Types and properties of metal-free catalysts for living polymerizations of biomaterials

Syntéza biokompatibilních a biodegradabilních polyesterů, použitelných převážně v medicíně, využívá pro polymeraci za otevření kruhu katalyzátory na bázi kovu (např. Sn, Al atd.), které se mohou po implantaci deponovat v těle. Podstatou bakalářské práce je popis netoxických "metal-free" karbenových sloučenin a jejich vlastností použitelných jako katalyzátory pro polymeraci cyklických esterů. Příprava těchto stabilních karbenových katalyzátorů a jejich charakterizace je cílem experimentání práce.Synthesis of biocompatible and biodegradable polyesters applicable mainly in biomedicine uses metal catalysts (based on Sn, Al etc.) for ring opening polymerization, which could be deposited in a body after implantation. Objective of the bachelor thesis is description of non-toxic metal-free carbene compounds and their properties utilizable as catalysts for polymerization of cyclic esters. Preparation of these stable free carbene catalysts and their characterization is the main goal of the experimental work.

Labial soft tissue volume evaluation of different techniques for ridge preservation after tooth extraction: a randomized controlled clinical trial

OBJECTIVE: To volumetrically evaluate soft tissue changes of different ridge preservation techniques compared to spontaneous healing 6 months after tooth extraction. MATERIALS AND METHODS: In each of 40 patients, one single-rooted tooth was extracted and four treatment modalities were randomly assigned to the following groups (n = 10 each): A) ß-tricalcium-phosphate-particles with a polylactid coating (ß-TCP), B) demineralized bovine bone mineral with 10% collagen covered with a collagen matrix (DBBM-C/CM), C) DBBM with 10% collagen covered with an autogenous soft tissue punch graft (DBBM-C/PG), D) spontaneous healing (control). Impressions were obtained before extraction and 6 months later, casts were digitized and volumetric changes at the buccal soft tissues were determined. One-way anova was performed and pair-wise Wilcoxon rank sum test with Bonferroni-Holm method was applied for comparison of differences between two groups. RESULTS: After 6 months, horizontal contour changes accounted for -1.7 ± 0.7 mm (A), -1.2 ± 0.5 mm (B), -1.2 ± 0.7 mm (C) and -1.8 ± 0.8 mm (D). None of the group comparisons reached statistical significance. CONCLUSIONS: Six months after tooth extraction all groups revealed a horizontal volume change in the buccal soft tissue contour. Application of DBBM-C/CM or DBBM-C/PG reduced the amount of volume resorption compared to ß-TCP or spontaneous healing without reaching statistically significant difference

Utilization of Palm Oil Mill Effluent for Chlorella vulgaris Cultivation Medium under Mixotrophic Condition as Feedstock of Biofuel

Indonesia is largest palm oil producer in the world. Increasing of palm oil influence palm oil mill effluent (POME) production. Several researcher reported that POME is a potential medium for microalgae to grow. Microalgae cultivated in mixotrophic condition has received attention as according to higher biomass and lipid productivity to provide biofuel feedstock. The aim of this research is to study growth of Chlorella vulgaris cultured in POME medium using different organic carbon source under mixotrophic condition. Carbon source (glucose, glycerol, and acetic acid) was added in 0-1.2gr/l concentration in 40% and 100% POME. Biomass was harvested using autoflocculation method, and dry biomass was extracted using ultrasound method to obtain lipid content. Our result revealed that C. vulgaris could grow on mixotrophic condition in POME medium and produce higher biomass and lipid content rather than autotrophic condition. Concentration of organic source also influenced in growth rate and biomass production. This provides a promising process to utilize POME and produce biomass as feedstock of biofuel from microalgae. Keywords: biofuel feedstock; Chlorella vulgaris; Mixotrophic cultivation; POM

In vitro Degradation eines PLA/Mg-Verbundwerkstoffs als Knochenaufbaumaterial im direkten Kontakt mit Titan- und PEEK-Implantaten

