Use of a Single L1 GPS Receiver for Monitoring Structures: First Results of the Detection of Millimetric Dynamic Oscillations

This paper presents preliminary results to determine small displacements of a global positioning system (GPS) antenna fastened to a structure using only one L1 GPS receiver. Vibrations, periodic or not, are common in large structures, such as bridges, footbridges, tall buildings, and towers under dynamic loads. The behavior in time and frequency leads to structural analysis studies. The hypothesis of this article is that any large structure that presents vibrations in the centimeter-to-millimeter range can be monitored by phase measurements of a single L1 receiver with a high data rate, as long as the direction of the displacement is pointing to a particular satellite. Within this scenario, the carrier phase will be modulated by antenna displacement. During a period of a few dozen seconds, the relative displacement to the satellite, the satellite clock, and the atmospheric phase delays can be assumed as a polynomial time function. The residuals from a polynomial adjustment contain the phase modulation owing to small displacements, random noise, receiver clock short time instabilities, and multipath. The results showed that it is possible to detect displacements of centimeters in the phase data of a single satellite and millimeters in the difference between the phases of two satellites. After applying a periodic nonsinusoidal displacement of 10 m to the antenna, it is clearly recovered in the difference of the residuals. The time domain spectrum obtained by the fast Fourier transform (FFT) exhibited a defined peak of the third harmonic much more than the random noise using the proposed third-degree polynomial model. DOI: 10.1061/(ASCE)SU.1943-5428.0000070. (C) 2012 American Society of Civil Engineers.

Surgical management of dentigerous cyst and keratocystic odontogenic tumor in children: a conservative approach and 7-year follow-up

Dentigerous cyst (DC) is one of the most common odontogenic cysts of the jaws and rarely recurs. On the other hand, keratocystic odontogenic tumor (KCOT), formerly known as odontogenic keratocyst (OKC), is considered a benign unicystic or multicystic intraosseous neoplasm and one of the most aggressive odontogenic lesions presenting relatively high recurrence rate and a tendency to invade adjacent tissue. Two cases of these odontogenic lesions occurring in children are presented. They were very similar in clinical and radiographic characteristics, and both were treated by marsupialization. The treatment was chosen in order to preserve the associated permanent teeth with complementary orthodontic treatment to direct eruption of the associated permanent teeth. At 7-years of follow-up, none of the cases showed recurrence.

Petrology of Gameleira potassic lamprophyres, São Francisco Craton

Gameleira lamprophyres are dykes and mafic microgranular enclaves associated with the shoshonitic Gameleira monzonite. This association belongs to the Paleoproterozoic alkaline magmatism from Serrinha nucleus, northeast Brazil. The liquidus paragenesis is diopside, pargasite, apatite and mica. Reverse zoning was identified in the groundmass alkali feldspar and was related to the undercooling of lamprophyric magma during the emplacement, with high growth rate of pargasite/edenite inducing disequilibrium between feldspars and liquid. Chemical data indicate that the lamprophyres are basic rocks (SiO2 < 48 wt%), with alkaline character (Na2O + K2O > 3 wt%) and potassic signature (K2O/Na2O ≈ 2). High contents of MgO and Cr are consistent with a signature of a primary liquid, and such concentrations, as well as Al, K, P, Ba, Ni- and light rare earth elements, are consistent with an olivine-free metasomatic mantle source enriched in amphibole, clinopyroxene and apatite. By contrast, the ultrapotassic lamprophyres from Morro do Afonso, contemporaneous alkaline ultrapotassic magmatism in Serrinha nucleus, were probably produced by melting of a clinopyroxene-phlogopite-apatite enriched-source. The identification of different mineral paragenesis in the source of potassic and ultrapotassic lamprophyres from Serrinha nucleus can contribute to the understanding of the mantle heterogeneities and tectonic evolution of this region.

