Fachbereich Angewandte Naturwissenschaften
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Low-frequency vibrational excitations in zeolite ZSM-5 and its partially crystalline derivatives
(2004)
Molecular dynamics investigation of vibrational properties of zeolite ZSM-5-based amorphous material
(2003)
Matrix metalloproteinases (MMPs) are matrix-degrading enzymes that are over-expressed in joints of rheumatoid arthritis (RA) patients. However, the contribution of specific MMPs for the development of arthritic joints is unknown. This study is aimed at studying the role of matrix metalloproteinase-9 (MMP-9) in mice, using the K/BxN serum-transfer model of RA. Arthritis was induced in Balb/c mice by injecting K/BxN serum. Development of arthritis was followed in these mice by measuring ankle thickness and clinical index score. MMP-9 expression in the joints of mice killed at various time points during the disease progression was determined by gelatin zymography using ankle lysates. We found that MMP-9 expression increased with the severity of arthritis. Importantly MMP-9 deficient mice injected with K/BxN serum showed a milder form of arthritis in comparison to the control C57BL/6 mice injected with K/BxN serum. We therefore conclude that MMP-9 promotes arthritis in mice.
In der vorliegenden Arbeit wird ein neuartiges Verfahren zur Echtzeitüberwachung von Laserbohrprozessen vorgestellt. Die Untersuchungen werden an unterschiedlichen Materialien unter Einsatz eines passiv-gütegeschalteten Nd:YAG Lasers durchgeführt. Prozessbegleitend findet eine Aufzeichnung der akustischen Emissionen mit anschließender Analyse durch schnelle Fourier-Transformation statt. Hierdurch lassen sich der Durchbruch beim Bohren durch ein Material sowie der Materialübergang mehrschichtiger Systeme detektieren. Die akustischen Messungen werden durchAuswertung der Pulsfolge des Lasers mittels einer Fotodiode gestützt. Hierbei zeigt sich eine gute Übereinstimmung der im akustischen Spektrum dominanten Frequenz mit der jeweils im Laserburstauftretenden Pulsfrequenz. Das vorgestellte Verfahren ermöglicht eine Echtzeitüberwachung beim Laserbohren mittels kostengünstiger und einfacher Hardware. Zudem zeichnet es sich im Gegensatz zu bestehenden Verfahren durch eine hohe Robustheit gegen äußere Störeinflüsse aus, da eine frequenzbasierte Auswertung stattfindet.
Unkonventionelle Spreng- und Brandvorrichtungen sind Bedrohungen in den weltweiten Konfliktherden und werden bei terroristischen Aktivitäten verwendet. Der Schutz von Menschen und Material erfordert daher effektive Gegenmaßnahmen. Dazu gehört auch die Anforderung an Sicherheitskräfte oder militärisches Personal, unbekannte Substanzfunde mit geringem zeitlichem und logistischem Aufwand vor Ort als gefährdend oder unkritisch einzustufen. Um Explosivstoffe von nicht-explosiven Materialien zu unterscheiden, kann die bei Explosivstoffen initiierbare, stark exotherme Reaktion genutzt werden. Diese resultiert in Strahlungsemissionen sowie in lokaler Druck- und Temperaturerhöhung. Die Messung dieser Reaktionseffekte und die Anforderung an eine mobile, einfach zu bedienende und robuste Analytik werden durch ein System ermöglicht, das Proben im einstelligen mg-Bereich durch schnelles Erhitzen auf mikrostrukturierten Heizern zum chemischen Umsatz anregt. Die emittierte Strahlung wird mit Photodioden im Bereich des sichtbaren und nah-infraroten Lichts aufgenommen, ein Sensor registriert die Druckerhöhung in einer geschlossenen Versuchskammer. In einem zweiten Aufbau werden die gasförmigen Reaktionsprodukte über ein Sensorarray von vier kommerziellen Gassensoren geleitet und die Signalantworten der Halbleitergassensoren mittels Hauptkomponentenanalyse ausgewertet. Die Ergebnisse zeigen, dass die schnelle thermische Aktivierung für die untersuchten primären Explosivstoffe, Treibladungspulver, sowie Trinitrotoluol (TNT) reproduzierbar erfolgt. Nicht-Explosivstoffe werden dabei im untersuchten Umfang sicher als unkritisch erkannt. Die Auswertung der Gassensorsignale liefert eine Unterscheidung von Nitrat- und Peroxid-basierten Sprengstoffen sowie von nicht-explosiven Substanzen.
