Open Access

Eines der zentralen Merkmale von Emotionen ist neben der Qualität ihre Intensität. Idealerweise sind Emotionstheorien daher quantitative Theorien, d. h. Theorien, die Emotionen mittels quantitativer Gesetze mit ihren Ursachen und Wirkungen verknüpfen. Bisher wurden jedoch nur wenige solcher Emotionstheorien vorgeschlagen. Ein Grund dafür könnte sein, dass man quantitative Emotionstheorien für kaum überprüfbar hält, weil zu ihrer Überprüfung präzise und außerdem metrische Messungen der Emotionsintensität benötigt werden. Die am häufigsten verwendete Methode zur Messung der Intensität (und Qualität) von Emotionen sind Selbstberichte in Form von Ratingskalen (z. B. “Wie enttäuscht fühlen Sie sich?” von 0 = “überhaupt nicht enttäuscht” bis 10 = “extrem enttäuscht”). Es ist jedoch fraglich, ob solche Ratings den genannten Ansprüchen an Präzision und Skalenniveau (zumindest auf dem individuellen Niveau) gerecht werden. Ratings haben eine hohe Fehlervarianz und möglicherweise nur ein ordinales Skalenniveau. In anderen Gebieten der Psychologie, inbesondere in der Psychophysik, werden neben Ratings und anderen direkten Skalierungsverfahren seit langem auch indirekte Skalierungsverfahren für die Messung der Intensität mentaler Zustände (z. B. Sinnesempfindungen) verwendet. Während die Versuchspersonen bei direkten Skalierungsverfahren ein absolutes Urteil über die Intensität eines mentalen Zustands abgeben, werden bei indirekten Skalierungsverfahren relative Urteile verlangt. Am häufigsten sind dies Paarvergleichsurteile, bei denen z. B. gefragt wird, ob ein Ton X lauter oder leiser ist als ein Ton Y. Die absoluten Intensitäten der Empfindungen, die diesen Vergleichsurteilen zugrunde liegen, werden anschließend mit Hilfe von passenden Skalierungsmodellen geschätzt. Theoretische Überlegungen, aber auch empirische Untersuchungen auf dem Gebiet der Psychophysik sprechen dafür, dass indirekte Skalierungsverfahren im Vergleich zu direkten Skalierungsverfahren einen geringeren Fehleranteil und ein höheres Skalenniveau erreichen. Trotz dieser Vorteile wurden diese Methoden für die Messung der Emotionsintensität bisher nicht verwendet. Vor diesem Hintergrund sollte in der vorliegenden kumulativen Dissertation, bestehend aus drei Publikationen, untersucht werden, ob ein spezielles indirektes Skalierungsverfahren, nämlich die Methode der gradierten Paarvergleiche (GPCs; engl.: graded pair comparisons) eine bessere Messung der Intensität von Emotionen ermöglicht und wenn ja, worauf diese Verbesserung zurückgeführt werden kann. Im Vergleich zu anderen Formen von Paarvergleichen sind GPCs vergleichsweise ökonomisch und gleichzeitig besonders informationshaltig. Sie sind eine Variante des klassischen Paarvergleichs, bei dem die Versuchspersonen nicht nur beurteilen sollen, welches von zwei zu beurteilenden Objekten auf der Urteilsdimension die höhere Ausprägung hat, sondern zusätzlich auch - jedoch nur auf einer ordinalen Skala - um wie viel die Ausprägung des einen Objekts die des anderen übertrifft. In der ersten Publikation wurde in zwei Studien überprüft, ob indirekte Skalierungen mittels GPCs gegenüber den üblicherweise in der Emotionsforschung verwendeten direkten Skalierungen tatsächlich eine präzisere Messung der Emotionsintensität ermöglichen. In der zweiten Publikation wurde in zwei Studien das GPC-Verfahren mit einem deutlich aufwendigeren indirekten Skalierungsverfahren verglichen, das auf direkten Quadrupelvergleichen (QCs; engl.: quadruple comparisons), d. h. direkten