Metallkomplexe mit sterisch anspruchsvollen mono- und bifunktionellen Triazenidoliganden

Monoanionische, stickstoffhaltige Chelatliganden sind sehr populär und werden oft als Baueinheiten zur Synthese von Metallkomplexen eingesetzt. Im Gegensatz zu den bekannten Amidinat- und β-Diketiminatliganden wurde den Triazeniden bisher weniger Aufmerksamkeit geschenkt. Dies liegt hauptsächlich daran, dass wenige, sterisch anspruchsvolle Vertreter dieser Gruppe bekannt waren. Mit der Synthese neuer biphenyl- und terphenylsubstituierter Triazenide sind diese stärker in den Fokus der Forschung gerückt. Durch die Sperrigkeit der Liganden werden unerwünschte Ligandenumverteilungsreaktionen unterdrückt und der Weg zu neuen Metallkomplexen mit bemerkenswerten Eigenschaften geebnet. Diese Arbeit beschäftigt sich mit Triazenidokomplexen der Alkalimetalle, des Magnesiums, des Zinks und des Aluminiums. Zusätzlich zu den monofunktionellen wurden bifunktionelle Triazene, welche aus einer Biphenylgruppe aufgebaut sind und zwei terphenylsubstituierte Triazengruppen tragen, synthetisiert und deren Funktion als Komplexliganden untersucht. Durch das hohe Volumen der Liganden konnten Metallkomplexe hergestellt werden, die bemerkenswerte strukturelle Eigenschaften aufweisen. So bilden beispielsweise alle dargestellten Verbindungen Kristalle, die aus monomeren Baueinheiten aufgebaut sind. Eine homoleptische Magnesiumverbindung mit zwei Triazenidliganden weist eine ungewöhnliche, planare Koordinationssphäre auf, eine Triazenidodiphenylaluminiumverbindung zeigt eine interessante Ausrichtung der Phenylgruppen, die auf π-Stapeleffekte zurückgeführt wird und die Alkalimetalltriazenide weisen sekundäre Metall-π-Aren-Wechselwirkungen auf, womit eine bessere koordinative Absättigung des Koordinationszentrums erreicht wird. Zusätzlich zur strukturellen Charakterisierung mittels Röntgendiffraktometrie wurden, wo es möglich war 1H und 13C NMR-Messungen durchgeführt, Schmelzpunkte bestimmt sowie IR- und UV-VIS-Spektren aufgenommen. Durch die hohe Dichte an aromatischen Systemen innerhalb der Verbindungen, ist es bei einer dreikernigen Zinktriazenidverbindung gelungen mittels 1H NMR-Messungen die starken Einflüsse des Ringstroms nachzuweisen. Außerdem wurden DFT-Berechnungen durchgeführt, um herauszufinden, wie sehr die räumliche Ausrichtung der Bi- bzw. Terphenylsubstituenten gegenüber der N3-Baugruppe der Triazenide die Verteilung der negativen Ladung innerhalb eines monoanionischen Triazenids und somit dessen Koordinationseigenschaften beeinflusst. Diese Effekte konnten durch experimentelle Ergebnisse unterstützt werden.

Aerobic biodegradation of chlorinated solvents and plastics in batch and continuous-flow bioreactors: process development, and identification of suitable chemical pre-Treatments

The purpose of the first part of the research activity was to develop an aerobic cometabolic process in packed bed reactors (PBR) to treat real groundwater contaminated by trichloroethylene (TCE) and 1,1,2,2-tetrachloroethane (TeCA). In an initial screening conducted in batch bioreactors, different groundwater samples from 5 wells of the contaminated site were fed with 5 growth substrates. The work led to the selection of butane as the best growth substrate, and to the development and characterization from the site’s indigenous biomass of a suspended-cell consortium capable to degrade TCE with a 90 % mineralization of the organic chlorine. A kinetic study conducted in batch and continuous flow PBRs and led to the identification of the best carrier. A kinetic study of butane and TCE biodegradation indicated that the attached-cell consortium is characterized by a lower TCE specific degredation rates and by a lower level of mutual butane-TCE inhibition. A 31 L bioreactor was designed and set up for upscaling the experiment. The second part of the research focused on the biodegradation of 4 polymers, with and with-out chemical pre-treatments: linear low density polyethylene (LLDPE), polyethylene (PP), polystyrene (PS) and polyvinyl chloride (PVC). Initially, the 4 polymers were subjected to different chemical pre-treatments: ozonation and UV/ozonation, in gaseous and aqueous phase. It was found that, for LLDPE and PP, the coupling UV and ozone in gas phase is the most effective way to oxidize the polymers and to generate carbonyl groups on the polymer surface. In further tests, the effect of chemical pretreatment on polyner biodegrability was studied. Gas-phase ozonated and virgin polymers were incubated aerobically with: (a) a pure strain, (b) a mixed culture of bacteria; and (c) a fungal culture, together with saccharose as a co-substrate.

