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Because of its antimicrobial properties, nonthermal plasma could serve as an alternative to chemical antisepsis in wound treatment. Therefore, this study investigated the inactivation of biofilm-embedded Pseudomonas aeruginosa SG81 by a surface barrier-discharged (SBD) plasma for 30, 60, 150 and 300 s. In order to optimize the efficacy of the plasma, different carrier gases (argon, argon admixed with 1% oxygen, and argon with increased humidity up to approx. 80%) were tested and compared against 0.1% chlorhexidine digluconate (CHG) exposure for 600 s. The antimicrobial efficacy was determined by calculating the difference between the numbers of colony-forming units (CFU) of treated and untreated biofilms. Living bacteria were distinguished from dead by fluorescent staining and confocal laser scanning microscopy. Both SBD plasmas and CHG showed significant antimicrobial effects compared to the untreated control. However, plasma treatment led to a higher antimicrobial reduction (argon plasma 4.9 log<sub>10</sub> CFU/cm<sup>2</sup>, argon with admixed oxygen 3 log<sub>10</sub> CFU/cm<sup>2</sup>, and with increased gas humidity 2.7 log<sub>10</sub> CFU/cm<sup>2</sup> after 300 s) compared to CHG. In conclusion, SBD plasma is suitable as an alternative to CHG for inactivation of Pseudomonas aeruginosa embedded in biofilm. Further development of SBD plasma sources and research on the role of carrier gases and humidity may allow their clinical application for wound management in the future.
SummaryBackground: According to the literature, ductoscopy is gaining increasing importance in the diagnosis of intraductal anomalies in cases of pathologic nipple discharge. In a multicenter study, the impact of this method was assessed in comparison with that of standard diagnostics. Patients and Methods: Between 09/2006 and 05/2009, a total of 214 patients from 7 German breast centers were included. All patients underwent elective ductoscopy and subsequent ductal excision because of pathologic nipple discharge. Ductoscopy was compared with the following standard diagnostics: breast sonography, mammography, magnetic resonance imaging (MRI), galactography, cytologic nipple swab, and ductal lavage cytology. The histological and imaging results were compared and contrasted to the results obtained from the nipple swab and cytologic assessment. Results: Sonography had the highest (82.9%) sensitivity, followed by MRI (82.5%), galactography (81.3%), ductoscopy (71.2%), lavage cytology (57.8%), mammography (57.1%), and nipple swab (22.8%). Nipple swabs had the highest (85.5%) specificity, followed by lavage cytology (85.2%), ductoscopy (49.4%), galactography (44.4%), mammography (33.3%), sonography (17.9%), and MRI (11.8%). Conclusion: Currently, ductoscopy provides a direct intraoperative visualization of intraductal lesions. Sensitivity and specificity are similar to those of standard diagnostics. The technique supports selective duct excision, in contrast to the unselective technique according to Urban. Therefore, ductoscopy extends the interventional/diagnostic armamentarium.
Purines of exogenous and endogenous sources are degraded to uric acid in human beings. Concentrations >6.8 mg uric acid/dl serum cause hyperuricemia and its symptoms. Pharmaceuticals and the reduction of the intake of purine-rich food are used to control uric acid levels. A novel approach to the latter proposition is the enzymatic reduction of the purine content of food by purine-degrading enzymes. Here we describe the production of recombinant guanine deaminase by the yeast Arxula adeninivorans LS3 and its application in food. In media supplemented with nitrogen sources hypoxanthine or adenine, guanine deaminase (AGDA) gene expression is induced and intracellular accumulation of guanine deaminase (Agdap) protein occurs. The characteristics of the guanine deaminase isolated from wild-type strain LS3 and a transgenic strain expressing the AGDA gene under control of the strong constitutive TEF1 promoter were determined and compared. Both enzymes were dimeric and had temperature optima of 55°C with high substrate specificity for guanine and localisation in both the cytoplasm and vacuole of yeast. The enzyme was demonstrated to reduce levels of guanine in food. A mixture of guanine deaminase and other purine degradation enzymes will allow the reduction of purines in purine-rich foods.