Common bile duct stones: analysis of the videolaparoscopic surgical treatment

CONTEXT: About 9% of the Brazilian population has gallstones and the incidence increases significantly with aging. The choledocholithiasis is found around 15% of these patients, and a third to half of these cases presented as asymptomatic. Once the lithiasis in the common bile duct is characterized through intraoperative cholangiography, the laparoscopic surgical exploration can be done through the transcystic way or directly through choledochotomy. OBJECTIVE: To evaluate the results and outcomes of the laparoscopic treatment of common bile duct lithiasis. METHODS: Seventy consecutive patients were evaluated. They prospectively underwent the treatment of the lithiasis in the common bile duct and the exploration ways were compared according to the following parameters: criteria on their indication, success in the clearance, surgical complications. It was verified that about ½ of the choledocholithiasis carriers did not show any expression of predictive factors (clinical antecedents of jaundice and/or acute pancreatitis, compatible sonographic data and the pertaining lab tests). The laparoscopic exploration through the transcystic way is favored when there are no criteria for the practice of primary choledochotomy, which are: lithiasis in the proximal bile duct, large (over 8 mm) or numerous calculi (multiple calculosis). RESULTS: The transcystic way was employed in about 50% of the casuistic and the choledochotomy in about 30%. A high success rate (around 80%) was achieved in the clearance of the common bile duct stones through laparoscopic exploration. The transcystic way, performed without fluoroscopy or choledochoscopy, attained a low rate of success (around 45%), being 10% of those by transpapilar pushing of calculi less than 3 mm. The exploration through choledochotomy, either primary or secondary, if the latter was performed after the transcystic route failure, showed high success rate (around 95%). When the indication to choledochotomy was primary, the necessity for choledochoscopy through choledochotomy to help in the removal of the calculi was 55%. However, when choledochotomy was performed secondarily, in situations where the common bile duct diameter was larger than 6 mm, the use of choledochoscopy with the same purpose involved about 20% of the cases. There was no mortality in this series. CONCLUSION: The laparoscopic exploration of the common bile duct was related to a low rate of morbidity. Therefore, the use of laparoscopy for the treatment of the lithiasis in the common bile duct depends on the criteria for the choice of the best access, making it a safe procedure with very good results.

Interference of inorganic ions on phenol degradation by the Fenton reaction

The addition of Cu2+ ions to the classical Fenton reaction (Fe2+ plus H2O2 at pH 3) is found to accelerate the degradation of organic compounds. This synergic effect causes an approximately 15 % additional reduction of the total organic carbon (TOC), representing an overall improvement of the efficiency of the mineralization of phenol. Although Fe2+ exhibits a high initial rate of degradation, the degradation is not complete due to the formation of compounds refractory to the hydroxyl radical. The interference of copper ions on the degradation of phenol by the Fenton reaction was investigated. In the presence of Cu2+, the degradation is slower, but results in a greater reduction of TOC at the end of the reaction (t = 120 min). In the final stages of the reaction, when the Fe3+ in the solution is complexed in the form of ferrioxalate, the copper ions assume the role of the main catalyst of the degradation

Brazilian sandy beach macrofauna production: a review

The state of the art of the studies on the production of Brazilian sandy beach macrofauna was analyzed on the basis of the data available in the literature. For this purpose, the representativeness of the production dataset was examined by latitudinal distribution, degree of exposure and morphodynamic state of beaches, taxonomic groups, and methods employed. A descriptive analysis was, further, made to investigate the trends in production of the more representative taxonomic groups and species of sandy beach macrofauna. A total of 69 macrofauna annual production estimates were obtained for 38 populations from 25 studies carried out between 22º56'S and 32º20'S. Production estimates were restricted to populations on beaches located on the southern and southeastern Brazilian coast. Most of the populations in the dataset inhabit exposed dissipative sandy beaches and are mainly represented by mollusks and crustaceans, with a smaller number of polychaetes. The trends in production among taxonomic groups follow a similar pattern to that observed on beaches throughout the world, with high values for bivalves and decapods. The high turnover rate (P/B ratio) of the latter was due to the presence of several populations of the mole crab Emerita brasiliensis, which can attain high values of productivity, in the dataset. Most of the studies focus on the comparison of production and, especially, of P/B ratio according to life history traits in populations of the same species/taxonomic group. Despite the importance of life history-production studies, other approaches, such as the effect of man-induce disturbances on the macrofauna, should be undertaken in these threatened environments.

