werden konnte jedoch, dass eine lokale Abscheidung von Partikeln mittels EPD möglich ist. Dazu ist unter den beschriebenen experimentellen Bedingungen in Wasser eine Spannung im Bereich zwischen 3 V und 17 V nötig, um lokal eine dendritische Struktur abzuscheiden. In reinem Cyclohexan und für bestimmte Mischungsverhältnisse von Ethanol und Cyclohexan erfolgt die Abscheidung bei jedem untersuchten Spannungswert. Anders als in Wasser ist die stäbchenförmige Abscheidung jedoch an mehreren Stellen auf der Elektrodenoberfläche zu beobachten. Dennoch kann auch hier von einer lokalen Abscheidung gesprochen werden, da die Wahrscheinlichkeit für die Abscheidung an der Elektrodenspitze am größten ist, was nach einiger Zeit zu einer lokal erhöhten Schichtdicke führt. / Electrophoretic deposition (EPD) is a two-stage process in which charged particles first move in a suspension due to an electric field and then deposit on a surface. Due to the possibility of cost-effective mass production of quasi two-dimensional films on a surface as well as three-dimensional multi-layer systems, the EPD is of great interest to industry and medicine. In contrast, 3D printing is less suitable for mass production, but rather appropriate for producing prototypes in low quantities. Nevertheless, it is not less interesting for industry and medicine than EPD. 3D printing can be assigned to additive manufacturing processes in which locally supplied material assembles into a three-dimensional structure. Novel possibilities for building three-dimensional structures are conceivable by combining the two established methods. Since EPD is theoretically possible with any charged object, material or molecule, the potential of 3D printing could be significantly enhanced by combining it with EPD. Prototypes could be made from a variety of materials in a fast and inexpensive additive manufacturing process, allowing for the possibility of being used as a mass production process. However, the use of the EPD as a 3D-printing process as a rapid prototyping technique is only possible if the deposition of the particles can be focused and thus a local control of the structure is possible The present work investigates whether local deposition of ceramic particles by EPD is feasible and what experimental conditions must be met. Therefore, the trajectories of the charged particles in the inhomogeneous electric field are analyzed and the influence of the polarity of the suspension medium on particle movement and particle deposition is investigated in a self-developed micro-flow chamber. In cyclohexane as a nonpolar medium, the velocity of the particles increases linearly with the applied voltage, respectively the electric field strength. The particle movement in the direction of the cathode corresponds to their positive charge. The particles deposit as rod-shaped depositions distributed on the cathode surface. The possibility for a deposition is increasing with increasing electric field strength and is highest at the tip of the electrode. The stabilization of the particles in a nonpolar solvent is realized by coating the particle surface with various dispersants with related chemical structures. Analogous electrophoretic behavior is observed for all dispersant-particle systems. In water, the positively charged particles move towards the anode at a voltage of less than 3 V, contrary to the electrostatic forces, but they do not reach the surface of the electrode as they are deflected. Thus, no deposition of the particles takes place on either electrode. Above a voltage of 3 V, particles begin to deposit in a dendritic structure at the cathode tip. Above 17 V, noticeable gas bubbles begin to emerge at the anode surface, which destroy the existing dendritic deposition during their breakup from the surface. In mixtures of ethanol and cyclohexane, the voltage of 5 V is kept constant while the mixing ratio of the two solvents, and thus the polarity of the suspension, varies. Already at 0.1 vol% Ethanol content, as well as from 30 vol% Ethanol a particle movement is detected in the direction of the anode, i.e. contrary to the electrostatic forces. Since the particles do not reach the anode surface due to the repulsive interactions, no particle deposition takes place. Solely in the range of an ethanol content of 7.5 vol% to about 30 vol% the particles move in the direction of the cathode, where they also deposit. The peculiar movement phenomena of the particles in the micro-flow chamber could not be clarified with certainty. Induced-charge electroosmotic flow or other electrokinetic effects could be at work and thus overlay or influence the electrophoretic particle movement. However, it has been shown that local deposition of particles is possible by means of EPD. For this purpose and under the described experimental conditions, a voltage in the range of 3 V to 17 V is necessary in water to locally deposit a dendritic structure. In pure cyclohexane and for certain ratios in ethanol-cyclohexane mixtures, the deposition takes place at every voltage examined. In contrast to water, rod-shaped depositions can be observed at several points on the electrode surface. Nevertheless, this can be referred to as local deposition, since the probability of deposition is highest at the electrode tip, which leads to a locally increased layer thickness after a certain time.

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