Vergleichen von Paardifferenzen, beruht. Es wurde überprüft, ob das QC-Verfahren zu noch präziseren Intensitätsmessungen führt als das GPC-Verfahren. In der dritten Publikation wurde in drei Studien überprüft, ob indirekte und direkte Skalierungsverfahren zu metrischen Skalen der Intensität von Emotionen führen. Zusammen genommen zeigen die Ergebnisse der drei Publikationen, dass indirekte Skalierungsverfahren eine bessere Messung der Emotionsintensität erlauben als die bisher in der Emotionspsychologie fast ausschließlich verwendeten direkten Skalierungsverfahren. Die verbesserte Messung ist sowohl auf einen reduzierten Fehleranteil als auch auf ein höheres Skalenniveau zurückzuführen. Die höhere Präzision der Intensitätsmessung kann zudem mit einem vergleichsweise ökonomischen indirekten Skalierungsverfahren, der Methode des gradierten Paarvergleichs (GPCs), erzielt werden; die Methode des wesentlich aufwendigeren Quadrupelvergleichs (QCs) bringt dem gegenüber keinen zusätzlichen Gewinn. Damit ermöglicht das verwendete indirekte Skalierungsverfahren eine genauere Überprüfung von Emotionstheorien allgemein und stellt insbesondere eine geeignete Methode zur Überprüfung quantitativer Emotionstheorien auf der individuellen Ebene dar.

Zusammenfassung Ziel: Krankheitskonzepte von Doppeldiagnose-Patienten (DD) wurden untersucht und mit denen von Schizophrenie- und Suchtpatienten verglichen. Methodik: Mit 66 Patienten (nschiz=22, ndd=25, nsubst=19) wurden problemzentrierte Interviews geführt, die Tonbandaufnahmen wurden transkribiert und inhaltsanalytisch ausgewertet. Ergebnisse: Lebensgeschichtliche Faktoren, v.a. psychosoziale Belastungen, wurden in allen Gruppen präferiert. DD-Patienten gaben häufig an, dass die Psychose durch Drogen bedingt sei/aufrechterhalten werde. Schlussfolgerung: Die vielfältigen Krankheitskonzepte von DD-Patienten sollten exploriert, die Therapie individuell gestaltet werden.

Selbst bei intensiv erforschten Modellorganismen ist die Funktion von mindestens einem Drittel der codierten Proteine bis heute vollkommen unbekannt. Dies trifft auch auf das Gram-positive, fakultativ pathogene Bakterium Staphylococcus aureus zu. Mit 25.000 Molekülen pro Zelle ist das alkalische Schock Protein Asp23 eines der abundantesten Proteine in S. aureus. Abgesehen davon, dass die Expression von asp23 unter alkalischen Schock Bedingungen induziert ist, weshalb es seinen Namen erhielt, und dass es alleinig σB-abhängig transkribiert wird und somit gut als Marker für σB-Aktivität geeignet ist, war über Asp23 zu Beginn dieser Arbeit nichts bekannt. Das asp23-Gen liegt in einem tetracistronischen Operon. Bestandteil dieses Operons sind außerdem opuD2, das für einen Transporter für Osmoprotektantien codiert, und SAOUHSC_02442 und SAOUHSC_02443, die beide für Membranproteine unbekannter Funktion codieren. Interessanterweise enthalten sowohl Asp23 als auch SAOUHSC_02443 eine DUF322-Domäne. DUF322-Domänen sind in Gram-positiven Bakterien sehr konserviert und kommen normalerweise in mehreren Kopien pro Genom vor. Fluoreszenzmikroskopische Untersuchungen zeigten, dass das cytoplasmatische Protein Asp23 nahe der Membran lokalisiert ist. Dabei konnte Asp23 entlang der gesamten Membran nachgewiesen werden. Auffällig war jedoch, dass in sich teilenden Zellen die Stellen frei von Asp23 blieben, wo sich das neue Septum gebildet hat. Nur in Zellen, die sich vermutlich in einem fortgeschrittenen Stadium der Zellteilung befanden, konnte auch am Septum Asp23 nachgewiesen