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Monographien

Anzahl der Treffer: 29
Erstellt: Mon, 14 Oct 2019 10:06:28 +0200 in 0.8761 sec


Köhler, Michael;
Entropie-Wende - Ilmenau : Technische Universität Ilmenau, Universitätsbibliothek/ilmedia, 2019 - 1 Online-Ressource (V, 118 Seiten).
https://doi.org/10.22032/dbt.39378
Weber, Thomas;
Development and evaluation of a process to isolate picolitre compartments of a microfluidic bioassay to search for new microbial compounds - Ilmenau : Universitätsbibliothek, 2019 - 1 Online-Ressource (xii, 122 Seiten).
Technische Universität Ilmenau, Dissertation 2019

Verglichen mit etablierten industriellen Hochdurchsatz-Anlagen entwickelten sich mikrofluidische, emulsionsbasierte Tropfensysteme in den letzten Jahren zu einer günstigen Alternative. Jedoch ist es derzeit nicht möglich, einzelne Tropfen im Pikoliter-Volumenbereich aus einer Vielzahl anderer Proben für anschließende Analysen zu isolieren. Diese Arbeit präsentiert ein Verfahren, um Tropfen mittels fluidischer Kanalstrukturen zu isolieren und über einen Brechungsindex-Sensor zu detektieren. Das erzeugte Signal ermöglicht eine automatisierte Einzelablage von Tropfen in adressierbare Kompartimente, wie beispielsweise in Petrischalen oder Mikrotiterplatten. Ergebnisse zeigen eine effektive Extraktion einzelner Tropfenfraktionen. Dennoch bedarf es einer kontinuierlichen Überwachung von Prozessparametern wie Flussrate und Tropfendurchsatz, um eine Trennung der einzelnen Tropfen zu gewährleisten. Gleichwohl bietet dieses online-Verfahren eine Möglichkeit, allgemeine Laborprotokolle und Analysetechniken mit Tropfenbasierter Mikrofluidik zu vereinen.



https://www.db-thueringen.de/receive/dbt_mods_00038654
Lenk, Claudia;
Role of coupling conditions for pattern formation in excitable media : study of atrial fibrillation mechanisms and oscillator arrays in the Belousov-Zhabotinsky reaction - Ilmenau : Universitätsbibliothek, 2017 - 1 Online-Ressource (xxii, 175 Seiten).
Technische Universität Ilmenau, Dissertation 2017

Diese Arbeit beschäftigt sich mit dem Übergang zwischen regulären und irregulären Mustern in Reaktions-Diffusions (RD)-Systemen. Hierbei lag der Fokus der Untersuchung auf der Rolle der Kopplungsbedingungen zwischen mehreren Oszillatoren für das Auftreten des Übergangs und der Systemspezifität der zugrundeliegenden Mechanismen. Zwei RD-Systeme wurden hierfür gewählt: (i) das Herz im Vorhofflimmer(VF)-zustand und (ii) die Belousov-Zhabotinsky-Reaktion (BZR). Numerische Simulationen dieser Systeme basierten auf einem Standard-RD-Modell, dem Fitzhugh-Nagumo-Modell, und verschiedenen systemspezifischen Modellen. Ergebnisse der Simulationen wurden mit selbstdurchgeführten Experimenten der BZR auf Silikatgelen sowie mit Literaturdaten zu medizinischen Studien des VF verglichen. Zwei Mechanismen für den Übergang zu irregulären Mustern wurden studiert. Der erste, von mir vorgeschlagene Mechanismus basiert auf der Wechselwirkung zweier aktiver Quellen, welche räumlich separiert sind. In Abhängigkeit des Frequenzverhältnisses der Quellen konnten verschiedene Typen von irregulären Mustern identifiziert werden: ein generischer Typ und drei weitere Typen, welche nur im allgemeinen oder den systemspezifischen Modellen auftraten. Der vorgeschlagene Mechanismus kann das episodische Auftreten von VF erklären, indem Änderungen einer Quellenfrequenz das System in den Zustand irregulärer Muster bringen. Dieser neue Mechanismus ist nicht nur für VF sondern auch für RD-Systeme (BZR, Nervenzellen) relevant. Der zweite untersuchte Mechanismus basiert auf der diffusiven Kopplung vieler Oszillatoren. In dieser Arbeit wurden irreguläre Muster im Bereich schwacher Kopplung gefunden, für welche als Ursache einerseits die reduzierte Kohärenz zwischen den gekoppelten Oszillatoren identifiziert wurde und andererseits die aufgrund der Kopplung veränderte Dynamik im Falle von anregbaren Einheiten. Ein weiterer Typ irregulärer Muster wird durch das Aufbrechen von Wellenfronten an den Oszillatoren verursacht. Der Einfluss der Größe, Form und Kopplungsstärke auf das Auftreten der irregulären Muster wurde untersucht sowie die Eigenschaften der Muster. Aufgrund der Generalität der identifizierten Mechanismen sind diese auch für andere chemische und biologische RD-Systeme wie PEM-Brennstoffzellen oder Herz-, Nerven- oder Bauchspeicheldrüsenzellen von Bedeutung.