Congenital hyperinsulinism (CHI) causes hypoglycemia due to irregular insulin secretion. In infants, a rapid diagnosis and appropriate management to avoid severe hypoglycemia is mandatory. CHI is a heterogeneous condition at the clinical and genetic level, and disease-causing genes have been identified in about half of the patients. The majority of mutations have been identified in the ABCC8 and KCNJ11 genes encoding subunits of the K<sub>ATP</sub> channel responsible for two distinct histological forms. The diffuse form is caused by autosomal recessive or dominant inherited mutations, whereas the focal form is caused by a paternally transmitted recessive mutation and a second somatic event. We report on an unselected cohort of 136 unrelated patients from the German CHI registry. Mutations in either the ABCC8 or KCNJ11 gene were identified in 61 of these patients (45%). In total, 64 different mutations including 38 novel ones were detected in this cohort. We observed biparental (recessive) inheritance in 34% of mutation-positive patients, dominant inheritance in 11% and paternal transmission of a mutation associated with a focal CHI type in 38%. In addition, we observed inheritance patterns that do not exactly follow the classical recessive or dominant mode, further adding to the genetic complexity of this disease.
Background: Alcohol dependence is among the most severely stigmatized mental disorders. We examine whether negative stereotypes and illness beliefs related to alcohol dependence have changed between 1990 and 2011. Methods: We used data from two population surveys with identical methodology that were conducted among German citizens aged ≥18 years, living in the ‘old' German states. They were conducted in 1990 and 2011, respectively. In random subsamples (1990: n = 1,022, and 2011: n = 1,167), identical questions elicited agreement with statements regarding alcohol dependence, particularly with regard to the illness definition of alcohol dependence and blame. Results: Overall, agreement with negative stereotypes did not change in the course of 2 decades. About 55% of the respondents agreed that alcohol dependence is an illness like any other, >40% stated that it was a weakness of character and 30% endorsed that those affected are themselves to blame for their problems. Conclusions: It is apparent that promoting an illness concept of alcohol dependence has not been an easy solution to the problem of stigma. We discuss how the normative functions of alcohol dependence stigma might have prevented a reduction of negative stereotypes.
Background: Animal studies and data from a single-center study suggest that tobacco smoke exposure may be a risk factor for precapillary pulmonary hypertension (PH). Objective: We aimed to survey tobacco smoke exposure in a large PH collective and to compare it with epidemiological data from healthy subjects. Methods: This is an international, multicenter, case-control study including patients with pulmonary arterial and chronic thromboembolic PH. All patients were asked specific questions about tobacco smoke exposure. Healthy controls were retrieved from the Swiss Health Survey (n = 18,747). Results: Overall (n = 472), 49% of PH patients were smokers and there was a clear sex difference (women 37%, men 71%). Significantly more PH men were smokers compared with healthy controls, whereas less PH women were ever active smokers. However, 50% of the non-smoking PH women were exposed to secondhand smoke, leading to a significantly higher number of tobacco smoke-exposed individuals compared to healthy controls. PH smokers were significantly younger compared to those not exposed. Conclusion: Active and environmental tobacco smoke exposure is common in PH. The higher prevalence of male PH smokers, the higher exposure to environmental tobacco smoke in PH women compared to healthy controls and the lower age at PH diagnosis in smokers may indicate a pathogenic role of tobacco smoke exposure in PH.