Spark Plasma Sintering of Si3N4-based Ceramics : Sintering mechanism-Tailoring microstructure-Evaluationg properties

Spark Plasma Sintering (SPS) is a promising rapid consolidation technique that allows a better understanding and manipulating of sintering kinetics and therefore makes it possible to obtain Si3N4-based ceramics with tailored microstructures, consisting of grains with either equiaxed or elongated morphology. The presence of an extra liquid phase is necessary for forming tough interlocking microstructures in Yb/Y-stabilised α-sialon by HP. The liquid is introduced by a new method, namely by increasing the O/N ratio in the general formula RExSi12-(3x+n)Al3x+nOnN16-n while keeping the cation ratios of RE, Si and Al constant. Monophasic α-sialon ceramics with tailored microstructures, consisting of either fine equiaxed or elongated grains, have been obtained by using SPS, whether or not such an extra liquid phase is involved. The three processes, namely densification, phase transformation and grain growth, which usually occur simultaneously during conventional HP consolidation of Si3N4-based ceramics, have been precisely followed and separately investigated in the SPS process. The enhanced densification is attributed to the non-equilibrium nature of the liquid phase formed during heating. The dominating mechanism during densification is the enhanced grain boundary sliding accompanied by diffusion- and/or reaction-controlled processes. The rapid grain growth is ascribed to a dynamic ripening mechanism based on the formation of a liquid phase that is grossly out of equilibrium, which in turn generates an extra chemical driving force for mass transfer. Monophasic α-sialon ceramics with interlocking microstructures exhibit improved damage tolerance. Y/Yb- stabilised monophasic α-sialon ceramics containing approximately 3 vol% liquid with refined interlocking microstructures have excellent thermal-shock resistance, comparable to the best β-sialon ceramics with 20 vol% additional liquid phase prepared by HP. The obtained sialon ceramics with fine-grained microstructure show formidably improved superplasticity in the presence of an electric field. The compressive strain rate reaches the order of 10-2 s-1 at temperatures above 1500oC, that is, two orders of magnitude higher than that has been realised so far by any other conventional approaches. The high deformation rate recorded in this work opens up possibilities for making ceramic components with complex shapes through super-plastic forming.

Ni una más. International cooperation against gender-based discrimination: the femicide case in Ciudad Juárez, Chihuahua, Mexico

The femicide in Ciudad Juárez is a story made of extreme violence against women for different reasons, by different actors, under different circumstances, and following different behavioural patterns. All within a gender discrimination frame based on the idea that women are inferior, interchangeable and disposable according to the patriarchal hierarchy still present in Mexico, but strongly reinforced by a sort of conspiracy of silence provoked either by the high impunity rate, the governmental incompetence to solve the crimes, or the general indifference of the population. It is the story of hundreds of kidnapped, raped, in many cases tortured, and murdered young women in the border between Mexico and the United States. The murders first came into light in 1993 and up to now young women continue to “disappear” without any hope of bringing the perpetrators to justice, stopping impunity, convicting the assassins, and bringing justice to the families of the deceased girls and women. The main questions about femicide in Ciudad Juárez seem to be: why were they brutally assassinated?, why most of the crimes have not been solved yet?, why and how is Ciudad Juárez different from other border cities with the same characteristics?, which powers are behind those crimes in a city that implies mainly women as its labor force, and which has the lowest unemployment rate in the whole country? But there are also many other questions dealing more with the context, the Juarences’ lifestyles, the eventual hidden powers behind the crimes, the possible murderers’ reasons, the response of the local civil society, or the international community actions to fight against femicide there, among many other things, that are still waiting for an answer and that this paper will ‘narrate’ in order to provide a holistic panorama for the readers. But above all there is the need to remember that every single woman or girl assassinated there had a name, an identity, a family, a story to be told time after time and as many times as necessary, in order to avoid accepting these crimes just as statistics, as cold numbers that might make us forget the human tragedy that has been flagellating the city since 1993. We must remember as well that their deaths express gender oppression, the inequality of the relations between what is male and what is female, a manifestation of domination, terror, social extermination, patriarchal hegemony, social class and impunity. The city is the perfect mirror where all the contradictions of globalization get reflected. It is there where all the globalization evils are present and survive by sucking their women’s blood. It is a city where some concepts such as gender, migration and power are closely related with a negative connotation.