http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:ilm1-2017000238
Köhler, Michael
Jahresbericht 2016 und Abschlussbericht für das Forschungsvorhaben: Neue Syntheseleistungen durch Kopplung mikroorganismischer und Metallnanopartikel-katalysierter Prozesse in der Mikroreaktionstechnik (Projekt "BactoCat") im Förderprogramm "IKT 2010 - Forschung für Innovationen" des BMBF - Ilmenau : TU Ilmenau, Institut für Chemie und Biotechnik, Fachgebiet Physikalische Chemie/ Mikroreaktionstechnik I - 1 Online-Ressource (42 Seiten, 2,9 MB). Förderkennzeichen BMBF 031A161A. - Verbund-Nummer 01134586

https://edocs.tib.eu/files/e01fb17/891011463.pdf
Köhler, Michael
Special issue: 8th CBM Workshop on Chemical and Biological Micro Laboratory Technologies - Weinheim : Wiley-VCH, 2015 - Seite 1113-1153. . - (Chemical engineering & technology. - volume 38, no. 7 (July 2015))Datum und Ort des Workshops: 25.-27. Februar 2014 in Elgersburg

Visaveliya, Nikunjkumar;
Microfluidic synthesis and assembly of multi-scale polymer composite particles towards sensoric and labeling applications, 2015 - Online-Ressource (PDF-Datei: XIX, 151 S., 79,17 MB). Ilmenau : Techn. Univ., Diss., 2015

Polymer Nano- und Mikropartikel unterschiedlicher Größe, Form und Zusammensetzung sind in verschiedenen Bereichen wie Biomedizin und Nanotechnologie von großem Interesse. Eine der größten Herausforderungen bei der Synthese von Mehrkomponentenpartikeln sind die Reproduzierbarkeit und Monodispersität der Partikel mit gut definierten Oberflächen- und physikochemischen Eigenschaften in einer minimalen Anzahl von Prozeßschritten. Die erfolgreiche Umsetzung dieser Kriterien für Mehrskalenpolymerpartikel für sensorische und markierende Anwendungen wird in dieser Arbeit vorgestellt. Zur Erzeugung von Polymerpartikeln im Nanometerbereich wurde eine mikrofluidische T-Struktur aus Polyetheretherketon (PEEK) mit verschieden strukturierten Siliziumelementen eingesetzt. Mit diesem Aufbau wurden sphärische, elliptische, hantelförmige, kettenförmige, blumenartige und verzweigte Polymerpartikel sowie verschiedene Fluoreszenzpartikel definierter Größen hergestellt. Weiterhin wurden homogene und heterogene Nanoassemblies durch Einstellung entgegengesetzter Oberflächenladungen generiert. Für Polymerpartikel im Mikrometerbereich wurden die Siliziumelemente im mikrofluidischen Aufbau oberflächenmodifiziert, um größenkontrolliert hydrophobe und hydrophile Mikrogelpartikel für Fluoreszenzmarkierungen und SERS-Anwendungen herzustellen. Die erzeugten SERS-Sensorpartikel konnten erfolgreich in einem Mikrodurchfluss-Ramanmesssystem eingesetzt werden. Eine Mehrfachverwendung der Sensorpartikel wurde durch Waschschritte ermöglicht.Die erhaltenen Polymerpartikel wurden durch Rasterelektronenmikroskopie (SEM), dynamischer Lichtstreuung (DLS), Zetapotenzialbestimmung, Fluoreszenzmikroskopie, Fluoreszenz-Spektroskopie, oberflächenverstärkter Raman-Spektroskopie (SERS) sowie UV/VIS-Spektroskopie charakterisiert.



http://www.db-thueringen.de/servlets/DocumentServlet?id=26992
Cao, Jialan;
Mikrofluidisches System mit integrierter Multisensorik für mehrdimensionale Screenings in der miniatorisierten Umwelttoxikologie, 2015 - Online-Ressource. Ilmenau : Techn. Univ., Diss., 2015

