Bedeutung der synovialen Strukturqualität für die Ernährung des Chondrozyten

In dieser Arbeit wird eine Einteilung der degenerativen strukturellen Veränderungen der Synovialmembran vorgestellt. Anhand der Kriterien Fibrosierung des Stromas, Rückgang des Gefäßnetzes, Auftreten von Hyalinose und chondroider Metaplasie mit und ohne Nachweis von CPPD Kristallen wurden Präparate der Synovialmembran von 59 Patienten mit Nachweis degenerativer strukturellen Veränderungen in 4 Stadien eingeteilt. rnHyalinose (Stadium 3) konnte in den untersuchten Schnitten nur relativ selten beobachtet werden, so dass am ehesten von einem Vorstadium zur chondroiden Metaplasie auszugehen ist. rnDie Verteilung der Erkrankungsdauer und des Alters in den verschiedenen Stadien lassen darauf schließen, dass höhere Stadien mit höherem Alter und längerer Erkrankungsdauer korrelieren. rnAus der vorhandenen Literatur ergeben sich Hinweise, welche Faktoren zu der Entstehung der strukturellen Veränderungen beitragen können: rnAus dem Netzwerk der Zytokine scheinen TGF-beta und die BMP’s an der Zunahme der Fibrose und an der Entstehung chondroider Metaplasie beteiligt zu sein. Makrophagen scheinen dabei eine wichtige Rolle zu spielen. Dies weist darauf hin, dass entzündliche und strukturelle Veränderungen miteinander vernetzt sind. rnBei der Entstehung der chondroiden Metaplasie kommen zusätzlich mechanische Einflüsse in Form von zyklischen Kompressionen als Einflussfaktor in Frage. rnDie Regulierung der Angiogenese ist noch zu wenig verstanden, um den Gefäßrückgang bei fortgeschrittenen strukturellen Veränderungen zu erklären. Erklärungsansätze sind zum einen zunehmende mechanische Schädigung bei zunehmender Inkongruenz der Gelenkflächen. Zum anderen könnte eine beginnende chondroide Metaplasie mit Expression von Chondromodulin I eine entscheidende Rolle spielen. rnInsgesamt muss man davon ausgehen, dass die zunehmenden strukturellen Veränderungen die Ernährung des Knorpels erschweren. Dabei ist an erster Stelle der Rückgang des Gefäßnetzes zu nennen. Dies erschwert nicht nur die Versorgung mit Nährstoffen, sondern auch den Abtransport von Stoffwechselprodukten. Ab einem gewissen Punkt ist aber auch davon auszugehen, dass die Funktion der Deckzellschicht beeinträchtigt wird. Wenn die Konzentration der Hyaluronsäure in der Synovia dadurch sinkt, kann dies durch eine vermehrte Permeabilität der Synovialmembran zum verstärkten Ausstrom von Wasser aus der Gelenkhöhle führen. Durch ein Ödem des umliegenden Gewebes kann dadurch der Blutfluss im Bereich des Gelenks zusätzlich vermindert werden. rnAuch die zunehmende Fibrosierung der Synovialmembran kann einen Einfluss auf die Permeabilität der Synovialmembran haben. Ob und in welchen Stadien der Veränderungen das einen relevanten Einfluss für die Ernährung der Chondrozyten hat, ist noch unklar.rn

CPPD crystal deposition disease in patients with rheumatoid arthritis.

The aim of this study was to assess the frequency and the outcome of patients suffering from rheumatoid arthritis in which calcium pyrophosphate dihydrate (CPPD) crystal deposits were found to coexist in synovial fluid analysis. Such association was more frequent than previously believed with CPPD crystals found in 25.8% of 93 patients with rheumatoid arthritis. As a group, a trend toward a worse outcome was suggested by more frequent prostheses of the lower limb.

