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Die initiale Integration von Implantaten ist von hoher Bedeutung für die spätere Stabilität und
Standzeit von beispielsweise Endoprothesen im Körper. Mit Hinblick auf die steigende Zahl
von Patienten, die ein Implantat benötigen, ist es von großer Bedeutung unterschiedliche
Implantatmaterialien und Oberflächenmodifizierungen bezüglich ihrer Eigenschaften und
Interaktionen mit dem Implantatlager zu untersuchen, um diese verbessern zu können.
Ziel der vorgestellten Arbeit war die Entwicklung und Etablierung eines Screeningmodells zur
Analyse der Auswirkung von verschiedenen Metallimplantaten auf die Mikrozirkulation in
unmittelbarer Nähe des Implantats.
Dazu wurde ein neues in vivo Modell an der Chorioallantoismembran des Hühnerembryos
entwickelt, angewendet und etabliert. Dieses stellt eine Modifikation des seit Jahrzehnten
etablierten HET-CAM (Hühnereitest an der Chorioallantoismembran) dar und ermöglicht
quantitative und qualitative intravitalmikroskopische Aussagen über die Funktionelle
Gefäßdichte (FGD) und die Leukozyten-Endothel-Interaktion (LEI).
Zunächst wurden im Zuge der Modellanwendung Nickel- und Titan-Implantate verglichen, um
die mögliche Reaktionsbreite des Modells zu untersuchen. Es folgte eine Etablierung des
Modells, indem die Oberfläche der Implantate kurz vor der Applikation mit kaltem
Atmosphärendruckplasma (CAP) behandelt wurde. Die intravitalmikroskopische
Untersuchung erfolgte jeweils 24 h nach Applikation.
Die Chorioallantoismembran der mit Nickel-Implantaten behandelten Hühnerembryonen
zeigte im Vergleich zur Titan- und der internen Kontrollgruppe eine signifikante Reduktion der
FGD sowie eine signifikante Erhöhung der LEI gegenüber der Kontrollgruppe. Durch
Vorbehandlung der Nickel-Implantate mit CAP konnte der Negativeffekt auf das Gefäßsystem
signifikant reduziert werden. Für Titanimplantate konnte mit Hinblick auf die FGD kein
zusätzlicher Effekt nach der Behandlung mit CAP detektiert werden.
Die vorgestellte Arbeit zeigt, dass sich das neue Modell als Screeningmodell dazu eignet, neue
Implantatmaterialien und Oberflächenmodifikationen an der Schwelle zwischen in vitro
Zellkultur und in vivo Tiermodellen zu untersuchen. Somit könnte es dabei helfen,
Tierversuche gezielter einzusetzen. Vorteile und Einschränkungen des Modells werden
diskutiert.
Novel heterocyclic alpha-phosphinoamino acids, by structural relationship named 3-phosphaprolines, were obtained by cyclocondensation of 2-phenylphosphinoethylamines with glyoxylic, pyruvic or phenylglyoxylic acid at room temperature in diethylether. The reactions proceed via primary attack of the P-lone electron pair, as shown by the synthesis of phosphonium glycolates from tertiary phosphines and glyoxylic acid, and addition of PH at the carbonyl group. The ring closure proceeds by replacement of the hydroxy by the amino group and is kinetically controlled. NMR monitoring of the phosphaprolines in CD3OD over several days indicates changes of the diastereoisomer ratios leading to higher contents of the more stable trans-diastereoisomers. The zwitterionic compounds are soluble in part in CD3OD, DMF or DMSO, are somewhat sensitive to air in solution and may undergo hydrolysis with larger amounts of water. The structures are proved by multinuclear NMR spectra and two crystal structure analyses. Suitable phosphaprolines as well phosphonium glycolates and Ni(COD)2 allow to generate precatalysts, activated by NaH for the oligomerisation of ethylene to mainly linear products with methyl and vinyl end groups. Some additional investigations with phosphinophenolates, another type of P-C-C-O- ligands, were performed for comparison. Precatalysts prepared from 2-phosphinophenolesters and Ni(COD)2 at room temperature were characterized by multinuclear NMR but decomposed on heating to stable nickel cis-bis(P,O-chelate) complexes. Heating precatalysts generated from a phosphinophenolester or phosphinophenols and Ni(COD)2 in the presence of ethylene under pressure led to linear ethylene oligomers. These reactions are much faster than the above mentioned conversions with NaH activated P,O-Ni-catalysts. In the presence of 9-decenol with unprotected remote hydroxyl group incorporation of a small amount of isolated hydroxyoctyl side groups takes place, detected by 13C NMR spectroscopy. Finally it is stated that the development of a facile synthesis and the characterization of the properties of the phosphaprolines pave the way for derivatisation and further studies with these novel types of amino acids.