Enabling Blocks for Integrated CMOS UWB Transceivers

The last decades have seen an unrivaled growth and diffusion of mobile telecommunications. Several standards have been developed to this purposes, from GSM mobile phone communications to WLAN IEEE 802.11, providing different services for the the transmission of signals ranging from voice to high data rate digital communications and Digital Video Broadcasting (DVB). In this wide research and market field, this thesis focuses on Ultra Wideband (UWB) communications, an emerging technology for providing very high data rate transmissions over very short distances. In particular the presented research deals with the circuit design of enabling blocks for MB-OFDM UWB CMOS single-chip transceivers, namely the frequency synthesizer and the transmission mixer and power amplifier. First we discuss three different models for the simulation of chargepump phase-locked loops, namely the continuous time s-domain and discrete time z-domain approximations and the exact semi-analytical time-domain model. The limitations of the two approximated models are analyzed in terms of error in the computed settling time as a function of loop parameters, deriving practical conditions under which the different models are reliable for fast settling PLLs up to fourth order. Besides, a phase noise analysis method based upon the time-domain model is introduced and compared to the results obtained by means of the s-domain model. We compare the three models over the simulation of a fast switching PLL to be integrated in a frequency synthesizer for WiMedia MB-OFDM UWB systems. In the second part, the theoretical analysis is applied to the design of a 60mW 3.4 to 9.2GHz 12 Bands frequency synthesizer for MB-OFDM UWB based on two wide-band PLLs. The design is presented and discussed up to layout level. A test chip has been implemented in TSMC CMOS 90nm technology, measured data is provided. The functionality of the circuit is proved and specifications are met with state-of-the-art area occupation and power consumption. The last part of the thesis deals with the design of a transmission mixer and a power amplifier for MB-OFDM UWB band group 1. The design has been carried on up to layout level in ST Microlectronics 65nm CMOS technology. Main characteristics of the systems are the wideband behavior (1.6 GHz of bandwidth) and the constant behavior over process parameters, temperature and supply voltage thanks to the design of dedicated adaptive biasing circuits.

On the degradation mechanisms under the influence of pedological factors through the study of archeological bronze patina

This experimental thesis concerns the study of the long-term behaviour of ancient bronzes recently excavated from burial conditions. The scientific interest is to clarify the effect of soil parameters on the degradation mechanisms of ancient bronze alloy. The work took into consideration bronzes recovered from the archaeological sites in the region of Dobrudja, Romania. The first part of research work was dedicated to the characterization of bronze artefacts using non destructive (micro-FTIR, reflectance mode) and micro-destructive (based on sampling and analysis of a stratigraphical section by OM and SEM-EDX) methods. Burial soils were geologically classified and analyzed by chemical methods (pH, conductivity, anions content). Most of objects analyzed showed a coarse and inhomogeneous corroded structure, often made up of several corrosion layers. This has been explained by the silt nature of soils, which contain low amount of clay and are, therefore, quite accessible to water and air. The main cause of a high dissolution rate of bronze alloys is the alternate water saturation and instauration of the soil, for example on a seasonal scale. Moreover, due to the vicinity of the Black Sea, the detrimental effect of chlorine has been evidenced for few objects, which were affected by the bronze disease. A general classification of corrosion layers was achieved by comparing values of the ratio Cu/Sn in the alloy and in the patina. Decuprification is a general trend, and enrichment of copper within the corrosion layers, due to the formation of thick layers of cuprite (Cu2O), is pointed out as well. Uncommon corrosion products and degradation patterns were presented as well, and they are probably due to peculiar local conditions taking place during the burial time, such as anaerobic conditions or fluctuating environmental conditions. In order to acquire a better insight into the corrosion mechanisms, the second part of the thesis has regarded simulation experiments, which were conducted on commercial Cu-Sn alloys, whose composition resembles those of ancient artefacts one. Electrochemical measurements were conducted in natural electrolytes, such as solutions extracted from natural soil (sampled at the archaeological sites) and seawater. Cyclic potentiodynamic experiments allowed appreciating the mechanism of corrosion in both cases. Soil extract’s electrolyte has been evaluated being a non aggressive medium, while artificial solution prepared by increasing the concentration of anions caused the pitting corrosion of the alloy, which is demonstrated by optical observations. In particular, electrochemical impedance spectroscopy allows assessing qualitatively the nature of corroded structures formed in soil and seawater. A double-structured layer is proposed, which differ, in the two cases, for the nature of the internal passive layer, which result defectiveness and porous in case of seawater.

Spektroskopie und Ultraspurenanalyse von Plutonium mittels Resonanzionisations-Massenspektrometrie