Funktionale dreidimensionale Photonische Kristalle aus Polymerlatizes

In dieser Arbeit wurden dreidimensionale, funktionalephotonische Kristalle aus monodispersen, getrocknetenPolymerlatizes hergestellt. Diese sollten photonischeBandlücken im sichtbaren Bereich des elektromagnetischenSpektrums aufweisen. Dafür wurden hoch monodispersePolymerlatizes mit Größen von 200 bis 2300 nm synthetisiertund kristallisiert.Die Synthese der Polymerpartikel wurde in dieser Arbeithauptsächlich mit der emulgatorfreien Emulsionspolymerisation durchgeführt. Es wurdenverschiedenste Polymethacrylate hergestellt, die sich inTemperaturstabilität, Brechungsindex undLösemittelbeständigkeit unterscheiden. Wie systematischeStudien zeigten, konnte die Partikelgröße über eineuniverselle Gerade durch die Polymerisationsparameter imVoraus eingestellt werden. Für die Kristallisation der Partikel wurden mehrereVerfahren untersucht. Es stellte sich heraus, dassKolloidkristallfilme aus der Kristallisation im vertikalenMeniskus die beste Qualität aufweisen. Dies wurde durchoptische Charakterisierungen der Kolloidkristalle bestätigt.Für die Herstellung funktionaler photonischer Kristalle mitunterschiedlichen Architekturen wurden prä- undpostkristalline Strukturierungsmethoden wurden verwendet.Durch das Füllen der Hohlräume der Kolloidkristalle undanschließender Entfernung des Polymers wurden photonischeKristalle mit hohem Brechungsindexkontrast erhalten. Mit dem Einbau von Fluoreszenzfarbstoffen konnte eineräumliche Kontrolle der spontanen Emission erreicht werden. Durch den Einsatz unterschiedlicher Vernetzer undfluorierter Seitenketten wurden Polymerpartikelsynthetisiert, die bis zur Zersetzungstemperatur formstabilund gleichzeitig lösungsmittelresistent sind. DerenKristalle sind für den Einsatz als Effektpigmente inindustriellen Klarlacken geeignet.

Strukturfaktoren, Modenkopplungsgleichungen und Glasübergang molekularer Kristalle

In dieser Arbeit wird der Orientierungsglasübergang ungeordneter, molekularer Kristalle untersucht. Die theoretische Behandlung ist durch die Anisotropie der Einteilchen-Verteilungsfunktion und der Paarfunktionen erschwert. Nimmt man ein starres Gitter, wird der reziproke Raum im Gegenzug auf die 1. Brillouin-Zone eingeschränkt. Der Orientierungsglasübergang wird im Rahmen der Modenkopplungsgleichungen studiert, die dazu hergeleitet werden. Als Modell dienen harte Rotationsellipsoide auf einem starren sc Gitter. Zur Berechnung der statischen tensoriellen Strukturfaktoren wird die Ornstein-Zernike(OZ)-Gleichung molekularer Kristalle abgeleitet und selbstkonsistent zusammen mit der von molekularen Flüssigkeiten übernommenen Percus-Yevick(PY)-Näherung gelöst. Parallel dazu werden die Strukturfaktoren durch MC-Simulationen ermittelt. Die OZ-Gleichung molekularer Kristalle ähnelt der von Flüssigkeiten, direkte und totale Korrelationsfunktion kommen jedoch wegen des starren Gitters nur ohne Konstantanteile in den Winkelvariablen vor, im Gegensatz zur PY-Näherung. Die Anisotropie bringt außerdem einen nichttrivialen Zusatzfaktor. OZ/PY-Strukturfaktoren und MC-Ergebnisse stimmen gut überein. Bei den Matrixelementen der Dichte-Dichte-Korrelationsfunktion gibt es drei Hauptverläufe: oszillatorisch, monoton und unregelmäßig abfallend. Oszillationen gehören zu alternierenden Dichtefluktuationen, führen zu Maxima der Strukturfaktoren am Zonenrand und kommen bei oblaten und genügend breiten prolaten, schwächer auch bei dünnen, nicht zu langen prolaten Ellipsoiden vor. Der exponentielle monotone Abfall kommt bei allen Ellipsoiden vor und führt zu Maxima der Strukturfaktoren in der Zonenmitte, was die Tendenz zu nematischer Ordnung zeigt. Die OZ/PY-Theorie ist durch divergierende Maxima der Strukturfaktoren begrenzt. Bei den Modenkopplungsgleichungen molekularer Kristalle zeigt sich eine große Ähnlichkeit mit denen molekularer Flüssigkeiten, jedoch spielen auf einem starrem Gitter nur die Matrixelemente mit l,l' > 0 eine Rolle und es finden Umklapps von reziproken Vektoren statt. Die Anisotropie bringt auch hier nichtkonstante Zusatzfaktoren ins Spiel. Bis auf flache oblate Ellipsoide wird die Modenkopplungs-Glaslinie von der Divergenz der Strukturfaktoren bestimmt. Für sehr lange Ellipsoide müssen die Strukturfaktoren zur Divergenz hin extrapoliert werden. Daher treibt nicht der Orientierungskäfigeffekt den Glasübergang, sondern Fluktuationen an einer Phasengrenze. Nahe der Kugelform ist keine zuverlässige Glasline festlegbar. Die eingefrorenen kritischen Dichte-Dichte-Korrelatoren haben nur in wenigen Fällen die Oszillationen der statischen Korrelatoren. Der monotone Abfall bleibt dagegen für lange Zeiten meist erhalten. Folglich haben die kritischen Modenkopplungs-Nichtergodizitätsparameter abgeschwächte Maxima in der Zonenmitte, während die Maxima am Zonenrand meist verschwunden sind. Die normierten Nichtergodizitätsparameter zeigen eine Fülle von Verläufen, besonders tiefer im Glas.