Molekulardynamik-Simulationen supramolekularer Komplexe unter Einfluss einer externen Kraft

Supramolekulare Komplexe werden durch nichtkovalente Bindungen stabilisiert. Legt man eine externe Kraft an einen solchen Komplex an, ist es möglich, diese Bindungen zu öffnen. Anhand der dafür benötigten Kraft läßt sich die Stabilität des Komplexes bestimmen. Im Rahmen dieser Arbeit wurden zwei supramolekulare Komplexe, die unterschiedliche Arten von nichtkovalenten Bindungen enthalten, mit Hilfe von Molekulardynamik (MD) Simulationen untersucht. In beiden Fällen wurden die relevanten Bindungsstrukturen und deren Stabilität ermittelt.rnZum einen wurden zwei synthetische Calix[4]aren-Catenan-Dimersysteme betrachtet, in denen die beiden Monomere über Wasserstoffbrückenbindungen aneinander gebunden sind. Die Besonderheit dieser Komplexe ist, dass die Monomere aufgrund von verschlauften Alkylketten (Catenan-Struktur) nicht vollständig voneinander getrennt werden können. In Abhängigkeit der Länge derrnAlkylketten findet man für die beiden Komplexe eine unterschiedliche Zahl von relevanten Bindungsstrukturen (Zustände). Für ein System mit relativ kurzen Alkylketten findet man zwei Zustände, eine kompakte Struktur, die auch im Gleichgewicht beobachtet wird und eine gestreckte Struktur, die nur unter dem Einfluss der externen Kraft stabil ist. Verlängert man die Alkylketten,rnbeobachtet man einen weiteren Zustand, in dem das Dimer vollständig gestreckt ist und die Monomere eine größere Separation aufweisen.rnBei dem zweiten System, das untersucht wurde, handelte es sich um einen Carbohydrat-Kation-Carbohydrat Komplex, der für die Selbstadhäsion von Meeresschwämmen eine wichtige Rolle spielt. Experimentell ist bekannt, dass sich dieser Komplex zwar mit Calciumionen, nicht aber mit Magnesiumionen bildet. Im Rahmen dieser Arbeit wurde gezeigt, dass die wesentlichen Unterschiede der beiden Kationarten in Bezug auf die Komplexbildung auf den kleineren Ionenradius des Magnesiumions zurückzuführen sind. Aufgrund des kleineren Radius bindet ein solvatisiertes Magnesiumion die Hydrathülle stärker und die Komplexbindung wird kinetisch gehemmt. Zum anderen bindet im Magnesiumkomplex nur eines der beiden Carbohydrate direkt an das Kation.rnDas andere Carbohydrat bindet nur indirekt über ein Wassermolekül an das Kation. Da diese indirekte Bindung gegenüber einer direkten Bindung schwächer ist, weist der Magensiumkomplex eine geringere Stabilität auf als ein vergleichbarer Calciumkomplex.rnDes Weiteren wurde untersucht, inwieweit die Ergebnisse von MD Simulationen vom verwendeten Modell (Kraftfeld) abhängen. Allgemein ist bekannt, dass die Ergebnisse von Gleichgewichtssimulationen kraftfeldabhängig sind. Im Rahmen diese Arbeit konnte gezeigt werden, dass sich für Zugsimulationen, in denen eine externe Kraft an das System angelegt wird, eine ähnliche Kraftfeldabhängigkeit ergibt. Da sich die Unterschiede der Ergebnisse auf Unterschiede in den Gleichgewichtssimulationen zurückführen lassen, kann man annehmen, dass die externe Kraft keine zusätzliche Einschränkung in Bezug auf die Zuverlässigkeit der Kraftfelder darstellt.rnAbgesehen von den MD Simulationen wurde eine in der Literatur beschriebene Methode zur Analyse von Zweizustandssystemen unter dem Einfluss einer konstanten externen Kraft erweitert. Ein Komplex läßt sich als Zweizustandssystem beschreiben, wenn dieser zwei relevante Bindungsstrukturen aufweist. Wird an solch einen Komplex eine konstante Kraft angelegt, lassen sich Übergänge zwischen den beiden Zuständen beobachten. Ist das System weit entfernt vom Gleichgewicht, kann es problematisch sein, einen der beiden Übergänge vollständig aufzulösen. In diesen Fällen wird nun vorgeschlagen, die beiden Übergänge zu einem sogenannten Kreisübergang zusammen zu fassen und diese zu zählen. Bestimmt man die Zahl der Übergänge pro Zeit in Abhängigkeit der angelegten Kraft, können die Übergangsraten bestimmt werden. Um die Methode zu validieren wurden kinetische Monte-Carlo Simulationen durchgeführt. Es zeigt sich, dass schon mit relativ kleinen Datensätzen gute Ergebnisse erzielt werden können.