Die Resonanzionisations-Massenspektrometrie (RIMS) ist sowohl für spektroskopische Untersuchungen seltener Isotope als auch für den Ultraspurennachweis langlebiger radioaktiver Elemente einsetzbar. Durch die mehrstufige resonante Anregung atomarer Energieniveaus mit anschließender Ionisation mit Laserlicht wird eine sehr hohe Elementselektivität und Ionisationseffizienz erreicht. Der nachfolgende massenselektive Ionennachweis liefert eine gute Isotopenselektivität zusammen mit einer effektiven Untergrundunterdrückung. Ein wichtiger Bestandteil der RIMS-Apparatur ist ein zuverlässig arbeitendes, leistungsstarkes Lasersystem für die Resonanzionisation. Im Rahmen dieser Arbeit wurde ein von einem hochrepetierenden Nd:YAG-Laser gepumptes, aus drei Titan-Saphir-Lasern bestehendes System fertig aufgebaut und in den Routinebetrieb überführt. Die Titan-Saphir-Laser liefern im Durchstimmbereich von 730 - 880 nm eine mittlere Leistung von bis zu 3 W pro Laser bei einer Linienbreite von 2 - 3 GHz. Sie lassen sich computergesteuert in ihren Wellenlängen durchstimmen. Die mittels Resonanzionisation erzeugten Ionen werden dann in einem Flugzeit-Massenspektrometer entsprechend ihrer Masse aufgetrennt und mit einem Kanalplattendetektor nachgewiesen.Als Voraussetzung für die isotopenselektive Ultraspurenanalyse von Plutonium wurden mit diesem Lasersystem die Isotopieverschiebungen eines effizienten, dreistufigen Anregungsschema für Plutonium bestimmt. Die Laserleistungen reichen zur vielfachen Sättigung der ersten beiden Anregungsschritte und zur zweifachen Sättigung des dritten Anregungsschritts aus.Außerdem wurden die Ionisationsenergien von Pu-239 und Pu-244 zur Untersuchung ihrer Isotopenabhängigkeit bestimmt. Die beiden Ionisationsenergien sind im Rahmen der erreichten Genauigkeit bei einem Meßwert von IP239-IP244 = 0,24(82) cm^-1 gleich.Die Nachweiseffizienz der RIMS-Apparatur für Plutonium wurde in Effizienzmessungen zu 10^-5 bestimmt. Durch die gute Untergrundunterdrückung ergab sich daraus eine Nachweisgrenze von 10^6 Atomen bei der Messung eines Plutoniumisotops. Die Bestimmung der Isotopenverhältnisse von Proben mit einer zertifizierten Isotopenzusammensetzung lieferte eine gute Übereinstimmung der Meßwerte mit den angegebenen Zusammensetzungen.Die RIMS-Apparatur wurde zur Bestimmung des Gehalts und der Isotopenzusammensetzung von Plutonium in Meerwasser- und Staubproben eingesetzt.Auf Grund der Isotopenzusammensetzung konnte gezeigt werden, daß das Plutonium bei den meisten Proben aus dem Fallout von oberirdischen Kernwaffentests stammte. Des weiteren wurde Plutonium in Urinproben bestimmt. Die Nachweisgrenzen lagen bei diesen Umweltproben bei 10^6 bis 10^7 Atomen Plutonium und damit um zwei Größenordnungen niedriger als die Nachweisgrenze für Pu-239 bei der alpha-Spektroskopie, der Standardmethode für den Plutoniumnachweis.

Analyse molekularer Mechanismen der Immundominanz MHC Klasse I-präsentierter Antigene bei Humaner Cytomegalovirus-Infektion

Das Humane Cytomegalovirus (HCMV) ist ein Erreger von großer klinischer Relevanz. Die HCMV-Infektion, die insbesondere bei immunsupprimierten Patienten mit hoher Morbidität und Mortalität assoziiert ist, wird vorwiegend durch CD8+-zytotoxische T-Lymphozyten (CTL) kontrolliert. Das Tegumentprotein pp65 und das immediate early 1-Protein (IE1) waren als die dominanten CTL-Antigene bekannt. Ziel dieser Arbeit war es, die zur Immundominanz des pp65 führenden molekularen Mechanismen aufzuklären und die Grundlagen für die Analyse der IE1-spezifischen Immunantwort zu erarbeiten. Durch Peptidimmunisierung HLA-A2-transgener Mäuse wurden hochaffine pp65-spezifische CTL-Klone generiert. Für die Generierung ähnlicher CTL-Klone gegen IE1 konnte erstmals ein konserviertes HLA-A2-bindendes Peptid identifiziert werden. Mit Hilfe der pp65-spezifischen CTL-Klone konnte gezeigt werden, dass das durch Viruspartikel in die Zelle eingebrachte pp65 die Erkennung infizierter Zellen durch CD8+-CTL vermittelt. Durch den Nachweis der außergewöhnlichen Stabilität von pp65 in der Zelle gelang es, eine hohe metabolische Umsatzrate als eine Ursache von Immundominanz auszuschließen. Dagegen hob die Blockierung des CRM1-vermittelten nukleären Exportweges durch Zugabe von Hemmstoffen oder Zutransfektion kompetitiver Inhibitoren die Erkennung des pp65 nahezu auf. Hiermit wurde erstmalig eine Abhängigkeit der Präsentation eines immundominanten nukleären Proteins vom nukleozytoplasmatischen Transport nachgewiesen. Die Erkenntnisse dieser Arbeit stellen die Grundlage für die detaillierte Analyse der Zusammenhänge zwischen nukleärem Export und Antigenpräsentation dar.