Neuere Untersuchungen uber die flussigen Kristalle.

Thesis (doctoral)--Universitat Marburg.

Punção Acidental da Dura - Considerações Teóricas. Proposta de Revisão de Protocolo

A punção acidental da dura-mater (PD) é uma complicação ocasional na realização do bloqueio epidural. A sua incidência pode chegar aos 4,4%, sendo as grávidas um grupo de risco pela idade, alterações fisiológicas e anatómicas da gravidez. O sintoma mais frequente é a cefaleia (Cefaleia pós-punção da dura – CPPD), que tem como principal característica ser postural, melhorar com o decúbito e a compressão abdominal. Esta pode ser incapacitante, privando a mãe do contacto com o bebé e impossibilitando-a na prestação de cuidados. Além da cefaleia, a punção da dura pode apresentar-se com outros sintomas tais como náuseas, fotofobia, rigidez cervical e tonturas. Estes sintomas (meníngeos e tentoriais) são associados a tracção de estruturas. Neste artigo são abordados o quadro clínico, as medidas profilácticas e de tratamento. É feita uma proposta de revisão do protocolo de actuação perante um quadro de punção acidental da Dura.

Acute flare induced by the calcific tendonitis of the rotator cuff: inhibition of IL-1 a potential therapeutic target?

Introduction: Calcific tendonitis of rotator cuff is observed on plainradiographs in 10% of adults, but remains asymptomatic in half thesecases. Sometimes, these calcifications induce acute flares withmassive inflammation similar to gout or CPPD crisis. Analgesics/anti-inflammatory medications are usually not sufficient to controlssymptoms in these situations. Local steroid infiltration with or withoutremoval of the calcific deposition with a needle aspiration may beuseful. A new approach could be IL-1 inhibitors. Indeed, basic calciumphosphate crystals are capable of stimulating the release of activeIL-1β in vitro. These crystals trigger IL-1β release, in an analogousmanner to MSU crystals in acute gout, suggesting that IL-1β blockademay be clinically useful.Case presentation: This report describes a 70-year old woman withacute rest pain of the right shoulder since 48 hours. On examination,we found massive limitations of active and passive movements. Thepatient evaluated, on the visual scale, her symptoms at 10/10 the nightand 5/10 the day. The radiography and showed a rounded, 8 mmcalcification in the subscapularis tendon. The ultrasound aspectrevealed a heterogeneous calcification partially non solid, surroundedby massive inflammation on Doppler. C-reactive protein anderythrocyte sedimentation rate were high (74 mg/ml, 54 mm/hour).The patient received subcutaneous injections of anakinra: 100 mgdaily for 3 days (D1-D3). We evaluated the patient in our consult at dayD1, D2, D3, D7, D16 and by phone at D70.This treatment rapidly relieved the inflammatory symptoms (within afew hours with no relapse). The mobility of the shoulder, the biologicsparameters improved and the size of the calcification as well thedegree of inflammation regressed on ultrasound after 3 days.Conclusion: This is the first report of a woman with an acute flareinduced by calcific tendonitis who received anakinra. IL-1 inhibitionmay be a therapeutic target in calcific tendonitis. To analyse thisresponse more precisely and elaborate definitive conclusions, aprospective pilot study is on-going in our ambulatory institute.