werden. Da für Asp23 selbst keine Transmembrandomänen vorhergesagt werden, wurde untersucht, ob eines der im asp23-Operon codierten Membranproteine an der Verankerung von Asp23 an der Membran beteiligt ist. Dazu wurden Deletionsmutanten der drei Gene opuD2, SAOUHSC_02443 und SAOUHSC_02442 konstruiert und die Lokalisation von Asp23 in diesen Mutanten fluoreszenzmikroskopisch untersucht. Ein eindeutiger Einfluss auf die Lokalisation von Asp23 konnte nur für die Deletion von SAOUHSC_02443 nachgewiesen werden. Mittels BACTH-Analyse konnte außerdem eine direkte Interaktion zwischen SAOUHSC_02443 und Asp23 gezeigt werden. SAOUHSC_02443 ist somit maßgeblich an der Verankerung von Asp23 an der Membran beteiligt und wurde deshalb als „Asp23 membrane anchoring protein“, kurz AmaP, benannt. Mithilfe des BACTH-Systems wurden zudem alle theoretisch möglichen Interaktionen zwischen den im asp23-Operon codierten Proteinen untersucht. Dabei konnten Selbstinteraktionen von allen vier Proteinen, OpuD2, AmaP, SAOUHSC_02442 und Asp23, nachgewiesen werden und eine Interaktion zwischen SAOUHSC_02442 und der Membrandomäne von AmaP. Die Selbstinteraktion von AmaP wird über dessen Membrandomäne vermittelt. Für die Selbstinteraktion von Asp23 ist hingegen dessen DUF322-Domäne in Kombination mit dem C-Terminus wichtig. Die Interaktion zwischen Asp23 und AmaP konnte nur dann nachgewiesen werden, wenn AmaP intakt war, was dafür spricht, dass AmaP eine von seinem Membranteil abhängige Quartärstruktur einnehmen muss, um die Bindungsstelle für Asp23 zu bilden. Da neben der mittels BACTH-Analyse gezeigten Selbstinteraktion von Asp23 auch Ergebnisse von Gelfiltrationsexperimenten dafür sprachen, dass Asp23 polymere Strukturen ausbildet, wurde Asp23 mit einem Strep-tag in Escherichia coli exprimiert, gereinigt und mittels Elektronenmikroskopie visualisiert. So konnte gezeigt werden, dass Asp23 in vitro spiralig gewundene, bis zu mehrere Mikrometer lange Filamente bildet. Im Zuge einer strukturellen Charakterisierung der Filamente wurden drei Punktmutationen in Asp23 identifiziert (K51A, E106A, K117A), die die Filamentbildung in vitro beeinträchtigten. In einer vergleichenden Transkriptionsanalyse der asp23-Deletionsmutante und des Wildtyps konnten 16 in der asp23-Mutante hochregulierte Gene identifiziert werden. Darunter waren viele Gene, die zum Vancomycin-Stimulon gehören. Mittels Northern Blot konnte das Ergebnis der DNA-Microarray-Analysen bestätigt werden. Zudem konnte so gezeigt werden, dass die in der asp23-Mutante hochregulierten Gene auch in der amaP-Mutante hochreguliert sind, in der Asp23 vorhanden, aber delokalisiert ist. Die phänotypische Charakterisierung deutet somit ebenso wie die Lokalisation von Asp23 auf eine Zellwand-assoziierte Funktion hin.

Desinfektionslösungen basierend auf Guanidinthiocyanat zur Prionendekontamination von Oberflächen endodontischer NiTi-Instrumente sind derzeit nur unzureichend untersucht. In der Arbeit sollte daher die Wirkung von Guanidinthiocyanat auf Nickel-Titan-Wurzelkanalinstrumente hinsichtlich der Torsionsfestigkeit und Biegesteifigkeit untersucht werden. Die Studie zeigt, dass die Verwendung von Guanidinthiocyanat nach den empfohlenen Richtlinien keine signifikanten Auswirkungen auf die Torsionsfestigkeit und Biegesteifigkeit von NiTi-Wurzelkanalinstrumenten hat. Unter Berücksichtigung der gewonnenen Ergebnisse ist der Einsatz der 6-molaren Guanidinthiocyanatlösung nach RKI-Vorgaben zur Dekontamination von Nickel-Titan-Feilen möglich.

