Charakterisierung der Ratten-Makrophagenzellinien R2 und NR8383 und Untersuchung des Einflusses ausgewählter mineralischer Fasern und Partikel auf die Freisetzung immunologisch wirksamer Substanzen

Zusammenfassung Mineralische Fasern finden seit Jahren weltweiten Einsatz als Ersatzstoffe für Asbest, dessen biologische Potenz in der Induktion von Asbestose und Neoplasien hinreichend bekannt ist. Ziel dieser Arbeit war es, den Einfluß solcher Ersatzmaterialien wie Titandioxid, Keramikfasern, Glaswolle und Steinwolle auf Makrophagen und deren Reaktion auf diesen Reiz zu beschreiben, zu analysieren und somit möglichst eine Aussage über die Pathogenität der eingesetzten Materialien treffen zu können.Untersucht wurde der Einfluß der Materialien auf die Vitalität der Zellen und die Induktion von proinflammatorischen Zytokinen wie TNF-alpha, IL-1beta, MCP-1, sowie die Bildung von NO durch Makrophagen. In meiner Arbeit wurden die Pleuramakrophagenzellinie R2 sowie Alveolarmakrophagenzellinie NR8383 der Ratte eingesetzt. Um herauszufinden, ob die Zellinien für die folgenden Untersuchungen geeignet waren, erfolgte zunächst deren Charakterisierung. Hierfür wurden die Zellinien mittels LPS und IFN-gamma in verschiedenen Konzentrationen stimuliert. LPS war in der Lage, beide Zellinien zu einer gesteigerten dosisabhängigen Produktion von NO, TNF-alpha, MCP-1 sowie IL-1 beta anzuregen. IFN-gamma, als endogener Stimulus, hatte allein kaum Einflüsse auf die Expression dieser Mediatoren. In der Kostimulation erfolgte aber für die Bildung von NO eine überadditive Steigerung der LPS-induzierten Freisetzung. TNF-alpha, MCP-1 und IL-1 beta wurden durch geringe Konzentrationen von IFN-gamma (1 U/ml) nach Gabe von LPS noch verstärkt freigesetzt.Unter Berücksichtigung der Literatur weisen diese Ergebnisse darauf hin, daß sowohl die Alveolarmakrophagenzellinie NR8383 als auch die Pleuramakrophagenzellinie R2 typische Eigenschaften von primären Makrophagen aufwiesen und somit für die Experimente geeignet waren. Nach 24-stündiger Stimulation der Makrophagenzellinen mit den eingesetzten Fasern und Partikeln in den Konzentrationen 2, 10 und 50 mikrogramm/cm2 wurde die Bildung von proinflammatorischen Zytokinen untersucht. Als Positivkontrolle kamen Christobalit sowie Chrysotil zum Einsatz. Die Ergebnisse zeigten vor allem für Titandioxid eine besondere biologische Reaktivität auf. In der Mikroskopie konnte jedoch gezeigt werden, dass die eingesetzten Fasern und Partikel sich in den Dimensionen Länge, Breite und Masse maßgeblich unterschieden. Die Anzahl der Zell Faser- und Partikelinteraktionen war somit sehr unterschiedlich. Um zu vergleichbaren Ergebnissen zu gelangen, wurde in nachfolgenden Untersuchungen im Gegensatz zur Masse/cm2, der Einfluß der Anzahl der phagozytierbaren Fasern und Partikel auf die Makrophagenzellinen untersucht. Wurden die Zellinien mit der gleichen Menge an phagozytierbaren Einheiten (pE) mit und ohne IFN-gamma als Zusatz stimuliert, führten alle verwendeten Fasern zu einer Bildung von NO. Alle Fasern und Partikel außer Titandioxid konnten TNF-alpha in den Makrophagenzellinien induzieren. Bis auf Titandioxid und Glaswolle stimulierten die restlichen mineralischen Stoffe die Zellinien zur Freisetzung von MCP-1. Ein besonderes Problem von in vitro Studien mit Zellinien stellt die Übertragbarkeit der Ergebnisse auf primäre Zellen dar. Um zusätzlich auch Speziessunterschiede abzubilden, wurden die Untersuchungen in gleicher Weise an humanen Monozyten durchgeführt, die aus dem „buffy-coat“ von Blutspendern gewonnen wurden. Die Monozyten reagierten auf die Applikation von Titandioxid, Christobalit und Asbest in der Kombination mit IFN-gamma mit einer gesteigerten Synthese von MCP-1. Da sich die Reaktionen der Makrophagenzellinen von denen der humanen Monozyten unterschieden, werden hier speziesspezifische und auch gewebespezifische Unterschiede diskutiert. Letzteres wird auch durch die unterschiedliche Reaktion der Pleuramakrophagenzellinie und der Alveolarmakrophagenzellinie nach Inkubation mit den Faserpräparationen unterstrichen. Zusammenfassend kann gesagt werden, daß alle eingesetzten Fasern und Partikel in der Lage waren, eine proinflammatorische Reaktion in Makrophagen und Monozyten hervorzurufen. Prinzipiell stehen somit alle eingesetzten Materialien unter dem Verdacht, eine Pneumokoniose induzieren zu können. Um genauere Vorhersagen über das pathogene Potential der Materialien machen zu können, ist neben der biologischen Reaktivität, die in unserem Testsystem nachgewiesen wurde, die Dauer der Biopersistenz der Materialien von besonderer Bedeutung. Sie setzt sich aus der Clearance der Fasern und Partikel, deren Translokationsrate in das Interstitium und deren Löslichkeit in der Lunge zusammen. Um die Biopersistenz zu ermitteln, sind in vivo Untersuchungen notwendig. Der in unseren Untersuchungen entwickelte Testansatz könnte in Zukunft die Frage der biologischen Reaktivität von MMVF beantworten und in der Zusammenschau mit der Biopersistenz eine Vorhersage über das pathogenen Potential der eingesetzten Materialien erlauben