Imaging of tophaceous gout: computed tomography provides specific images compared with magnetic resonance imaging and ultrasonography.

OBJECTIVE: To determine the usefulness of computed tomography (CT), magnetic resonance imaging (MRI), and Doppler ultrasonography (US) in providing specific images of gouty tophi. METHODS: Four male patients with chronic gout with tophi affecting the knee joints (three cases) or the olecranon processes of the elbows (one case) were assessed. Crystallographic analyses of the synovial fluid or tissue aspirates of the areas of interest were made with polarising light microscopy, alizarin red staining, and x ray diffraction. CT was performed with a GE scanner, MR imaging was obtained with a 1.5 T Magneton (Siemens), and ultrasonography with colour Doppler was carried out by standard technique. RESULTS: Crystallographic analyses showed monosodium urate (MSU) crystals in the specimens of the four patients; hydroxyapatite and calcium pyrophosphate dihydrate (CPPD) crystals were not found. A diffuse soft tissue thickening was seen on plain radiographs but no calcifications or ossifications of the tophi. CT disclosed lesions containing round and oval opacities, with a mean density of about 160 Hounsfield units (HU). With MRI, lesions were of low to intermediate signal intensity on T(1) and T(2) weighting. After contrast injection in two cases, enhancement of the tophus was seen in one. Colour Doppler US showed the tophi to be hypoechogenic with peripheral increase of the blood flow in three cases. CONCLUSION: The MR and colour Doppler US images showed the tophi as masses surrounded by a hypervascular area, which cannot be considered as specific for gout. But on CT images, masses of about 160 HU density were clearly seen, which correspond to MSU crystal deposits.

The cervical spine in calcium pyrophosphate dihydrate deposition disease. A prevalent case-control study.

OBJECTIVE: To test the hypothesis that calcium pyrophosphate dihydrate (CPPD) deposition disease is a risk factor for neck pain. METHODS: A prevalent case-control study was conducted to assess cervical calcifications and neck pain between patients with and without known peripheral CPPD deposition disease. CPPD cases were included if diagnosed with CPPD deposition disease of peripheral joints, and excluded if their chief complaint was neck pain. Controls were randomly selected among consecutive patients, hospitalized for conditions unrelated to CPPD deposition disease or neck pain, and matched to CPPD cases by age and sex. Cervical calcifications were assessed by lateral cervical radiographs and computed tomography scans of the upper cervical spine; neck pain and cervical function were appraised by a validated questionnaire. RESULTS: Cervical calcifications were found in 24 out of 35 patients (69%) in the CPPD group compared to 4 out of 35 patients (11%) in the control group (p < 0.001). Patients with CPPD deposition disease reported significantly more neck pain and discomfort than controls (p < 0.001), and were 5 times more likely to report any neck pain (odds ratio 5.5; 95% confidence interval: 1.9, 21.9). Among male patients, more extensive cervical calcified deposits correlated with more severe neck pain (rs = 0.58, p = 0.03). CONCLUSION: These results suggest that CPPD deposition disease frequently involves the cervical spine and may be associated with the development of neck pain.