We presented the prevalence of MIH in Dubai/UAE for the first time, which represents a developed Middle Eastern city and compared it to results obtained from Greifswald/Germany, which represents a developed European city. The results have shown that the prevalence of MIH in Dubai/UAE is higher than Greifswald/Germany. However, in comparison to the literature, the prevalence of MIH in Dubai is lower than other Middle Eastern cities. Furthermore, we have shown that there is a higher caries level associated with MIH in Dubai. This is also true in Greifswald, Germany and other international studies. In addition, we have reported the prevalence of caries and fluorosis in Dubai and compared them to Greifswald and the previous studies in Dubai. Nevertheless, caries values presented in this study and previous studies indicate that strong attention is required from health authority to this topic. This research provides a strong and comparable source of information on the prevalence of MIH in Dubai for other studies, since it followed strictly all methodological and clinical standards suggested for the assessment and diagnosis of MIH, which are the EAPD criteria. The findings presented in this study require particular attention from the local health authorities and general practitioners for such developmental defect to facilitate early and adequate diagnosis and treatment. This could be achieved by implementing continuing education courses on MIH detection, diagnosis, and treatment for general practitioners. Furthermore, this study has the potential to trigger new studies that would help in understanding the MIH etiology.

The immune system of all vertebrates primarily is responsible to maintain the organisms homeostasis by either eliminating neoplastic or altered body cells and to protect against foreign invaders (viruses, bacteria, fungi, parasites) (Murphy 2012). It is a highly regulated network of innate and adaptive mechanisms between humoral factors and leukocytes. The successful elimination or protection is crucially based on differentiation of self from non-self. Pathogens and altered body cells are recognized by different receptor complexes on immune cells. Expressed pathogen- or danger-associated molecular patterns (PAMPs or DAMPs, respectively) are bound by pattern recognition receptors (PRR) (Takeuchi and Akira 2010). Missing major histocompatibility (MHC) class I molecules or non-self (e.g. allogeneic or xenogeneic cells) MHC are recognized by natural killer cell receptors (Fischer, Koppang and Nakanishi 2013, Raulet 2006). Foreign non-self peptides are presented through MHC class I (intracellular) or through MHC class II (extracellular) to B- cell or T cell receptor complexes. This initial activation is regulated by humoral factors or cellular interactions (receptor-ligand interactions) resulting in the activation, proliferation and effector function within an immune response. Some of the cellular receptors are permanently expressed on all leukocytes on a high level (MHC class I), whereas others only are expressed during certain developmental or activation stages or on certain leukocyte populations (monocytes, granulocytes, NK cells, lymphocytes) (Murphy 2012, Biosciences 2010). For different mammals (man, mouse, rat, but also swine, cattle, dog), a system of characterized leukocyte surface molecules primarily based on the recognition of these molecules by specific monoclonal antibodies (mabs) was summarized at international workshops as clusters of differentiation (CD) (Cobbold and Metcalfe 1994, Hopkins, Ross and Dutia 1993, Haverson et al. 2001, Mason et al. 2001). Using these mabs, it is not only possible to characterize the developmental and functional stage of different leukocyte subpopulations but also to define the interactions between these populations. For bony fish, such a system does not exist. Only a limited number of mabs against leukocyte surface molecules is available and most of them are strongly specific for species (Köllner et al. 2004, Köllner et al. 2001, Zhang et al. 2010, Ramirez-Gomez et al. 2012, Wen et al. 2011, DeLuca, Wilson and Warr 1983, Toda et al. 2011, Toda et al. 2009, Takizawa et al. 2011a, Hetland et al. 2010, Araki et al. 2008). The goal of this PhD work, therefore, was to develop monoclonal antibodies against surface markers of rainbow trout (Oncorhynchus mykiss) T cell population (chapter 2). The lymphocytes are