Die globale Belastung der Umwelt mit Schadstoffen stellt ein Problem sowohl für Mensch als auch für Ökosysteme dar. Schadstoffe kommen in der Umwelt selten einzeln, sondern meist in komplexen Gemischen vor. Deshalb nimmt die Diskussion über die Kombinationswirkung von Schadstoffen einen immer größeren Stellenwert ein. Die Größe des mehrdimensionalen Parameterfeldes erschwert die Anwendung toxikologischer Standardmethoden und macht die Einführungen neuer Screeningmethoden notwendig. Der Einsatz der Mikrosystemtechnik im Bereich der Biotechnologie bietet erhebliche Vorteile bezüglich Miniaturisierung und Automatisierung verglichen mit herkömmlichen Verfahren. Das Ziel des Promotionsvorhabens bestand in der Entwicklung eines kompakten, automatisierten Fluidhandling- und Messsystems mit integrierter Multisensorik unter Anwendung des Prinzips mikrosegmentierter Flüsse zur Charakterisierung hochaufgelöster Dosis-Wirkungs-Beziehungen für die Einzel- sowie Kombinationswirkung von Umweltschadstoffen.Mit den entwickelten Labor- und Kompaktsystemen konnten zwei-, drei- und fünfdimensionale Konzentrationsfelder in Mikrofluidsegmenten erzeugt werden. Die Wirkungen verschiedener Schadstoffkombinationen auf Darmbakterium Escherichia coli, Grünalge Chlorella vulgaris, Bodenbakterien Streptomyces tendae F4, Streptomyces acidiscabies E13, Psychrobacillus psychrodurans UrPLO1 und Vertebraten-Zelllinien IPC-81 wurden erfolgreich untersucht. Durch die Integration von pO2-sensitiven Nanobeads in die Mikrofluidsegmente gelang die interaktionsfreie Auslese des segmentinternen pO2-Wertes während der Zeit- sowie konzentrationsabhängigen Kultivierung der schwermetalltoleranten Bakterienstämmen Streptomyces acidiscabies E13 und Psychrobacillus psychrodurans UrPLO1 in Mikrofluidsegmenten.Mit den entwickelten Systemen konnten zahlreiche binäre- und ternäre Gemische aus verschiedenen Organismen modellhaft untersucht werden. Es konnten Datensätze zu hochaufgelösten Einzelwirkungs- und Kombinationsscreenings der Verbindungsklassen Phenole, ionische Flüssigkeiten, Schwermetalle, Antibiotika, Herbizide, Fungizide, Medikamente (ACE Hemmer und CSE Hemmer), Ernährungsbestandteile und Metallnanopartikel anhand der Endpunkte Wachstum, Autofluoreszenz sowie der Änderung der Lumineszenzintensität von pO2 sensitiven Nanobeads mittels eines 2 Kanal Mikrodurchflussfluorimeters und eines 4 Kanal Mikrodurchflussphotometers gewonnen werden. Sowohl aus hochaufgelösten Einzelwirkungsscreenings als auch aus mehrdimensionalen Screenings der Mikrofluidsegmente konnten neue Erkenntnisse gewonnen werden. Die Versuchsergebnisse demonstrieren bereits die Einsatzfähigkeit der Kompaktanordnung und das große Potential der tropfenbasierten Mikrofluidik für toxikologische Multiparameter-Screenings. Das entwickelte System bildet eine wichtige Grundlage für ein marktfähiges Kompaktgerät in der miniaturisierten Ökotoxikologie.



http://www.db-thueringen.de/servlets/DocumentServlet?id=25986
Knauer, Andrea;
Einstellung der physikalischen Eigenschaften von zusammengesetzten oder formanisotropen Edelmetallnanopartikeln während der Synthese in Mikrofluidsegmentsequenzen, 2014 - Online-Ressource (PDF-Datei: XVI, 207 S., 12,16 MB). Ilmenau : Techn. Univ., Diss., 2014