A pilot study of the efficacy of IL1 blockade by anakinra in acute calcific periarthritis of the rotator cuff

Background/Purpose: Calcific periarthritis of rotator cuff can induce acute and severe shoulder pain and is accompnied by signs of acute inflammation. The calcific deposits are composed of calcium phosphate crystals such as hydroxyapatite or basic calcium phosphate. These crystals stimulate the production and release of IL1b from macrophages, in an analogous manner to MSU and CPPD crystals. As IL1 blockade is effective in reducing signs and symptoms of inflammation in acute gout, we performed a pilot study to study if it is also effective in calcific periarthritis Methods: 5 consecutive patients were included (mean age: 62, 3 females, 2 males) between March 2011 and March 2012. Symptoms of acute shoulder pain at rest had to be present for _7 days before inclusion, associated with limitation of shoulder mobility and the presence on calcification in the rotator cuff by conventional radiography. None of the patients had responded to at least 48 hours of high doses of NSAIDs. Exclusion criteria included no corticosteroid therapy in the last 2 weeks and the exclusion of other rheumatologic or infectious diseases- .Clinical evaluation consisted of patient assessment of pain (total, rest and activity) by VAS (100mm scale) at days 0, 1, 3, 15, 42 and clinical examination of shoulder mobility at days 0, 3, 15. ESR and CRP were measured at days 0, 3. Plain radiographs were performed at days 0 and 15 and an ultrasound examination (including Doppler) was performed at days 0, 3, 15. Anakinra 100mg daily was administered for 3 consecutive days after the first evaluation (day 0). Rescue analgesics were allowed and recorded. Results: At inclusion, all patients had severe shoulder pain: mean (SD) VAS day pain of 72mm (_25mm), mean VAS night pain of 96 (_ 5) and impaired shoulder mobility. CRP was elevated in all of them (mean of 3X). Treatment with anakinra lead to rapid relief of pain in all patients, starting already on the first night following the first injection. The reduction of VAS pain was particularly striking for rest pain: mean (SD) VAS of 4mm (_ 5) at day 1 and this response was maintained for the 5 patients at the end of the three injections without any need of rescue medication. Mean rest VAS was 6 (_8) at day 3. The effect on day pain was less spectacular: mean (SD) VAS at D1 of 30 (_ 18), at D3 of 27 (_ 11). Shoulder mobility also improved and the CRP normalized in 4 of 5 patients at day 3. At day 42, 4 of 5 the patients were still totally asymptomatic. On X rays and US, the calcifications were reduced in size: mean maximal diameter of 21 mm at day 0 to 12 mm at day 15, but did not disappear in any patient. The main change on US was a significant and rapid (at day 3) reduction of Doppler activity around the calcification. Conclusion: This pilot open study suggests that IL-1_ inhibition may be an interesting therapeutic approach in acute calcific periarthritis, especially in patients who have not responded adequately to NSAIDs. The effect on pain seems to be more rapid (within a few hours) than steroid injection although a randomized controlled study needs to be performed to confirm this observation.

Einsatz nicht-steroidaler Antirheumatika bei akuter Gicht [Use of non-steroidal antirheumatic drugs in acute gout]

Hintergrund : Ein akuter Gichtanfall entsteht durchdas Ausfällen von Mononatriumkristallenaus der Synovialflüssigkeit unddie dadurch bedingte Entzündung einesoder mehrerer Gelenke.Mitunter kommt es auch zur Bildung der Kristalle direkt im Gewebe. Das Erscheinungsbild der Gichterkrankung umfasst neben akuten Gichtanfällen die asymptomatische Hyperurikämie und chronische Gicht-Arthritis; extraartikulär kann sich eine Uratnephropathie bzw. Urolithiasis ausbilden. Bei akuten Gichtanfällen kommen die klassischen NSAR (z.B. Diclofenac) sowie die selektiven Cyclooxygenase-2-Hemmer (COX-2-Hemmer oder Coxibe) zum Einsatz. Beide Substanzgruppen scheinen das gleiche Risikoprofil und klinische Effektivität zu besitzen. Der Einsatz sollte kurzzeitig in maximal möglicher Dosierung erfolgen. Bei komorbiden Patienten z.B. mit kardiovaskulären Erkrankungen, Niereninsuffizienz, Status nach gastrointestinalem Ulkus oder Blutung ist der Einsatz von NSAR eingeschränkt. Bisher wurde der Nutzen und die Sicherheit von klassischen NSAR und COX-2-Hemmer in der Behandlung von akuten Gichtanfällen nicht systematisch untersucht.