Monodromy calculations for some differential equations

In vielen Teilgebieten der Mathematik ist es w"{u}nschenswert, die Monodromiegruppe einer homogenen linearen Differenzialgleichung zu verstehen. Es sind nur wenige analytische Methoden zur Berechnung dieser Gruppe bekannt, daher entwickeln wir im ersten Teil dieser Arbeit eine numerische Methode zur Approximation ihrer Erzeuger.rnIm zweiten Abschnitt fassen wir die Grundlagen der Theorie der Uniformisierung Riemannscher Fl"achen und die der arithmetischen Fuchsschen Gruppen zusammen. Auss erdem erkl"aren wir, wie unsere numerische Methode bei der Bestimmung von uniformisierenden Differenzialgleichungen dienlich sein kann. F"ur arithmetische Fuchssche Gruppen mit zwei Erzeugern erhalten wir lokale Daten und freie Parameter von Lam'{e} Gleichungen, welche die zugeh"origen Riemannschen Fl"achen uniformisieren. rnIm dritten Teil geben wir einen kurzen Abriss zur homologischen Spiegelsymmetrie und f"uhren die $widehat{Gamma}$-Klasse ein. Wir erkl"aren wie diese genutzt werden kann, um eine Hodge-theoretische Version der Spiegelsymmetrie f"ur torische Varit"aten zu beweisen. Daraus gewinnen wir Vermutungen "uber die Monodromiegruppe $M$ von Picard-Fuchs Gleichungen von gewissen Familien $f:mathcal{X}rightarrow bbp^1$ von $n$-dimensionalen Calabi-Yau Variet"aten. Diese besagen erstens, dass bez"uglich einer nat"urlichen Basis die Monodromiematrizen in $M$ Eintr"age aus dem K"orper $bbq(zeta(2j+1)/(2 pi i)^{2j+1},j=1,ldots,lfloor (n-1)/2 rfloor)$ haben. Und zweitens, dass sich topologische Invarianten des Spiegelpartners einer generischen Faser von $f:mathcal{X}rightarrow bbp^1$ aus einem speziellen Element von $M$ rekonstruieren lassen. Schliess lich benutzen wir die im ersten Teil entwickelten Methoden zur Verifizierung dieser Vermutungen, vornehmlich in Hinblick auf Dimension drei. Dar"uber hinaus erstellen wir eine Liste von Kandidaten topologischer Invarianten von vermutlich existierenden dreidimensionalen Calabi-Yau Variet"aten mit $h^{1,1}=1$.

Valutazione del rischio chimico applicata in stabilimento di produzione di tessuti in resine di polivinilcloruro

L’elaborato affronta la definizione, il calcolo e l’espressione del rischio chimico in un ambiente di lavoro avendo, come oggetto di studio, un’azienda produttrice di fibre tessili e pelli sintetiche a partire da resine di Polivinilcloruro (PVC). Viene esposta la mappatura schematica degli ambienti di lavoro e la classificazione dei rischi presenti in "irrilevanti per la salute" o "non irrilevanti per la salute", come previsto dal modello di valutazione del rischio “Movarisc”. Sono descritte le successive indagini ambientali volte a verificare le concentrazioni di inquinanti nelle zone più critiche ed, infine, gli interventi migliorativi sia sulla linea di produzione che nelle procedure di lavoro.