Gegenstand dieser Arbeit war die Entwicklung eines mikrofluidischen Mehrstufenverfahrens zur Synthese verschiedener Edelmetallnanopartikelsysteme. Die, den experimentellen Untersuchungen zugrundeliegende, Fragestellung forderte eine Aussage über die Vorteilhaftigkeit der gewählten mikrofluidischen Syntheseführung auf die Ensembleeigenschaften der untersuchten Edelmetallnanopartikelsysteme. Ein hohes Potential zur kontrollierten Erzeugung homogener Nanopartikelsysteme weist die, bereits aus früheren Arbeiten als vorteilhaft bekannte, kontinuierliche Prozessführung unter Mikrodurchflussbedingungen auf. Es soll nun festgestellt werden, ob unter Anwendung der Mikrofluidsegmenttechnik eine weitere, signifikante Verbesserung Qualität der verschiedenen Produktpartikel - sowohl bei homogener Keimbildung als auch durch gezielt einstellbare Metallabscheidung bei heterogener Keimbildung - hinsichtlich der Teilchengrößenverteilung, der Formausbeute und, daraus resultierend, der optischen Eigenschaften, erreicht werden kann. Zum Nachweis der Eignung des tropfenbasierten Mikrodurchflussverfahrens für die Synthese sowie zur Einstellung der physikalischen Eigenschaften von Nanomaterialien wurden drei nanopartikuläre Stoffsysteme ausgewählt, die neben interessanten optischen, elektronischen und chemischen Eigenschaften deutliche Unterschiede bezüglich der Zusammensetzung, der Form oder der Kristallstruktur aufweisen. Bei der Wahl der Nanopartikelsysteme wurde berücksichtigt, dass aus den Synthesen potentiell interessante Materialien für weitere Grundlagenforschung, beispielsweise in Bereichen der heterogenen Katalyse, der Sensorik oder der Bioanalytik resultieren. Vor diesem Hintergrund wurden Silbernanodreiecksprismen, Gold/Silber-Kern/Doppelhüllen-Nanopartikel sowie einkristalline Goldnanokuben als Modellsysteme ausgewählt. Mit diesen Experimenten gelang es, zu zeigen, dass die physikalischen Eigenschaften verschiedener Nanopartikelsysteme mithilfe der Mikrofluidsegmenttechnik exakt adressiert werden können. Weiterhin konnten die Teilchengrößenverteilungen der untersuchten Nanopartikelsysteme reduziert und darauf basierend schmalere Absorptionsbanden in optischer Spektroskopie gemessen werden. Als Ergebnis der Arbeit resultieren optimierte, reproduzierbare Syntheseprotokolle für segmentbasierte Mikrodurchflussverfahren, welche für Silbernanodreiecksprismen, Gold/Silber-Kern/Doppelhüllen-Nanopartikel und Goldnanokuben mit regelmäßiger Kristallstruktur die präzise Einstellung der physikalischen Eigenschaften ermöglichen.



http://www.db-thueringen.de/servlets/DocumentServlet?id=25530
Malsch, Danièll;
Strömungsphänomene der tropfenbasierten Mikrofluidik, 2014 - Online-Ressource (PDF-Datei: XIII, 137 S., 17,98 MB). Ilmenau : Techn. Univ., Diss., 2014

Die Nutzung von Flüssig-Flüssig-Zweiphasenströmungen für die Realisierung tropfenbasierter hochintegrierter Lab-on-a-Chip-Systeme eröffnet faszinierende Perspektiven für die Implementierung von Hochdurchsatzanwendungen bezüglich Sensitivität, Durchsatz und Kostenersparnis. Tropfenbasierte Assays, bei denen jeder Probentropfen individuell erzeugt, prozessiert, analysiert und sortiert wird, stellen hohe Anforderungen an die zugrundeliegende mikrofluidische Plattform. So unterliegt das Transportverhalten von Tropfenströmungen komplexen physikalischen Einflüssen, welche beim Design einzelner Funktionsstrukturen bis hin zum gesamten mikrofluidischen Kanalnetzwerk berücksichtigt werden müssen. Dazu ist ein umfassendes Verständnis der in der tropfenbasierten Mikrofluidik auftretenden Strömungsphänomene erforderlich, welches insbesondere für isotrop geätzte Vollkanäle bisher nur lückenhaft existiert. Ziel dieser Arbeit ist es, die theoretischen und messtechnischen Grundlagen zu legen, welche die Vorhersage des Transportverhaltens ermöglichen. Als Basis dient zunächst ein ausführliches Literaturstudium, welches fachgebietsübergreifend eine Einordnung der einzelnen fluiddynamischen Aspekte vornimmt und die relevanten Einflussfaktoren identifiziert. Verfahren der Mikroströmungsdiagnostik werden an die besonderen Aspekte der Tropfenströmung angepasst und die messtechnischen Voraussetzungen für deren Anwendung geschaffen. Auf diese Weise entsteht durch die Nutzung verschiedener sich komplementierender Messverfahren eine in sich schlüssige multidimensionale Datenbasis, die sich mit den theoretischen Vorhersagen deckt. Neuartige Aussagen über das tropfeninterne Strömungsfeld werden zudem durch CFD-Simulationen untermauert. Vor diesem Hintergrund gelingt abschließend die Erstellung eines analytischen Transportmodells für Zweiphasenströmungen in isotrop geätzten Mikrokanälen, das sich auf alle Messergebnisse erfolgreich anwenden lässt. Die entwickelten Verfahren und die Folgerungen aus den Ergebnissen lassen sich ohne Weiteres auf ähnliche Problemstellungen übertragen.