characterized by the expression of a T cell receptor complex composed of TCR chains (α and β) and CD3 chains (α, β, γ, δ, ε and ζ). Cytotoxic T lymphocytes (CTLs) binds to MHC class I bound peptide on the infected host cell using their T cell receptor (TCR) and its co-receptor CD8 resulting in specific killing. Th cells recognize peptides through their T cell receptor (TCR) and their co-receptor CD4 after extracellular antigens uptake, processing and presentation via MHC class II by professional antigen presenting cells (macrophages, dendritic cells and B cells). During recent years, genes encoding MHC class I and II, TCR and their co-receptors CD8 and CD4 have been cloned in several fish species and antibodies have been developed to study protein expression in morphological and functional contexts. However, mabs specific for TCR or CD3 have not been established yet. Therefore, using pan-T cell marker specific mabs, the activation and kinetics of T cell subpopulation should be investigated (chapter 2). Moreover, a flow cytometry method was established using different lineage marker specific mabs to measure different leukocyte populations and their involvement in immune mechanisms of trout using a single tube assay (chapter 3). The first line of defense against altered body cells or pathogens is provided by evolutionarily ancient macrophages and natural killer (NK) cells. These innate mechanisms are well developed in bony fish. Two types of NK cell homologues have been described in fish: non-specific cytotoxic cells and NK-like cells (Shen et al. 2002, Shen et al. 2003, Shen et al. 2004, Fischer et al. 2013). Functional assays for innate and adaptive lymphocyte responses have been developed in only a few fish species. However, there are no tools available until now in trout to follow these cells directly in the immune response. The molecular characteristics and the expression on leukocyte subpopulations of CD56 were therefore analyzed. Furthermore, a mab that is specific for a molecule expressed only in NK cells but with uncommon expression kinetics was established (chapter 4). Overall, the established tools and methods allow a more detailed characterization of cellular immune mechanisms against intracellular pathogens in rainbow trout.

Dwarf spiders (Linyphiidae, Erigoninae) are especially suitable for sexual selection research as many of them exhibit sexual dimorphism, with males possessing modified prosomata. In those species that have been investigated in detail the modified structures are equipped with a glandular tissue that produces secretions, which the females contact and take up during courtship/copulation. The time of secretion release, and refilling of the reservoirs was analysed on an ultrastructural level in male Oedothorax retusus. The results suggest that the main function of the secretions is gustatorial courtship and not the emission of volatile pheromones for mate attraction. Mating decisions and reproductive success are influenced by secondary sexual traits that evolved under sexual selection. However, an individual´s nutritional status is also important for mate choice. Since spiders are regularly exposed to limited prey availability, adult feeding status can be considered an important component of spider mating behaviour. In order to test for the effects of dietary restriction, females of the closely related species O. retusus and O. apicatus were subject to a short period of food shortage. The effects of low- (LD) vs. high-diet (HD) treatment on courtship, mating probability and behaviour, and reproduction were analysed. We found that short phases of diet restriction as adults have a high impact on copulation and reproduction in the two dwarf spider species. Whenever females mate with more than one male, and sperm is stored prior to fertilization, males may suffer from sperm competition. Mating plugs that block the female genital openings after mating are a male strategy to avoid sperm competition. Although mating plugs occur in many species, their function and origin has hardly been investigated. O. retusus males transfer amorphous material onto the female genitalia during mating. We investigated the location of plug production using x-ray microtomography (μCT) as well as light and transmission electron microscopy (TEM). Furthermore, we asked whether males are limited in the production of the amorphous plug material in successive matings. The