Das Ziel der vorliegenden Studie war die Untersuchung der Hypothese, dass bei direktem Kontakt eines neu entwickeltes Knochenersatzmaterial auf PLA/Mg-Basis in Form eines „Bone Rings“ mit dentalen Implantaten aus Titan im Verglich zu elektrochemisch inerten Implantaten aus dem Hochleistungspolymer PEEK eine Erhöhung der Degradationsrate durch galvanische Kopplung, gemessen an Hand der Wasserstoffentwicklung des Magnesiumanteils, festgestellt werden kann. Ferner bestand das Ziel, die Degradationsweise der Probenkörper in vitro zu dokumentieren und zu evaluieren. Die Probekörper in Form sog. Bone Rings wurden hergestellt, indem mit PLA umhüllte sphärischen Magnesiumpartikel zu zylindrischen Pellets gepresst wurden, in deren zentraler Bohrung jeweils ein Implantatkörper eingeschraubt wurde. Dabei wurden drei Bone Rings mit Titanimplantaten verbunden und drei weitere mit elektrochemisch inerten Implantaten aus PEEK. Die Probekörper wurden für 30 Tage bei physiologischer Temperatur in Zellkulturmedium inkubiert. Dabei wurde der bei der Magnesiumdegradation freiwerdende Wasserstoff mittels über den Proben stehender umgekehrter Büretten aufgefangen und dessen Volumen bestimmt, um Rückschlüsse über die Degradationsgeschwindigkeit zu ziehen. Nach Versuchsende wurden die Probekörper in PMMA eingebettet zur Hälfe beschliffen und deren Erscheinungsform mikrooptisch und elektronenmikroskopisch dokumentiert. Im Rahmen der Limitationen der Versuchsanordnung kam es nicht zu einer galvanischen Verstärkung der Degradationsgeschwindigkeit der PLA/Mg-Probenkörper durch den direkten Kontakt mit den Titanimplantaten im Vergleich zu elektrochemisch inerten Implantaten. Bezogen auf das Risiko einer unerwünschten galvanischen Kopplung besteht also keine Einschränkung in der eventuellen klinischen Verwendung des Verbundmaterials. Damit besteht ein klarer Vorteil im Vergleich zu reinen Magnesium und seinen Legierungen Nach den ersten drei Tagen ist die Degradation des Magnesiumanteils verlangsamt und gleichmäßig im Vergleich zu reinem Magnesium, was klinisch erwünscht ist. Zum Versuchsende zeigten die in PLA eingebetteten Magnesiumpartikel eine Stratifizierung. Ferner konnte die Bildung von konfluierenden Poren mikroskopisch dokumentiert werden. Die beobachtete Bildung von Porositäten ist möglicherweise von Vorteil für die Blutversorgung und Osteokonduktivität des Aufbaumaterials. Um die hier diskutierten, potentiell vorteilhaften Aspekte zu untermauern, sind weitere entsprechende Studien notwendig, insbesondere Zellkulturversuche und Beobachtungen über einen längeren Zeitraum.The aim of the present study was the evaluation of the hypothesis, that direct contact between a newly developed PLA/Mg bone augmentation material in the form of bone rings and titanium implants leads to an increase of degradation rate compared to an electrochemically inert implant made of the high-performance polymer PEEK through galvanic coupling, as measured by hydrogen evolution. Furthermore the in vitro degradation characteristics of the test specimens were to be documented and evaluated. The test specimens were manufactured into so called bone rings by pressing PLA-coated spherical magnesium particles to cylindrical pellets and inserting one implant each into a centrally located borehole. Three of the bone rings were combined with titanium implants and another three were combined with PEEK implants. The test specimens were incubated for 30 days in cell medium at physiological temperature. The hydrogen released by the magnesium degradation was collected via inverted burettes placed above the specimens. The measured volume of evolved hydrogen served as an indicator of magnesium corrosion speed. After conclusion of the experiment the test specimens were invested in PMMA and ground to cross sections. The appearance was recorded using optical and scanning electron microscopy. Within the limitations of the experimental design no difference in degradation speed due to galvanic coupling between titanium and PLA/Mg in direct contact could be determined as compared to the electrochemically inert control group upon conclusion of the experiment. Regarding the risk of an undesirable galvanic coupling there are consequently no restrictions to be observed in a clinical application. This constitutes a marked benefit compared to pure magnesium and its alloys. After the first three days the degradation of the magnesium component slowed down and was more or less uniform compared to pure magnesium, which is desirable in a clinical setting. At the end of the experiment the magnesium particles embedded in the PLA matrix showed signs of stratification. Furthermore, the development of confluent pores could be documented microscopically. The observed porosities could be advantageous for the blood supply and osteoconductivity of the bone replacement material. To further support the potentially beneficial aspects discussed herein, further studies are necessary, particularly cell culture tests and tests over a longer period