Simulation on the process of fatigue crack initiation in a martensitic stainless steel

Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit der Computersimulation des Rissinitiierungsprozesses für einen martensitischen Stahl, der der niederzyklischen Ermüdung unterworfen wurde. Wie auf der Probenoberfläche beobachtet wurde, sind die Initiierung und das frühe Wachstum dieser Mikrorisse in hohem Grade von der Mikrostruktur abhängig. Diese Tatsache wurde in mesoskopischen Schädigungsmodellen beschrieben, wobei die Körner als einzelne Kristalle mit anisotropem Materialverhalten modelliert wurden. Das repräsentative Volumenelement (RVE), das durch einen Voronoi-Zerlegung erzeugt wurde, wurde benutzt, um die Mikrostruktur des polykristallinen Materials zu simulieren. Spannungsverteilungen wurden mit Hilfe der Finiten-Elemente-Methode mit elastischen und elastoplastischen Materialeigenschaften analysiert. Dazu wurde die Simulation zunächst an zweidimensionalen Modellen durchgeführt. Ferner wurde ein vereinfachtes dreidimensionales RVE hinsichtlich des sowohl dreidimensionalen Gleitsystems als auch Spannungszustandes verwendet. Die kontinuierliche Rissinitiierung wurde simuliert, indem der Risspfad innerhalb jedes Kornes definiert wurde. Die Zyklenanzahl bis zur Rissinitiierung wurde auf Grundlage der Tanaka-Mura- und Chan-Gleichungen ermittelt. Die Simulation lässt auf die Flächendichten der einsegmentige Risse in Relation zur Zyklenanzahl schließen. Die Resultate wurden mit experimentellen Daten verglichen. Für alle Belastungsdehnungen sind die Simulationsergebnisse mit denen der experimentellen Daten vergleichbar.

Experimental investigation into the effect of stress on dissolution and growth of very soluble brittle salts in aqueous solution