Randomized trial comparing the i-gel™ and Magill tracheal tube with the single-use ILMA™ and ILMA™ tracheal tube for fibreoptic-guided intubation in anaesthetized patients with a predicted difficult airway

The i-gel™ is a single-use supraglottic airway device (SAD) that allows fibreoptic-guided tracheal intubation through the device. Until now, no prospective data for this procedure are available. Therefore, in a prospective randomized controlled trial, we evaluated fibreoptic-guided tracheal intubation with a standard Rüsch™ PVC tracheal tube (TT) through the i-gel™ compared with the single-use ILMA™ (sILMA™) TT through the sILMA™ in patients with a predicted difficult airway.

Randomized clinical trial of the i-gel™ and Magill tracheal tube or single-use ILMA™ and ILMA™ tracheal tube for blind intubation in anaesthetized patients with a predicted difficult airway

The single-use supraglottic airway device i-gel™ has been described in several case reports as a conduit for intubation, but no prospective data about success rates of blind intubation are available. Therefore, we performed this prospective randomized controlled trial to compare the success rate of blind tracheal intubation with a Magill PVC tube through the i-gel™ with intubation using an sILMA™ PVC tube through the single-use intubating laryngeal mask airway (sILMA™).

Diethylhexylphthalate extracted by typical newborn lipid emulsions from polyvinylchloride infusion systems causes significant changes in histology of rabbit

Background: Looking for a candidate substance inducing hepatobiliary dysfunction under parenteral nutrition (PN) in newborns, we recently discovered that newborn infusions extract large amounts of the plasticizer diethylhexylphthalate (DEHP) from commonly used polyvinylchloride (PVC) infusion lines. This plasticizer is well known to be genotoxic and teratogenic in animals and to cause changes in various organs and enzyme systems even in humans. The aim of this study was to examine the effect of DEHP, extracted in the same way and in the same amount as in newborns, on livers of young rabbits. Methods: Prepubertal rabbits received lipid emulsion through central IV lines continuously for 3 weeks either via PVC or polyethylene (PE) infusion systems. Livers were examined after 1 and 3 weeks by light and electron microscopy. Results: By light microscopy, hydropic degeneration, single-cell necrosis, fibrosis, and bile duct proliferation were observed more in the PVC group. Electron microscopy revealed multiple nuclear changes, clusters and atypical forms of peroxisomes, proliferation of smooth endoplasmic reticulum, increased deposition of lipofuscin, and a mild perisinusoidal fibrosis only in the PVC group. These changes, which are generally regarded as reaction upon a toxic stimulus, could be exclusively attributed to DEHP. Conclusions: This investigation proved that DEHP produces toxin-like changes in livers of young rabbits in the same dose, duration, and method of administration as in newborn infants. For this reason, it is likely that DEHP is the substance that causes hepatobiliary dysfunction in newborns under PN. Possible modes of action of DEHP are proposed.

Combined voltage and calcium epifluorescence imaging in vitro and in vivo reveals subthreshold and suprathreshold dynamics of mouse barrel cortex

Cortical dynamics can be imaged at high spatiotemporal resolution with voltage-sensitive dyes (VSDs) and calcium-sensitive dyes (CaSDs). We combined these two imaging techniques using epifluorescence optics together with whole cell recordings to measure the spatiotemporal dynamics of activity in the mouse somatosensory barrel cortex in vitro and in the supragranular layers in vivo. The two optical signals reported distinct aspects of cortical function. VSD fluorescence varied linearly with membrane potential and was dominated by subthreshold postsynaptic potentials, whereas the CaSD signal predominantly reflected local action potential firing. Combining VSDs and CaSDs allowed us to monitor the synaptic drive and the spiking activity of a given area at the same time in the same preparation. The spatial extent of the two dye signals was different, with VSD signals spreading further than CaSD signals, reflecting broad subthreshold and narrow suprathreshold receptive fields. Importantly, the signals from the dyes were differentially affected by pharmacological manipulations, stimulation strength, and depth of isoflurane anesthesia. Combined VSD and CaSD measurements can therefore be used to specify the temporal and spatial relationships between subthreshold and suprathreshold activity of the neocortex.