Optimizing of the Design of Belt Pulleys Made by 3D Printing

Bakalářská práce se zabývá konstrukcí plastových řemenic, použitých u bicyklu. Na počátku práce je specifikována technologie 3D tisku. Dále jsou popsány materiály a výrobní technologie, běžně používané u metody 3D tisku. Před vlastním řešením práce je porovnán převod řetězem a řemenem. Vlastní řešení práce poté obsahuje konstrukci řemenic a jejich unášečů, srovnání použitelných materiálů a pevnostní výpočty. K řemenicím a jejich unášečům je v přílohách poskytnuta výrobní dokumentace.Bachelor thesis is dealing with design of plastic pulleys of bicycle. At the beginning of thesis is specified technology of 3D printing. As next are described, materials and ways used in 3D printing. In another chapter are compared bicycle, chain and belt transmission. Solution of thesis contains design of pulleys and drifts, comparison of available materials and calculations. Documentation for production is available for pulleys and drifts.347 - Katedra částí a mechanismů strojůvelmi dobř

Long-term stability of angle-stable versus conventional locked intramedullary nails in distal tibia fractures

Background: In the last years intramedullary nailing has become the treatment of choice for most displaced diaphyseal tibia fractures. In contrast intramedullary nailing of distal tibia fractures is accompanied by problems like decreased biomechanical stability. Nevertheless the indications for intramedullary nailing have been extended to include even more distal fractures. The purpose of this study was to compare long-term mechanical characteristics of angle-stable versus conventional locked intramedullary nails in the treatment of unstable distal tibia fractures. Therefore, the effect of time on the mechanical properties of biodegradable sleeves was assessed. Methods: 8 pairs of fresh, frozen porcine tibiae were used. The expert tibial nail (Synthes) was equipped with either three conventional locking screws (CL) or the angle-stable locking system (AS), consisting of a special ASLS screw and a biodegradable sleeve. Biomechanical testing included torsional and axial loading at different time-points over 12 weeks. Results: The AS group showed a significantly higher torsional stiffness at all time-points (at least 60%) compared to the CL group (p 0.05). For axial stiffness and range of motion significant differences were found in the AS group. Conclusions: The angle-stable locking system (ASLS) with the biodegradable sleeve provides significantly higher long-term stability. Especially the differences determined under torsional loading in this study may have clinical relevance. The ASLS permits the potential to decrease complications like secondary loss of reduction and mal-/non-union.

A Seamless Convergence of the Digital and Physical Factory Aiming in Personalized Product Emergence Process (PPEP) for Smart Products within ESB Logistics Learning Factory at Reutlingen University

AbstractA seamless convergence of the digital and physical factory aiming in personalized Product Emergence Process (PPEP) for smart products within ESB Logistics Learning Factory at Reutlingen University.A completely new business model with reference to Industrie4.0 and facilitated by 3D Experience Software in today's networked society in which customers expect immediate responses, delightful experience and simple solutions is one of the mission scenarios in the ESB Logistics Learning Factory at ESB Business School (Reutlingen University).The business experience platform provides software solutions for every organization in the company respectively in the factory. An interface with dashboards, project management apps, 3D - design and construction apps with high end visualization, manufacturing and simulation apps as well as intelligence and social network apps in a collaborative interactive environment help the user to learn the creation of a value end to end process for a personalized virtual and later real produced product.Instead of traditional ways of working and a conventional operating factory real workers and robots work semi-intuitive together. Centerpiece in the self-planned interim factory is the smart personalized product, uniquely identifiable and locatable at all times during the production process – a scooter with an individual colored mobile phone – holder for any smart phone produced with a 3D printer in lot size one. Smart products have in the future solutions incorporated internet based services – designed and manufactured - at the costs of mass products. Additionally the scooter is equipped with a retrievable declarative product memory. Monitoring and control is handled by sensor tags and a raspberry positioned on the product. The engineering design and implementation of a changeable production system is guided by a self-execution system that independently find amongst others esplanade workplaces.The imparted competences to students and professionals are project management method SCRUM, customization of workflows by Industrie4.0 principles, the enhancements of products with new personalized intelligent parts, electrical and electronic self-programmed components and the control of access of the product memory information, to plan in a digital engineering environment and set up of the physical factory to produce customer orders. The gained action-orientated experience refers to the chances and requirements for holistic digital and physical systems

Optimal design and implementation of a drivetrain for an ultra-light electric vehicle

This paper presents an integrated design of a drivetrain for a single-person ultra-light electric vehicle (ULEV). To calculate losses and efficiency of the inverter, the permanent magnet synchronous machines (PMSMs) and the gearbox, parameterised analytical models are used. For the gearbox - which has a single gear ratio - the studied parameters are the gear ratio, the number of stages, the number of teeth and the module of each spur gear combination. The novelty of the paper is that it learns how the total average efficiency and the total mass of the drivetrain depend on the gear ratio, on the number of stages in the gearbox, on the motor parameters and on the chosen several driving cycles including the new European driving cycle (NEDC). On the basis of the presented results, it is possible to choose the right configuration of power electronics, PMSM and gearbox in order to have a good trade-off between high efficiency and low mass