In der modernen Augenheilkunde werden Injektionen und Implantate in periokulare Regionen oder direkt in den Glaskörper injiziert. Bei der Entwicklung neuer ophthalmologischer Implantate und Injektionen ist die In vitro-Testung der Wirkstofffreigabe und -verteilung von großer Bedeutung. Dabei stellen viele Testmethoden die In vivo-Situation nicht ausreichend dar. Einerseits bilden die Gewebe des Auges wie beispielsweise die Konjunktiva oder die Sklera Barrieren für den Transport des Arzneistoffes zum Wirkort. Andererseits ist der Einfluss der Gefäßsysteme von Konjunktiva und Choroidea auf die Verteilung und Elimination des Arzneistoffes zu berücksichtigen. Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wurden verschiedene Gewebe des Auges hinsichtlich ihrer Permeabilitätseigenschaften untersucht. Als Ergebnis wurden die Permeabilitätskoeffizienten von Ciprofloxacin, Lidocain, Timolol und Dexamethason für die Sklera, Konjunktiva, Kornea, den Retina-Choroidea-Komplex sowie für Kombinationen der aufgezählten Gewebe des Schweineauges erhalten. Als weitere Tiermodelle finden Gewebe von Rinder- und vor allem Kaninchenaugen in der ophthalmologischen Forschung Anwendung. Aus diesem Grund wurden die Permeabilitätsstudien um die Membranen dieser zwei Spezies erweitert. Der Interspezies-Vergleich zeigte sehr große Unterschiede in den Permeabilitäten der Wirkstoffe durch die Gewebe auf, sodass die direkte Übertragbarkeit von Ergebnissen zwischen den Tieren und auf den Menschen nicht gewährleistet ist. Um die Barriere-Eigenschaften der Augengewebe in ein In vitro-Modell zu integrieren wurden synthetische Membranen, die mit den Permeabilitätseigenschaften der Gewebe des Schweineauges übereinstimmen, identifiziert. Diese Membranen wurden zur Simulation der natürlichen Gewebe des Auges in den Mittelteil der neu entwickelten Zwei-Kanal-Durchflusszelle eingespannt. Die Zwei-Kanal-Durchflusszelle besteht aus drei Teilen, wobei die zwei äußeren Akzeptor-Kompartimente je einen Flusskanal, der mit Ringer-Puffer perfundiert wird, enthalten. Durch Etablierung physiologischer Flussraten entlang der korrespondierenden Membranen wurde der konjunktivale und choroidale Blutfluss und somit die Permeabilitäten der Gewebe als auch der Einfluss der Blutgefäße zusammen in einem In vitro-Modell berücksichtigt. Um den Einfluss der Strömungsgeschwindigkeit in den Flusskanälen und des osmotischen Verhältnis zwischen Probe und Perfusionsmedium auf die Wirkstoffverteilung im System zu untersuchen, wurde eines der zwei Akzeptor-Kompartimente durch eine für Puffer und Wirkstoff undurchlässige Scheibe dicht verschlossen, sodass der Stofftransport nur in eine Richtung sattfinden konnte. Die Ergebnisse zeigten einen bedeutenden Einfluss dieser beiden Parameter auf die Wirkstoffverteilung. Bei Zuschaltung des zweiten perfundierten Akzeptor-Kompartiments der Zwei-Kanal-Durchflusszelle treten zwischen den Kompartimenten vermutlich Kräfte wie zum Beispiel Querströmungen und hydrostatische Druckgefälle auf. Basierend auf den erhaltenen Verteilungskurven der Wirkstoffe in der Zwei-Kanal-Durchflusszelle kann reine konzentrationsgesteuerte Diffusion durch die Membranen als alleiniger Transportmechanismus ausgeschlossen werden. Die beschriebenen Effekte müssen vor der Etablierung der Zwei-Kanal-Durchflusszelle als biorelevante In vitro-Methode für die Charakterisierung von periokularen Injektionen und Implantaten in weiteren Arbeiten durch Änderungen des Modelldesigns behoben werden. Neben den peripheren Geweben des Auges dient der Glaskörper als Applikationsort für Injektionen makromolekularer Arzneistoffe und Implantate, die den inkorporierten Arzneistoff über einen längeren Zeitraum freigeben. Die intravitreale Freisetzung und Verteilung des Wirkstoffes ist für den therapeutischen Effekt von entscheidender