Diffusionsverhalten von IPBC in wasserbasierten Beschichtungssystemen auf Holzfassaden

Zusammenfassung: Wasserbasierte Beschichtungssysteme auf Holzbauteilen sind einem verstärkten Befall durch Schimmel- und Bläuepilze ausgesetzt. Durch einen gezielten Einsatz von Bioziden ist es möglich, einen Befall auf und unter der Beschichtung zu kontrollieren. Jodpropinyl-N-butylcarbamat (IPBC) ist eines der wichtigsten Biozide für den Filmschutz von wasserbasierten Systemen in Europa. In der vorliegenden Arbeit wurde das Diffusionsverhalten von IPBC untersucht. Dabei wurde festgestellt, dass eine Diffusion des IPBC aus der Grundierung in die Deckschicht erfolgt. Die Verteilung des Wirkstoffes in der Deckschicht ist relativ gleichmässig. Die Eindringung in das Holzsubstrat (Fichte) ist mit 250µm sehr gering und die nachgewiesene Wirkstoffmenge in diesem Bereich variiert deutlich. Das Diffusionsverhalten von IPBC ist an einen Wasserdampfstrom und ein notwendiges Konzentrationsgefälle in der Beschichtung gekoppelt. Durch Bewitterungsversuche wurde nachgewiesen, dass bereits nach dreimonatiger Bewitterung nur noch 30% IPBC in der Deckschicht nachgewiesen werden konnte

Einfluss der Korrosion auf die Schirmdämpfung versilberter Gestricke und Gewebe

Zur Abschirmung elektromagnetischer Strahlung werden unter anderem metallisierte Gestricke eingesetzt, die versilbertes Polyamid enthalten. <br><br> Solche Materialien finden beispielsweise Anwendungen als flexible Verpackungen oder als Strumpfmaterialien im medizinischen Bereich, z.B. bei der Therapie des Phantomschmerzes. <br><br> Versilbertes Polyamid ist dem korrosiven Angriff schwefelhaltiger Verbindungen ausgesetzt, welche die Schirmdämpfungswirkung aufgrund der Ausbildung von Silbersulfidschichten herabsetzen. <br><br> Untersucht wurde, inwieweit Silbersulfidbildung die Schirmdämpfung beeinträchtigt und ob die Silbersulfidbildung durch Schutzschichten aus Titandioxid (TiO<sub>2</sub>) verhindert werden kann. <br><br> Die Silbersulfidschichten wurden mit Hilfe einer alkalischen Natriumsulfid-Lösung (Tuccillo-Nielsen-Lösung) hergestellt. Titandioxid-Schichten wurden durch ein Sol-Gel-Verfahren abgeschieden. <br><br> Die untersuchten versilberten Gestricke zeigten im Bereich von 300 MHz bis 4 GHz eine weitgehend konstante Schirmdämpfung von ca. 40 dB, abhängig von der Strickart. Durch Belegung der Oberfläche mit Silbersulfid nahm die Schirmdämpfung auf ca. 5–10 dB ab. Dünne, durch Sol-Gel-Verfahren abgeschiedene TiO<sub>2</sub> -Schichten verhinderten nicht die Ausbildung von Silbersulfidschichten. <br><br> Durch Reduktion des Silbersulfids mit Aluminium in Natriumchlorid-Lösung konnte die Schirmdämpfung teilweise wiederhergestellt werden, was sich an einem Anstieg der Schirmdämpfung auf ca. 25 dB zeigte