plug material is produced in a gland inside the male pedipalp and stored close to the blind end of the sperm storage compartment. The size of the first plug a male produced significantly influenced the size of subsequent plugs. Obviously, males do not possess unlimited amounts of plug material in a certain period, which may severely limit their ability to secure paternity through subsequent mating plugs. Even though mating plugs seem to be an obvious means to secure paternity, their potential in securing paternity depends on their mechanical efficacy and persistence. Consequently, the influence of the size of the plug material (mating duration as a proxy) and the age of the mating plug (time interval between successive copulations) on its efficacy was investigated. Small and fresh plugs were least effective, whereas large plugs were highly effective. We were able to show that mating plugs in O. retusus are a powerful mechanical safeguard whose efficacy varies with plug size and age. Genitalia in animals with internal fertilization are complex, species-specific, and underlie rapid evolution. In spiders, male and female genitalia are paired, and have to interact during mating, which results in an even higher complexity. Pedipalps (transformed pair of legs) in male spiders are used as secondary sperm transfer organs that are not directly connected to the gonads. Due to the high complexity of male pedipalps, it has been taken for granted that pedipalps are side specific and cannot be used flexibly into either female copulatory opening. We investigated potential flexible pedipalp use in O. retusus. Our findings demonstrate a flexible insertion mode in a dwarf spider with complex pedipalps but relatively simple female genitalia. Our findings corroborate sexual selection as the selective regime for the evolution of complex and diverse genitalia. The results of this thesis show how complex sexual selection acts in the dwarf spiders O. retusus and O. apicatus. It shapes the evolution of male and female genitalia, affects mate choice (pre- and postcopulatory), mating behaviour, and influences mating success and reproduction. All these factors and traits affect an individual´s evolutionary fitness, and their interactions help to understand how sexual selection acts.

Eine erhöhte Tagesschläfrigkeit führt u.a. zu einer verminderten Lebensqualität sowie zu Konzentrations- und Aufmerksamkeitsstörungen und verursacht vermehrte Arbeits- sowie Verkehrsunfälle, aus denen sich ein erhöhter volkswirtschaftlicher Schaden ergibt. Eine Erfassung der erhöhten Tagesschläfrigkeit ist daher unerlässlich. Zur Beurteilung der global empfundenen Tagesschläfrigkeit über einen längeren Zeitraum dient die international etablierte Epworth-Schläfrigkeitsskala (ESS), welche weltweit routinemäßig und unabhängig von der momentan empfundenen Schläfrigkeit bzw. den zirkadianen Vigilanzschwankungen verwendet wird. Bisher liegen jedoch keine Daten zum Einfluss der tageszeitlichen Schwankungen der Vigilanz respektive der zirkadianen Rhythmik auf die Selbstbeurteilung der global empfundenen Tagesschläfrigkeit der vergangenen Wochen mittels der ESS vor. Die vorliegende Arbeit soll die Frage klären, inwiefern die zirkadiane Rhythmik einen Einfluss auf die Ergebnisse der ESS ausübt. Weiterführend waren differierende Ergebnisse der ESS aufgrund der Auswirkungen des zirkadianen Rhythmus zu vermuten. Hierfür wurden 112 konsekutive Patienten des Schlaflabors der Klinik und Poliklinik für HNO-Krankheiten des Universitätsklinikum Greifswald mit Verdacht auf schlafbezogene Atmungsstörungen (SBAS) als Probanden in die Studie aufgenommen. Für die Erfassung des zirkadianen Rhythmus erfolgte eine Befragung vor (Tag 1) und nach (Tag 2) einer Polysomnographie-Diagnostiknacht sowie nach einer folgenden CPAP-Therapienacht (Tag 3) zu unterschiedlichen Tageszeiten (09:30 Uhr, 15:30 Uhr, 20:00 Uhr). Als Referenzwerte dienten die Stanford- und Karolinska-Schläfrigkeitsskala (SSS, KSS), welche als numerische Skalen den Grad des aktuellen, subjektiv empfundenen Vigilanzniveaus bzw. den momentanen Schläfrigkeitsgrad messen und zirkadiane Schwankungen aufzeichnen. Darüber hinaus wurden der über die Polysomnographie (PSG) ermittelte AHI, das Alter, Geschlecht, BMI und die subjektiv eingeschätzte Schlafqualität (PSQI) als mögliche Einflussfaktoren auf die Evaluierung der ESS berücksichtigt. Den Ergebnissen nach gaben die Probanden