Bedeutung. Um diese Prozesse in vitro zu charakterisieren wurde das Glaskörper-Modell entwickelt. Die Form und das Volumen des kugelförmigen Glaskorpus sind an die Geometrie des menschlichen Glaskörpers angepasst. Als Substitut für den natürlichen Glaskörper wurde ein Polyacrylamid-Gel modifiziert, sodass dieses in ausgewählten physiko-chemischen Eigenschaften dem natürlichen Glaskörper entspricht. Nach der Applikation des Wirkstoffes direkt in den Glaskörper muss dieser durch passive oder aktive Transportprozesse an den Wirkort im hinteren Augenabschnitt gelangen. Dabei wird die Wirkstoffverteilung im Glaskörper durch die Augenbewegung maßgeblich beeinflusst. Die Simulation verschiedener Augenbewegungen wurde mit der Entwicklung des Eye Movement Systems in ein In vitro-Modell umgesetzt. Das System ist in der Lage Geschwindigkeiten und Amplituden von langsamen bis schnellen Folgebewegungen, Sakkaden und Mikrosakkaden des Auges nachzuahmen. In die zentrale Halterung des Eye Movement Systems kann das Glaskörper-Modell integriert werden. Die Kombination aus Eye Movement System und Glaskörper-Modell bietet die Möglichkeit den Einfluss der verschiedenen Augenbewegungen auf das Freisetzungs- und Verteilungsverhalten von intravitrealen Injektionen und Implantaten zu untersuchen. Nach erfolgreicher Inbetriebnahme der beiden Systeme wurden Verteilungsstudien mit Modellarzneistoffen verschiedener Molekularmassen durchgeführt. Die Ergebnisse der Studien zeigten, dass das Molekulargewicht im vollständig mit Gel gefüllten Glaskörper-Modell Einfluss auf die Geschwindigkeit der vermuteten Umverteilungsprozesse im Glaskörper-Substitut hat. Mit zunehmendem Anteil der flüssigen Phase im Glaskörper-Modell unterschieden sich die erhaltenen Verteilungen zwischen den Versuchen mit und ohne Bewegung deutlich. Bei der Simulation der hinteren Glaskörperablösung besitzt die Bewegung des Modells einen essentiellen Effekt auf die Konvektions- und Umverteilungsprozesse im Glaskörper-Modell. Durch das Ersetzen prozentualer Anteile des Gels durch Ringer-Puffer konnten Bedingungen der hinteren Glaskörperablösung simuliert werden. Die Simulation des Alterungsprozesses bewirkte eine Zunahme der Konvektion im Glaskörper-Modell. Als Folge resultierte eine deutlich schnellere Umverteilung der injizierten Modellarzneistoffe. Die hintere Glaskörperablösung besitzt demzufolge einen großen Einfluss auf die Verteilung und darf in In vivo- und In vitro-Studien nicht vernachlässigt werden. Mit der Zwei-Kanal-Durchflusszelle und der Kombination aus Eye Movement System und Glaskörper-Modell sind Konzepte für die Charakterisierung von periokularen und intravitrealen Arzneiformen entwickelt worden. In den Modellen wurde besonderer Wert auf die Anlehnung an die In vivo-Situation gelegt. Durch die Berücksichtigung der okularen Blutflüsse, die Simulation der Permeabilitätseigenschaften bestimmter Gewebe des Auges durch entsprechende synthetische Membranen, die Etablierung verschiedener Arten der Augenbewegung und der Simulation des Glaskörpers durch das Polyacrylamid-Gel wurden biorelevante Voraussetzungen geschaffen, die bisher in keinen anderen In vitro- Modellen zu finden sind. Vor der Etablierung der Zwei-Kammer-Durchflusszelle sind weitere Maßnahmen zur Unterbindung der physikalischen Störfaktoren nötig. Der theoretische Ansatz der Zwei-Kammer-Durchflusszelle konnte noch nicht in die Praxis umgesetzt werden. Unter Verwendung des Eye Movement Systems und des Glaskörper-Modells wird eine kostengünstige, einfache und schnelle Charakterisierung neuartiger intravitrealer Injektionen und Implantate unter In vitro- Bedingungen möglich. Die methodische Etablierung des Eye Movement Systems ist erfolgt. Durch weitere Modifikationen kann das System in Zukunft noch näher an die In vivo-Situation herangeführt werden.