Access technique and its problems in parenteral nutrition - Guidelines on Parenteral Nutrition, Chapter 9

Catheter type, access technique, and the catheter position should be selected considering to the anticipated duration of PN aiming at the lowest complication risks (infectious and non-infectious). Long-term (>7-10 days) parenteral nutrition (PN) requires central venous access whereas for PN <3 weeks percutaneously inserted catheters and for PN >3 weeks subcutaneous tunnelled catheters or port systems are appropriate. CVC (central venous catheter) should be flushed with isotonic NaCl solution before and after PN application and during CVC occlusions. Strict indications are required for central venous access placement and the catheter should be removed as soon as possible if not required any more. Blood samples should not to be taken from the CVC. If catheter infection is suspected, peripheral blood-culture samples and culture samples from each catheter lumen should be taken simultaneously. Removal of the CVC should be carried out immediately if there are pronounced signs of local infection at the insertion site and/or clinical suspicion of catheter-induced sepsis. In case PN is indicated for a short period (max. 7-10 days), a peripheral venous access can be used if no hyperosmolar solutions (>800 mosm/L) or solutions with a high titration acidity or alkalinity are used. A peripheral venous catheter (PVC) can remain in situ for as long as it is clinically required unless there are signs of inflammation at the insertion site.

Idiopathic ventricular outflow tract arrhythmias from the great cardiac vein: Challenges and risks of catheter ablation

INTRODUCTION Catheter ablation for idiopathic ventricular arrhythmia is well established but epicardial origin, proximity to coronary arteries, and limited accessibility may complicate ablation from the venous system in particular from the great cardiac vein (GCV). METHODS Between April 2009 and October 2010 14 patients (56 ± 15 years; 9 male) out of a total group of 117 patients with idiopathic outflow tract tachycardias were included undergoing ablation for idiopathic VT or premature ventricular contractions (PVC) originating from GCV. All patients in whom the PVC arose from the GCV were subject to the study. In these patients angiography of the left coronary system was performed with the ablation catheter at the site of earliest activation. RESULTS Successful ablation was performed in 6/14 (43%) and long-term success was achieved in 5/14 (36%) patients. In 4/14 patients (28.6%) ablation was not performed. In another 4 patients (26.7%), ablation did not abolish the PVC/VT. In the majority, the anatomical proximity to the left coronary system prohibited effective RF application. In 3 patients RF application resulted in a coronary spasm with complete regression as revealed in repeat coronary angiography. CONCLUSION A relevant proportion idiopathic VT/PVC can safely be ablated from the GCV without significant permanent coronary artery stenosis after RF application. Our data furthermore demonstrate that damage to the coronary artery system is likely to be transient.

Increasing the dynamic range for the analysis of boron in PGAA

Prompt gamma activation analysis (PGAA) is especially sensitive for elements with high neutron-capture cross sections, like boron, which can be detected down to a level of ng/g. However, if it is a major component, the high count rate from its signal will distort the spectra, making the evaluation difficult. A lead attenuator was introduced in front of the HPGe-detector to reduce low-energy gamma radiation and specifically the boron gamma rays reaching the detector, whose thickness was found to be optimal at 10 mm. Detection efficiencies with and without the lead attenuator were compared, and it was shown that the dynamic range of the PGAA technique was significantly increased. The method was verified with the analyses of stoichiometric compounds: TiB2, NiB, PVC, Alborex, and Alborite.

The use of bougie-guided insertion of a laryngeal mask airway device in neonatal piglets after unexpected complications

After marked airway obstruction with laryngeal mask (LM) placement in neonate piglets, anatomical observations in cadavers revealed a large epiglottis advancing markedly over the soft palate. CT imaging in vivo confirmed that the LM pushes the epiglottis caudally thereby obstructing the larynx. As a new approach, in 20 piglets a flexible PVC bougie placed under laryngoscopy was used to guide the LM to the correct position at the larynx. Placement of the bougie was easy and the LM was positioned successfully in all piglets at first attempt. In 14 piglets, the epiglottis was positioned dorsal to the soft palate before LM insertion and had to be pushed downwards to advance the bougie. In case of failure of LM placement with potential airway obstruction, the use of a bougie to guide the LM over the epiglottis was simple, rapid, and improved the success rate without complication.