Das Studium der Auflösungs- und Wachstumsprozesse an Feststoff-Flüssigkeits-Grenzflächen unter nicht-hydrostatischen Beanspruchungen ist wesentlich für das Verständnis von Defor-mationsprozessen, die in der Erde ablaufen. Unter diesen genannten Prozessen gehört die Drucklösung zu den wichtigsten duktilen Deformationsprozessen, von der Diagenese bishin zur niedrig- bis mittelgradigen metamorphen Bedingungen. Bisher ist allerdings wenig darüber bekannt, welche mechanischen, physikalischen oder chemischen Potentialenergie-Gradienten die Drucklösung steuern. I.a. wird angenommen, daß die Drucklösung durch Un-terschiede kristallplastischer Verformungsenergien oder aber durch Unterschiede der Normal-beanspruchung an Korngrenzen gesteuert wird. Unterschiede der elastischen Verformungs-energien werden dabei allerdings als zu gering erachtet, um einen signifikanten Beitrag zu leisten. Aus diesem Grund werden sie als mögliche treibende Kräfte für die Drucklösung vernachlässigt. Andererseits haben neue experimentelle und theoretische Untersuchungen gezeigt, daß die elastische Verformung in der Tat einen starken Einfluß auf Lösungs- und Wachstumsmechanismen von Kristallen in einer Lösung haben kann. Da die in der Erdkruste vorherrschenden Deformationsmechanismen überwiegend im elastischen Verformungsbereich der Gesteine ablaufen, ist es sehr wichtig, das Verständnis für die Effekte, die die elastische Verformung verursacht, zu erweitern, und ihre Rolle während der Deformation durch Drucklösung zu definieren. Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit Experimenten, bei denen der Effekt der mechanisch kompressiven Beanspruchung auf Lösungs- und Wachstumsprozesse von Einzelkristallen unterschiedlicher, sehr gut löslicher, elastisch/spröder Salze untersucht wurde. Diese Salze wurden als Analoga gesteinsbildender Minerale wie Quarz und Calcit ausgewählt. Der Einfluß von Stress auf die Ausbildung der Oberflächenmikrostrukturen in einer untersättigten Lösung wurde an Kaliumalaun untersucht.Lösungsrillen (20 – 40 µm breit, 10 – 40 µm tief und 20 – 80 µm Abstand) entwickelten sich in den Bereichen, in denen die Beanspruchung im Kristall am größten war. Sie verschwanden wieder, sobald der Kristall entlastet wurde. Diese Rillen entwickelten sich parallel zu niedrig indizierten kristallographischen Richtungen und sub-perpendikular zu den Trajektorien, die der maximalen, lokalen kompressiven Beanspruchung entsprachen. Die Größe der Lösungsrillen hing von der lokalen Oberflächenbeanspruchung, der Oberflächenenergie und dem Untersättigungsgrad der wässrigen Lösung ab. Die mikrostrukturelle Entwicklung der Kristalloberflächen stimmte gut mit den theoretischen Vorhersagen überein, die auf den Modellen von Heidug & Leroy (1994) und Leroy & Heidug (1994) basieren. Der Einfluß der Beanspruchung auf die Auflösungsrate wurde an Natriumchlorat-Einzelkristallen untersucht. Dabei wurde herausgefunden, daß sich gestresste Kristalle schneller lösen als Kristalle, auf die keine Beanspruchung einwirkt. Der experimentell beobachtete Anstieg der Auflösungsrate der gestressten Kristalle war ein bis zwei Größenordnungen höher als theoretisch erwartet. Die Auflösungsrate stieg linear mit dem Stress an, und der Anstieg war um so größer, je stärker die Lösung untersättigt war. Außerdem wurde der Effekt der Bean-spruchung auf das Kristallwachstum an Kaliumalaun- und Kaliumdihydrogenphosphat-Ein-zelkristallen untersucht. Die Wachstumsrate der Flächen {100} und {110} von Kalium-alaun war bei Beanspruchung stark reduziert. Für all diese Ergebnisse spielte die Oberflächenrauhigkeit der Kristalle eine Schlüsselrolle, indem sie eine nicht-homogene Stressverteilung auf der Kristalloberfläche verursachte. Die Resultate zeigen, daß die elastische Verformung eine signifikante Rolle während der Drucklösung spielen kann, und eine signifikante Deformation in der oberen Kruste verursachen kann, bei Beanspruchungen, die geringer sind, als gemeinhin angenommen wird. Somit folgt, daß die elastische Bean-spruchung berücksichtigt werden muß, wenn mikrophysikalische Deformationsmodelle entwickelt werden sollen.

Mica fish in mylonites

Mögliche Verformungsmechanismen, die zu den verschiedenen Glimmer- und Mineralfischen führen, sind: intrakristalline Verformung, Kristallrotation, Biegung und Faltung, Drucklösung in Kombination mit Ausfällung und dynamische Rekristallisation oder Mechanismen, die ein großes Mineral in mehrere kleine, fischförmige Kristalle aufspalten.Experimente mit ein neues Verformungsgerät und Objekten in zwei verschiedenen Matrixmaterialien werden beschrieben. Das eine ist PDMS, (Newtonianisch viskoses Polymer), und das andere Tapioca Perlen (Mohr-Couloumb Verhalten). Die Rotation von fischförmigen Objekten in PDMS stimmt mit der theoretischen Rotationsrate für ellipsenförmige Objekte in einem Newtonianischen Material überein. In einer Matrix von Tapioca Perlen nehmen die Objekte eine stabile Lage ein. Diese Orientierung ist vergleichbar mit der von Glimmerfischen. Die Verformung in der Matrix von Tapioca Perlen ist konzentriert auf dünne Scherzonen. Diese Ergebnisse implizieren, daß die Verformung in natürlichen Gesteinen auch in dünnen Scherzonen konzentriert ist.Computersimulationen werden beschrieben, mit denen der Einfluß der Eigenschaften einer Matrix auf die Rotation von Objekten und Verteilung von Deformation untersucht wird.Mit diesen Experimenten wird gezeigt, daß die Orientierung von Glimmerfischen nicht mit Verformung in einem nicht-linearen viskosen Material erklärt werden kann. Eine solche nicht-lineare Rheologie wird im Allgemeinen für die Erdkurste angenommen. Die stabile Orientierung eines Objektes kann mit weicheren Lagen in der Matrix erklärt werden.