Einsatz von Raufuttermitteln (Silage, Weidelgras, Topinambur und Stoppelrüben) im Vegetationsverlauf in der ganzjährigen Freilandhaltung von Mastschweinen

Im Forschungsvorhaben sollte die Aufnahme verschiedener Feldfrüchte durch Mastschweine im Freiland mittels Titandioxid als Marker und anhand von in vitro Verdaulichkeitsbestimmungen quantifiziert werden. In vier Mastdurchgängen hatten die Tiere der Versuchsvarianten freien Zugang zu den Feldfrüchten, während die Kraftfutterzuteilung um 15% (Anfangsmast) bzw. 30% (Endmast) gegenüber den Kontrollvarianten reduziert war. Die Tageszunahmen variierten erheblich zwischen und innerhalb der Fütterungsvarianten. Mit Topinambur als Feldfrucht konnten gegenüber den Kontrollvarianten deutlich höhere Tageszunahmen erzielt werden, während diese bei den übrigen Raufutterkomponenten zum Teil deutlich abfielen. Die Schlachtkörper wiesen im Mittel hohe Muskelfleischanteile auf. Untersuchungen zur Verdaulichkeit der Futtermittel führten zwischen den drei in vitro Verfahren (enzymatische Inkubation, Fermentation und enzymatische Vorbehandlung vor der Fermentation) zu vergleichbaren Resultaten und lassen alle Verfahren als geeignet erscheinen. Mit im Mittel 41,2% ± 5,1% wiesen die Kotproben sehr hohe Gehalte an Rohasche auf. Die Übereinstimmung der Elementmuster der Seltenen Erden zwischen den Kot- und Bodenproben legt den Schluss nahe, dass die Gehalte im Kot nahezu ausschließlich aus der aufgenommenen Erde herrührten. Die Analyse von Titandioxid im Kot nach Kjeldahl-Aufschluss führte nicht zu validen Ergebnissen. Diese wurden erst nach wiederholtem Druckaufschluss und Messung mittels ICP-OES erzielt. Aufgrund der hohen Aufnahmemengen von Erdmineralien sowie deren Interferenz mit Titandioxid wird geschlussfolgert, dass die Titandioxidgehalte im Kot keine belastbaren Rückschlüsse auf die Raufutteraufnahme zulassen und Titandioxid als Marker unter Freilandbedingungen nicht geeignet ist. Mögliche Risiken hinsichtlich des Verbraucherschutzes bei der Haltung von Schweinen auf potentiell rückstandsbelasteten Böden bedürfen weiterer Untersuchungen

Molekulare Gymnastik : Rotationen, Schwingungen und chemische Reaktionen

Bei jeder chemischen Reaktion werden Bindungen gebrochen und andere neu geknüpft. Dabei ändert sich die Anordnung und eventuell Anzahl der Atome im Molekül. Voraussetzung hierfür sind Bewegungen der beteiligten Atome und Moleküle. Um chemische Umwandlungen in "Echtzeit" zu studieren, müssen Untersuchungen im Zeitbereich der Schwingungs- und Rotationsdynamik durchgeführt werden. Dazu nutzen Wissenschaftler des Instituts für Physikalische und Theoretische Chemie die Möglichkeiten der modernen Ultrakurzzeit-Lasertechnik