Durch Dotierung eines nematischen Flüssigkristalles mit einer chiralen Substanz wird eine helikal strukturierte Phase induziert, die in der Lage ist, einfallendes Licht wellenlängenselektiv zu reflektieren. Bei der Reaktion des Dotiermittels mit einem gasförmigen Analyten verändern sich die Ganghöhe dieser Struktur und damit die reflektierte Wellenlänge. Liegt diese im Bereich des sichtbaren Lichts, ist eine Farbänderung mit dem menschlichen Auge zu beobachten. Es ist dabei sinnvoll den Flüssigkristall z.B. in einem Polymer einzukapseln, um ihn vor mechanischen Einflüssen und Umwelteinflüssen zu schützen. Eine Möglichkeit zur Einkapselung ist das koaxiale Elektrospinnen. Vorteile sind unter anderem die Realisierung einer großen Oberfläche und einer sehr geringen Wanddicke der schützenden Schale, die die Diffusion von Gasen durch die Wand hindurch ermöglicht. Um die Funktionsfähigkeit eines solchen Sensors zu testen, wurde ein CO2-sensitiver Flüssigkristall verwendet. Dieser wurde in eine Schale aus Polyvinylpyrrolidon (PVP) versponnen und die Reaktion mit CO2 spektroskopisch analysiert.
The analytical pyrolysis technique hyphenated to gas chromatography–mass spectrometry (GC–MS) has extended the range of possible tools for the characterization of synthetic polymers and copolymers. Pyrolysis involves thermal fragmentation of the analytical sample at temperatures of 500–1400 °C. In the presence of an inert gas, reproducible decomposition products characteristic for the original polymer or copolymer sample are formed. The pyrolysis products are chromatographically separated using a fused-silica capillary column and are subsequently identified by interpretation of the obtained mass spectra or by using mass spectra libraries. The analytical technique eliminates the need for pretreatment by performing analyses directly on the solid or liquid polymer sample. In this article, application examples of analytical pyrolysis hyphenated to GC–MS for the identification of different polymeric materials in the plastic and automotive industry, dentistry, and occupational safety are demonstrated. For the first time, results of identification of commercial light-curing dental filling material and a car wrapping foil by pyrolysis–GC–MS are presented.
The criteria for assessing the quality of rubber materials are the polymer or copolymer composition and the additives. These additives include plasticizers, extender oils, carbon black, inorganic fillers, antioxidants, heat and light stabilizers, processing aids, cross-linking agents, accelerators, retarders, adhesives, pigments, smoke and flame retardants, and others. Determination of additives in polymers or copolymers generally requires the extraction of these substances from the matrix as a first step, which can be challenging, and the subsequent analysis of the extracted additives by gas chromatography (GC), GC–mass spectrometry (MS), high performance liquid chromatography (HPLC), HPLC–MS, capillary electrophoresis, thin-layer chromatography, and other analytical techniques. In the present work, nitrile rubber materials were studied using direct analytical flash pyrolysis hyphenated to GC and electrospray ionization MS in both scan and selected ion monitoring modes to demonstrate that this technique is a good tool to identify the organic additives in nitrile rubber.
Asymmetric threats require powerful surveillance technology which helps to preserve the security. Security checks which focus on Improvised Explosive Devices (IED’s) or the identification of persons carrying hazardous substances are the major task of our research within the HAMLeT+ (Hazardous Material Localization and Person Tracking) project. Further on, there is a pressing need for assisting the security personnel, either civil or military, by extending the detection capabilities and to deliver efficient and reliable, real time decision support for their task to percept threats. Military camp protection with heterogeneous net-worked sensors and comprehensive sensor data fusion could be such an element. The technology developments concentrate on the integration of different sensor types (video, tracking sensors, CBRNE sensors) in order to get a better and comprehensive understanding in a defined entry area. Data fusion is used to combine kinematic data of persons (where, when) with additional attribute information of them (what) in order to identify that single person carrying the attributes and to classify the threat. The project was initiated as a Supporting Activity funded by the EU within the PASR 2006 scheme. With regards to the specific task for military camp protection it was extended and redesigned. In HAMLeT+ several chemical sensors for hydrocarbons like fuels, alcohols or solvents were used. Such chemicals are available in bigger amounts on the free market. Using them e.g. as fire accelerants they can cause a huge damage. Therefore their detection or the detection of persons carrying such substances or having contaminations on their clothes is of great interest. Sensitive devices for the detection of these analytes are e.g. metal oxide sensors [1]. Our presentation illustrates experimental data, which were gathered with the experimental system HAMLeT+ during the NATO “Defense Against Terrorism (DAT)” campaign „COMMON SHIELDS” in August and September 2008.