Elektrophysiologische Charakterisierung und PKC-vermittelte Regulation des humanen Transporters für basische Aminosäuren hCAT-1

ZusammenfassungDer humane kationische Aminosäure-Transporter hCAT-1 (CAT für cationic amino acid transporter) gehört zur Familie der Na+- und pH-unabhängigen Transporter für basische Aminosäuren (BAS). Die vorliegende Arbeit befasst sich mit unterschiedlichen Aspekten des hCAT-1-vermittelten Transportes, die in zwei Teilabschnitten behandelt werden. Im ersten Abschnitt wurden die Transporteigenschaften von hCAT-1-exprimierenden X. laevis-Oozyten mit Hilfe von elektrophysiologischen Methoden untersucht und mit denen der Isoformen hCAT-2A und -2B verglichen. Dabei zeigte sich, dass es durch die Expression von hCAT-2A und -2B in Oozyten zur Bildung eines BAS-Potentiales kommt, jedoch nicht durch die Expression von hCAT-1. Hierfür dürfte die hohe Transstimulierbarkeit des hCAT-1-Proteins verantwortlich sein. Obwohl das Membranpotential einer Zelle die Akkumulation von BAS durch die hCAT-Proteine beeinflusst, war bei sehr hohen extrazellulären BAS-Konzentrationen die Akkumulation durch hCAT-1 und -2B im Gegensatz zu hCAT-2A nicht vom Membranpotential abhängig, da unter diesen Bedingungen der Efflux limitierend wirkte. Mit Hilfe der voltage clamp-Methode wurden die L-Arginin-induzierten Maximalströme (Vmax) und die Leitfähigkeiten der hCAT-Proteine bestimmt. Die so ermittelten Vmax-Werte sind nur halb so groß wie die durch Flux-Studien bestimmten. Daher muss von einem Gegentransport an positiver Ladung (Substrat) ausgegangen werden. Weiterhin konnte gezeigt werden, dass die hCAT-Isoformen zwei unterschiedliche Leitfähigkeitszustände für BAS besitzen, die von der intrazellulären BAS-Konzentration abhängig sind. Eine Leitfähigkeitszunahme durch Zugabe von extrazellulärem L-Arginin konnte bei allen hCAT-Isoformen in depletierten Oozyten beobachtet werden. In BAS-beladenen Oozyten führte die Zugabe von L-Arginin dagegen zu keiner (hCAT-1 und hCAT-2B) bzw. zu einer geringen (hCAT-2A) Zunahme der Leitfähigkeit der Transporter. Im Substratgleichgewicht jedoch nahm die Leitfähigkeit der drei untersuchten hCAT-Isoformen in Abhängigkeit von der Substratkonzentration zu. Überraschenderweise wurden für die untersuchten hCAT-Isoformen Leck-Ströme in Abwesenheit von BAS nachgewiesen. An hCAT-2B-exprimierenden Oozyten wurde eine erhöhte Leitfähigkeit für K+-Ionen gezeigt. Die physiologische Bedeutung dieser Kanalfunktion ist jedoch noch völlig ungeklärt. Im zweiten Abschnitt wurde der Mechanismus der Proteinkinase C (PKC)-vermittelten Inhibition der hCAT-1-Transportaktivität untersucht. Hierfür wurden hCAT-1.EGFP-Konstrukte in Oozyten und in U373MG Glioblastom-Zellen exprimiert. Mit Hilfe konfokaler Mikroskopie und Western-Blot-Analysen von biotinylierten Zelloberflächen-Proteinen wurde gezeigt, dass die PKC-vermittelte Reduktion der hCAT-1-Transportaktivität auf einer Reduktion der hCAT-Expression an der Zelloberfläche beruht. Ähnliche Ergebnisse wurden auch mit dem endogen in humanen DLD-1 Kolonkarzinom-Zellen exprimierten hCAT-1 erzielt. Der PKC-Effekt war auch noch nach Entfernung der putativen PKC-Erkennungsstellen am hCAT-1-Protein vorhanden. Daher reguliert die PKC die hCAT-1-Transportaktivität vermutlich über einen indirekten Mechanismus, d. h. nicht über eine direkte Phosphorylierung des hCAT-1-Proteins. Die Veränderung der Zelloberflächenexpression stellt einen neuen Regulationsmechanismus für die CAT-Proteine dar, der erklären kann, warum sich Modifikationen in der CAT-Proteinexpression oft nicht in entsprechenden Veränderungen der Transportaktivität widerspiegeln.