Metallinitierte Ringöffnungspolymerisation von funktionalisierten Lactonen und cyclischen Carbonaten

In der vorliegenden Arbeit wurden verschiedene Metallkomplexe als Initiatoren für die RÖP von Lactonen und cyclischen Carbonaten vorgestellt. Zunächst gelang die Darstellung von Poly(trimethylencarbonat) mit Hilfe von Triscyclopentadienylverbindungen der Seltenerdmetallen. NMR-spektroskopische Untersuchungen ergaben keine Hinweise auf Decarboxylierungsreaktionen während der Polymerisation. Des weiteren konnte gezeigt werden, dass Tris(bis(phosphanyl)amid)komplexe von Yttrium, Lanthan, Neodym und Erbium die RÖP von 6-Caprolacton und TMC initiieren, wobei die entstehenden Polymere in sehr guten Ausbeuten und mit hohen Molekulargewichten erhalten werden. Im folgenden wurde eine vergleichende Untersuchung der Komplexe [Sm{N(SiMe3)2}3] und [Sm(NPtBu3)(NHPtBu3){N(SiMe3)2}2] durchgeführt, die die hohe Aktivität beider Verbindungen in der RÖP von CL verdeutlicht. Die Molekulargewichte, die signifikant über den erwarteten Werten liegen, und die breiten Verteilungen weisen auf relativ geringe Unterschiede in den Geschwindigkeiten für Anlagerungs- und Wachstumsschritt hin. Weiterhin konnte das System SmI2/Sm in die RÖP von TMC und DTMC eingeführt werden. Die Molekulargewichte der Homopolymere sind im Falle der Substanzpolymerisationen niedriger verglichen mit denen der Lösungspolymerisationen in Toluol. Ein Einfluss der Temperatur kann nicht festgestellt werden. Die Molekulargewichte steigen mit wachsendem Monomer-Initiator-Verhältnis an, bleiben aber aufgrund von Nebenreaktionen hinter den erwarteten Werten zurück Im weiteren Verlauf gelang die Darstellung von statistischen Copolymeren aus TMC und Dilactid sowie TMC und DTMC. Die Zusammensetzung der Polymere zeigt große Übereinstimmung mit der vorgelegten Monomermischung. Der statistische Charakter konnte mittels DSC-Untersuchungen unterlegt werden. SmI2/Sm eignet sich weiterhin für die Copolymerisation von EC mit TMC bzw. DTMC. Der Anteil von EC im Polymeren liegt unabhängig vom vorgegebenen Verhältnis bei maximal 6 %. Die Mikrostrukturanalyse mittels NMR-Spektroskopie belegt, dass TMC-Blöcke durch genau eine EC-Monomereinheit verbunden sind. Weiterhin war es möglich statistische Copolymere von 4-Brom-6-Caprolacton und 6-Caprolacton initiiert mit Neodym(III)-isoproxid zu synthetisieren. Die resultierenden Poly(gamma-haloester) eignen sich als Initiatoren für die lebende radikalische Polymerisation von Methylmethacrylat, wobei Propfcopo-lymere bestehend aus einem PCL-Rückgrat mit PMMA-Seitenketten gebildet werden. Außerdem lassen sich Polyester mit ungesättigten Seitenketten durch statistische Copolymerisation von 2-Allyl-5-valerolacton mit 5-Valerolacton herstellen. Der Initiation mit Nd[N(PPh2)2]3 führt im Vergleich zu SmI2/Sm zu höheren Ausbeuten und höheren Molekulargewichten. Weiterhin ließen sich ungesättigte Polyestercarbonate auf der Basis von AVL und TMC in guten Ausbeuten gewinnen. Die chemische Vernetzbarkeit der ungesättigten Polyester konnte mit Hilfe torsionsrheologischer Un-tersuchungen demonstriert werden. Abbau-Studien ergaben, dass sich die PTMC-PAVL-Copolymere unter dem Einfluss von Proteinase K abbauen lassen. Die Molekulargewichte änderten sich dabei nur geringfügig, was auf einen oberflächlichen Abbau hindeutet. Die Copolymere bestehend aus TMC und EC zeigen lediglich einen hydrolytischen jedoch keinen durch Proteinase K vermittelten Abbau. Die Abnahme der Molekulargewichte lässt auf einen Substanzabbau schließen