Kristallisation von Zinkoxid in Gegenwart funktionalisierter Oberflächen

In dieser Arbeit wurde Kristallisation von Zinkoxid auf funktionalisierten Oberflächen unter drei Gesichtspunkten untersucht. Es wurden feste Substrate in einer Kombination aus lithographischen Verfahren und der Selbstorganisation von Molekülen chemisch bemustert, d.h. mit einem Muster aus verschiedenen funktionellen Gruppen versehen. Untersucht wurden zum einen Goldoberflächen, die mit Mustern aus COOH? und CF3-terminierten Alkanthiolen beschichtet worden waren.Keimbildung und Kristallwachstum erfolgen selektiv auf den hydrophoben (CF3-)-Flächen. Nach 90 Minuten Reaktionszeit sind einzelne Kristalle (hexagonale Prismen) von ca. 2 µm Länge und einem Durchmesser von 50-100 nm mit ihrer c-Achse senkrecht zum Substrat aufgewachsen. Ein ähnliches Bild zeigt sich bei den silanisierten Si-Wafern. Auch hier wachsen die Kristalle ausschließlich auf den hydrophoberen Flächen mit ihrer c-Achse senkrecht zum Substrat. Ihre durchschnittliche Höhe beträgt 4 µm, ihr Durchmesser ca. 500 nm. Auf Goldelektrodenoberflächen wurde die Abscheidung von Zinkoxid aus Zinknitratlösung in Gegenwart von verschiedenen Polymeren zeitaufgelöst untersucht. Besonderes Interesse galt dabei sehr kurzen Reaktionszeiten, die bei der Fällung aus Lösung nicht zugänglich sind. Nach 30 Sekunden haben sich in allen Fällen geschlossene polykristalline ZnO-Filme gebildet, in denen mit der Röntgenbeugung kein weiterer Stoff nachweisbar ist. Dabei ist die Strom-Zeit-Charakteristik zunächst von der Diffusion der Nitrationen zur Elektrode dominiert, mit Überschreiten der kritischen Konzentration an Hydroxylionen, die bei der Reduktion des Nitrats entstehen, setzt die Kristallisation ein und beschleunigt die Elektrodenreaktion. Bereits nach kurzer Zeit stellt sich dann die Stromdichte auf einen nahezu konstanten Wert ein und das System befindet sich in einem quasi-stationären Zustand, d.h. das Wachstum erfolgt linear. Polymere üben einen drastischen Einfluß auf die Morphologie der Filme aus, indem sie die Wachstumsart der Kristallite verändern, was man nach Abzug des Diffusionsanteils der Stromdichte, aus der verbleibenden Kurve abliest, wenn man sie durch eine Avrami-Kinetik anpaßt. So ermittelt man, daß die Kristallite in Gegenwart der Polymere mit Methacrylsäuregruppen kugelartiges Wachstum zeigen, während -sind Sulfonsäuregruppen zugegen- plättchenartige Kristallite wachsen. Ohne Polymerzusatz wachsen Säulen entlang einer Richtung. Diese Ergebnisse, vor allem im Fall der sulfonsäuregruppenhaltigen Polymere und der Abscheidungen ohne Polymer decken sich sehr gut mit Beobachtungen, die man bei der morphologischen Analyse mittels REM macht.Zinkoxid wurde aus wäßriger Lösung in Gegenwart von oberflächenmodifizierten Latices gefällt, in denen Magnetit verkapselt war und die per Miniemulsionspolymerisation hergestellt wurden.Sie beeinflussen mit steigendem Magnetitgehalt das Kristallwachstum in zunehmendem Maße. Die Seitenflächen der Kristalle können nicht mehr wie üblich glatt ausgebildet werden, sondern sind stark zerklüftet, während die Basalflächen unbeeinflußt bleiben. Die Latices werden in den Zinkoxidkristall eingebaut und können somit als carrier für das Magnetit genutzt werden. Nach der thermischen Behandlung der Pulver ordnen sich die Kristalle in Ketten an, was als eindeutiger Beweis für das erfolgreiche Einbringen des Magnetits gewertet werden kann.