Polymer controlled mineralization of zinc phosphate hydrates and applications in corrosion protection, catalysis and biomedicine

ZUSAMMENFASSUNG Die Tauglichkeit von Hybridmaterialien auf der Basis von Zinkphosphathydrat-Zementen zum Einsatz als korrosionshemmende anorganische Pigmente oder zur prothetischen und konservierenden Knochen- und Zahntherapie wird weltweit empirisch seit den neunziger Jahren intensiv erforscht. In der vorliegenden Arbeit wurden zuerst Referenzproben, d.h. alpha-und beta-Hopeite (Abk. a-,b-ZPT) dank eines hydrothermalen Kristallisationsverfahrens in wässerigem Milieu bei 20°C und 90°C hergestellt. Die Kristallstruktur beider Polymorphe des Zinkphosphattetrahydrats Zn3(PO4)2  4 H2O wurde komplett bestimmt. Einkristall-strukturanalyse zeigt, daß der Hauptunterschied zwischen der alpha-und beta-Form des Zinkphosphattetrahydrats in zwei verschiedenen Anordnungen der Wasserstoffbrücken liegt. Die entsprechenden drei- und zweidimensionalen Anordnungen der Wasserstoffbrücken der a-und b-ZPT induzieren jeweils unterschiedliches thermisches Verhalten beim Aufwärmen. Während die alpha-Form ihr Kristallwasser in zwei definierten Stufen verliert, erzeugt die beta-Form instabile Dehydratationsprodukt. Dieses entspricht zwei unabhängigen, aber nebeneinander ablaufenden Dehydratationsmechanismen: (i) bei niedrigen Heizraten einen zweidimensionalen Johnson-Mehl-Avrami (JMA) Mechanismus auf der (011) Ebene, der einerseits bevorzugt an Kristallkanten stattfindet und anderseits von existierenden Kristalldefekten auf Oberflächen gesteuert wird; (ii) bei hohen Heizraten einem zweidimensionalen Diffusionsmechanismus (D2), der zuerst auf der (101) Ebene und dann auf der (110) Ebene erfolgt. Durch die Betrachtung der ZPT Dehydratation als irreversibele heterogene Festkörperstufenreaktion wurde dank eines „ähnlichen Endprodukt“-Protokolls das Dehydratationsphasendiagramm aufgestellt. Es beschreibt die möglichen Zusammenhänge zwischen den verschiedenen Hydratationszuständen und weist auf die Existenz eines Übergangszustandes um 170°C (d.h. Reaktion b-ZPT  a-ZPT) hin. Daneben wurde auch ein gezieltes chemisches Ätzverfahren mit verdünnten H3PO4- und NH3 Lösungen angewendet, um die ersten Stufe des Herauslösens von Zinkphosphat genau zu untersuchen. Allerdings zeigen alpha- und beta-Hopeite charakteristische hexagonale und kubische Ätzgruben, die sich unter kristallographischer Kontrolle verbreitern. Eine zuverlässige Beschreibung der Oberfächenchemie und Topologie konnte nur durch AFM und FFM Experimente erfolgen. Gleichzeitig konnte in dieser Weise die Oberflächendefektdichte und-verteilung und die Volumenauflösungsrate von a-ZPT und b-ZPT bestimmt werden. Auf einem zweiten Weg wurde eine innovative Strategie zur Herstellung von basischen Zinkphosphatpigmenten erster und zweiter Generation (d.h. NaZnPO4  1H2O und Na2ZnPO4(OH)  2H2O) mit dem Einsatz von einerseits oberflächenmodifizierten Polystyrolatices (z.B. produziert durch ein Miniemulsionspolymerisationsverfahren) und anderseits von Dendrimeren auf der Basis von Polyamidoamid (PAMAM) beschritten. Die erhaltene Zeolithstruktur (ZPO) hat in Abhängigkeit von steigendem Natrium und Wassergehalt unterschiedliche kontrollierte Morphologie: hexagonal, würfelförmig, herzförmig, sechsarmige Sterne, lanzettenförmige Dendrite, usw. Zur quantitativen Evaluierung des Polymereinbaus in der Kristallstruktur wurden carboxylierte fluoreszenzmarkierte Latices eingesetzt. Es zeigt sich, daß Polymeradditive nicht nur das Wachstum bis zu 8 µm.min-1 reduzierten. Trotzdem scheint es auch als starker Nukleationsbeschleuniger zu wirken. Dank der Koordinationschemie (d.h. Bildung eines sechszentrigen Komplexes L-COO-Zn-PO4*H2O mit Ligandenaustausch) konnten zwei einfache Mechanismen zur Wirkung von Latexpartikeln bei der ZPO Kristallisation aufgezeigt werden: (i) ein Intrakorona- und (ii) ein Extrakorona-Keimbildungsmechanismus. Weiterhin wurde die Effizienz eines Kurzzeit- und Langzeitkorrosionschutzes durch maßgeschneiderte ZPO/ZPT Pigmente und kontrollierte Freisetzung von Phosphationen in zwei Näherungen des Auslösungsgleichgewichts abgeschätzt: (i) durch eine Auswaschungs-methode (thermodynamischer Prozess) und (ii) durch eine pH-Impulsmethode (kinetischer Prozess. Besonders deutlich wird der Ausflösungs-Fällungsmechanismus (d.h. der Metamorphismus). Die wesentliche Rolle den Natriumionen bei der Korrosionshemmung wird durch ein passendes zusammensetzungsabhängiges Auflösungsmodell (ZAAM) beschrieben, das mit dem Befund des Salzsprühteste und der Feuchtigkeitskammertests konsistent ist. Schließlich zeigt diese Arbeit das herausragende Potential funktionalisierter Latices (Polymer) bei der kontrollierten Mineralisation zur Herstellung maßgeschneiderter Zinkphosphat Materialien. Solche Hybridmaterialien werden dringend in der Entwicklung umweltfreundlicher Korrosionsschutzpigmente sowie in der Dentalmedizin benötigt.