zur Morgenmessung (9:30 Uhr) an Tag 1 und Tag 3 eine geringere aktuelle Schläfrigkeit (SSS, KSS) als 15:30 Uhr und 20:00 Uhr an. Darüber hinaus wurde am Tag 2 post-diagnostisch eine durch die erste Schlaflabornacht induzierte (erhöhte) Schläfrigkeit am Morgen (9:30 Uhr) gemessen (First Night Effect), wobei eine Aufhebung der zirkadianen Schwankungen im weiteren Tagesverlauf auszumachen war (SSS, KSS). Zudem konnte eine unmittelbare Erholung an Tag 3 durch die CPAP-Therapienacht beobachtet werden. Weder die durch SSS und KSS messbare zirkadiane Rhythmik noch die Auswirkungen der Schlaflabornächte führten zu einer Beeinflussung der Ergebnisse der ESS, deren Messwerte unabhängig von Tageszeit und Messtag im gesamten Messzeitverlauf bei annähernd konstant 10 Score-Punkten lagen. Des Weiteren war ein signifikanter Zusammenhang der Schlafqualität (PSQI) sowie des Alters auf die Evaluierung der ESS feststellbar, während ein Einfluss des Geschlechts, BMI und AHI nicht nachgewiesen werden konnte. Im Rahmen der vorliegende Arbeit konnte die Validität der ESS zur Beurteilung der globalen Tagesschläfrigkeit über einen längeren Zeitraum bestätigt und deren Aussagekraft untermauert werden.

In the last decade a new domain has developed in plasma physics: plasma medicine. Despite the successes that have already been achieved in this exciting new field, the interaction of plasmas with “biological materials” is not yet fully understood. Further investigations in particular with respect to the properties of the applied plasmas sources are therefore essential in order to decode this complex interaction process. Currently, a great variety of different discharge types are used in plasma medical investigation which are generally are operated in noble gases like helium and argon or with dry air. In the present work, the main focuses is on the diagnostics of reactive oxygen and nitrogen species (RONS) resulting from the plasma chemistry of an argon radio-frequency (RF) atmospheric pressure plasma jet (APPJ) and its interaction with the ambient atmosphere. To conduct this study, a commercially available plasma device, so-called kinpen is used due to its technical development maturity and its accessibility on the market. As a method of choice, diagnostic techniques are based on optical spectroscopy known to be a reliable tool to investigate plasmas. Consequently, three complementary optical laser diagnostics, namely quantum cascade laser absorption spectroscopy (QCLAS), laser induced fluorescence (LIF) and planar single shot LIF (PLIF), have been successfully applied to the plasma jet itself or its effluent. All of these diagnostics offer a high species selectivity and an excellent spatial and temporal resolution. They are used in this work for i) the characterization of the plasma chemical dynamics with respect to the generation of biological active RONS – in particular for the case of N2 and O2 admixtures. ii) the measurement of the NO density profile in the plasma effluent iii) the investigation of the flow characteristics of the neutral gas component (laminar vs. turbulent) and its influence on the plasma chemistry. Numerical analysis have been carried out in collaboration with PLASMANT (University of Antwerp) via kinetic simulations of the entire plasma chemistry. Expectingly, atomic oxygen (O) and nitric oxide (NO) turn out to be precursors of ozone (O3) and nitric dioxide (NO2). However, it was intriguing to unveil that atomic oxygen and nitrogen metastable (N2(A)) play together a key part --as intermediate species-- in the generation of more stable RONS, e.g. NO. The absolute density of NO space resolved was measured by LIF and absolutely calibrated molecular beam mass spectrometer. LIF was used to determine relative density of OH radical in the plasma plume. 2D-LIF was used to investigate the gas flow pattern with OH as a flow tracer. The results are discussed in details and show different operating mode of the jet, e.g. laminar or turbulent and that the plasma influences these regimes. The first detection and relative measurement by LIF of nitrogen metastable (N2(A)) produced by an argon APPJ is also shortly reported in this work. The outcome of this thesis will bring new insights in the field of argon APPJs chemistry and its interaction with the ambient atmosphere which can be valuable to support plasma modelling and to consider for the applications in plasma medicine.