Many ethicists consider the rule of nonmaleficence – Do no harm! – to be the most fundamental ethical rule and key to ethics. This rule is taken as the foundation of the present work. I argue that any entity, that can be harmed, ought to be morally considered. Only those entities can be harmed that are inherently goal-directed or striving – in other words, that possess a telos. The reason is that by constantly acting in ways to preserve their being and to prevent their own not-being, goal-directed entities express that they value their own good. To harm such a goal-directed entity therefore means to act against the values and the good of it. The argument so far supports ethical biocentrism, that is, the view that all living, goal-directed beings are harmable, possess interests, and are, thus, morally considerable, while non-living beings are not. Yet, I digress from classical biocentrism since I conclude, based on analysis of evolutionary and biological findings, that the locus of goal-directedness and potential harm is also, if not foremost, situated in genes. Within many species, individual organisms sacrifice themselves for the betterment of their descendants like in praying mantises where males sacrifice themselves and are eaten by the female during copulation. This shows that it is not necessarily the organism as an individual which follows its own interests and goals. Individual organisms are – to a high degree – “directed” by their genes. Even in highly developed animals, genes play a significant role in the goal-directedness of the individuals. An adult human organism, for example, consists of trillions of individual cells. However, all these cells are derived from a single cell – the fertilized egg. Each of our lives begins with a single cell that contains almost all information to finally form our functioning body. Where do all the instructions, the goal-directedness come from to finally form an adult organism if not from the genes contained in this first cell, the zygote? It is the genes of each zygote that contain a set of information for making the appropriate adult. Organisms are largely programmed to do everything necessary to stay in existence, to survive, and finally to pass on their genes successfully – either by reproducing or by helping close relatives that carry a similar set of genes. The main interests of genes lie in their continued existence. This necessitates reproduction since the gene-carrying organisms will inevitably die. Single genes, though, are difficult to morally consider directly since they perform entirely in and through individual organisms. Without the individual organisms, genes cannot survive. The good news for ethics is that the interests of genes and organism usually converge: individual organisms try to survive – as do their genes. In practice, it thus makes much more sense to give moral attention to entire organisms instead of single genes. An advantage of the gene-centric ethical theory proposed here is that the moral relevance of future generations and species can be “directly” justified: Since genes have an interest in their continued existence (in the form of identical copies), they would be harmed if future generations were doomed to inexistence. Within a species with many individuals, each gene is likely to be represented in many organisms. The smaller the gene pool of a species gets, the less likely is the existence of the same gene and, therefore, the less likely is the fulfillment of its fundamental interests. Hence, saving one of the last individuals of an endangered species would be ethically preferable to saving an individual of a populous species. Unfortunately, moral conflicts are abundant – not only concerning biodiversity conservation. We often have to choose between harming either entity A or entity B – for example in the daily questions of food and eating. In such cases, a strictly egalitarian theory (especially an egalitarian biocentric one) would be no real help and without any guiding power. Therefore, on a second level of morality, we have to include additional criteria that help to minimize the overall harm. For these criteria to be objective, universalizable, and thus moral ones, I apply a number of widely accepted ethical principles like the principle of proportionality, impartiality, self-defense, and universalizability. By recurring to these principles, I identify a set of morally relevant criteria for a fair resolution of moral conflict situations which help to minimize the overall harm done. The identified criteria are: (phylogenetic) nearness, endangerment, r- or K-selected species, evolutionary distinctiveness, ability to regrow and to regenerate, pain-susceptibility, and ecosystematic role. In sum, my gene-centric environmental ethical theory provides numerous reasons and arguments for biodiversity conservation – for protecting genes, organisms, species, and ecosystems alike – without neglecting the needs of humans.