Resonanzionisation zum Nachweis und zur Erzeugung radioaktiver Ionenstrahlen

Die resonante Laserionisation hat sich als ein universales Verfahren für eine Vielzahl von Anwendungen etabliert, die eine selektive Ionisation bei hoher Effizienz erfordern. Hierzu wurden zwei Lasersysteme mit unterschiedlichen Zielsetzungen und Schwerpunkten entwickelt und in dieser Arbeit angewendet. Im ersten Teil der Arbeit wird die Entwicklung der hochauflösenden Resonanzionisations-Massenspektrometrie zum Ultraspurennachweis von 41Ca vorgestellt. Hierzu wurden drei kontinuierliche Diodenlaser mit einem Quadrupolmassenspektrometer kombiniert. Bei einer Nachweiseffizienz von 1 × 10^−5 konnte eine Nachweisgrenze von 2 × 10^-13 41Ca/totCa erreicht werden. Das in den Routinebetrieb überführte Meßverfahren ermöglichte die Teilnahme an einem interdisziplinären Netzwerk zur Osteoporose-Forschung. In Vergleichsmessungen der Resonanzionisations-Massenspektrometrie mit allen derzeit existierenden Meßverfahren zum 41Ca-Ultraspurennachweis konnte eine sehr gute Übereinstimmung erzielt werden. Der zweite Teil der Arbeit beinhaltet die Adaption eines durchstimmbaren, hochrepetierenden Titan:Saphir-Lasersystem für den Einsatz an Laserionenquellen zur selektiven Erzeugung radioaktiver Ionenstrahlen. Das entwickelte Lasersystem ermöglicht eine effiziente, resonante Anregung des Großteils der Elemente im Periodensystem. Hierzu wurde eine kombinierte Frequenzverdopplungs- und Frequenzverdreifachungseinheit zur Erzeugung höherer Harmonischer aufgebaut. Die Anwendbarkeit eines solchen reinen Festkörper-Lasersystems wurde in zahlreichen off-line Testmessungen sowohl in Mainz als auch an den ISOL Einrichtungen am TRIUMF und ORNL gezeigt und führte zum ersten on-line Einsatz am TRIUMF.