Die Hände des medizinischen Personals gelten als Hauptvehikel für die Übertragung nosokomialer Pathogene. Daher nimmt die Händedesinfektion die wichtigste Stellung in der Prävention nosokomialer Infektionen ein. Die beruflich bedingte umfangreiche Exposition des medizinisch tätigen Personals mit den in Händedesinfektionsmitteln verwendeten niederen Alkoholen Ethanol, Propan1ol und Propan-2-ol erfordert die Gewährleistung einer vollständigen Anwendungssicherheit. Für Ethanol basierte Desinfektionsmittel konnte eine toxikologisch relevante Resorption ausgeschlossen werden. Aufgrund der begrenzten Datenlage über das Resorptionsausmaß bei der fachgerechten Anwendung von Propanolen erfolgte eine die Alltagsbedingungen im klinischen Operationsbereich simulierende Studie mit standardisierter Durchführung einer einmaligen hygienischen und dreimaligen chirurgischen Händedesinfektion. Da bis zum jetzigen Zeitpunkt keine Differenzierung zwischen inhalativer und dermaler Resorption vorgenommen wurde, erfolgte die Händedesinfektion unter Ausschluss der inhalativen Resorption von Alkoholdämpfen durch die Verwendung von Gesichtsmasken in Kombination mit Filtern. Ein identisches Studiendesign zu einer Vorläuferstudie ohne Trennung von dermaler und pulmonaler Resorption ermöglicht erstmals eine vergleichende Einschätzung beider Resorptionsrouten. Bei zehn Probanden wurden die Blutserumspiegel bei Verwendung drei verschiedener propanolhaltiger Desinfektionsmittel (Gehalt von 70 % [w/w] Propan-1-ol, 63,14 % [w/w] Propan-2-ol, 30 % [w/w] Propan-1-ol und 45 % [w/w] Propan-2-ol) bestimmt. Je Proband kam an drei verschiedenen Tagen jeweils ein Desinfektionsmittel zum Einsatz. Auch unter Ausschluss der pulmonalen Resorption konnten unabhängig vom verwendeten Präparat signifikante Serumspiegel ermittelt werden. Die maximale mediane Blutkonzentration wurde bei der Verwendung der Präparate mit Gehalt nur eines Wirkstoffs für Propan-1-ol mit 1,16 mg/l und für Propan-2-ol mit 1,74 mg/l bestimmt. Bei der Anwendung des Kombinationspräparats traten maximale mediane Propan-1-ol-Konzentrationen von 0,68 mg/l und Propan-2-ol-Spiegel von 1,24 mg/l auf. Ein signifikanter Anstieg der Metaboliten der Propanole Aceton und Propionaldehyd wurden nicht festgestellt. Damit kam es zu keinem Zeitpunkt zu einer Überschreitung toxikologisch bedenklicher Serumspiegel. Der Vergleich zur Vorstudie mit dermaler und pulmonaler Resorption erbrachte für die Anwendung des ausschließlich Propan-1-ol enthaltenden Präparats eine signifikant niedrigere Aufnahme des Alkohols. Dieses Ergebnis bestätigte sich bei der Anwendung des Kombinationspräparats aufgrund der gegenseitigen Beeinflussung der Propanole und der daraus resultierenden vornehmlich dermal erfolgenden Resorption allerdings nicht. Die Aufnahme von Propan-2-ol scheint vermehrt über die dermale Resorptionsroute zu erfolgen, da weder bei der Anwendung des Präparats mit Propan-2-ol noch bei der Anwendung der Wirkstoffkombination eine signifikante Verminderung der resorbierten Menge im Vergleich zur Vorstudie analysiert werden konnte. Die vorliegende Studie lässt aufgrund der zahlreichen variablen Einflüsse und der begrenzten Probandenanzahl keine allgemeingültige Aussage über die vorherrschenden Resorptionsrouten der Propanole und die gegenseitige Beeinflussung ihres Resorptionsverhaltens zu und macht weiterführende Studien erforderlich.