http://www.db-thueringen.de/servlets/DocumentServlet?id=23767
Köhler, J. Michael; Cahill, Brian P.
Micro-segmented flow : applications in chemistry and biology - Berlin [u.a.] : Springer, 2014 - XVII, 272 S.. . - (Biological and medical physics, biomedical engineering) ISBN 3642387799 = 978-3-642-38779-1
Literaturangaben

TEST4http://www.gbv.de/dms/ilmenau/toc/746716966.PDF
Köhler, Michael
Segment-on-demand-Technologie für digital-mikrofluidische Anwendungen in der Einzelzell-Kultivierung (SOD-Kult) : Sachbericht (Abschlussbericht) für das Forschungsvorhaben im Rahmen des Schwerpunktes "Mikrosystemtechnik" im Förderprogramm "IKT 2010 - Forschung für Innovationen" ; Bearbeitungszeitraum:01.09.2009 - 31.12.2011 - Ilmenau : Univ. - Online-Ressource (28 S., 2,26 MB). Förderkennzeichen BMBF 16SV5065. - Auch als gedr. Ausg. vorhanden. - Unterschiede zwischen dem gedruckten Dokument und der elektronischen Ressource können nicht ausgeschlossen werden

https://edocs.tib.eu/files/e01fb12/729383032.pdf
Li, Shuning;
Monodisperse ZnO micro and nanoparticles obtained by micro segmented flow synthesis, 2012 - Online-Ressource (PDF-Datei: XV, 136 Bl., 7,22 MB). Ilmenau : Techn. Univ., Diss., 2012

Mikro- und Nanopartikel aus Zinkoxyd (ZnO) besitzen bemerkenswerte Eigenschaften für Applikationen im Bereich der Elektronik, Optik und Photonic. Als ein Halbleitermaterial mit großer Bandlücke ist ZnO ebenfalls für die Entwicklung von Sensoren, Light Emitting Diodes (LEDs) und Solarzellen von hohem Interesse. Die Herstellung definierter Materialien mit einheitlicher Morphologie und enger Partikel-Größenverteilung ist hierzu eine wichtige Voraussetzung. Verschiedene Verfahren zur Herstellung entsprechender Partikel sind in der Vergangenheit untersucht worden. Die tropfenbasierte Mikrofluidik bietet die Möglichkeit einer exzellenten Reaktionskontrolle durch die Verwendung eines Tropfens als Reaktionsgefäß. Kurze Mischzeiten, hohe Heiz-/Kühlraten sowie eine definierte Verweilzeit ermöglichen so neben stöchiometrischen Parametern eine exakte Reaktionsführung. Ziel der hier vorliegenden Dissertationsschrift ist die Untersuchung der ZnO-Präzipitation in entsprechenden mikrofluidischen Systemen sowie die Charakterisierung der hergestellten Materialien.



http://www.db-thueringen.de/servlets/DocumentServlet?id=20978
Abahmane, Lahbib;
Untersuchung Nanopartikel-katalysierter organischer Synthesen im Mikrodurchflussprozess, 2011 - Online-Ressource (PDF-Datei: 306 S., 5149 KB). Ilmenau : Techn. Univ., Diss., 2011

In der letzten Zeit ist die Entwicklung heterogener Katalysatoren für die Feinchemikaliensynthese ein Hauptgebiet der Forschung geworden. Potenzielle Vorteile dieser Materialien sind ihre vereinfachte Rückgewinnung, Wiederverwendbarkeit und ihr möglicher Einsatz in Mikrodurchflussreaktoren im Vergleich zu homogenen Systemen. Diese Vorteile können drastische Auswirkungen auf eine organische Synthese haben[a2]. In diesem Kontext war das Hauptziel dieser Dissertation die Entwicklung einer Strategie zur Immobilisierung kolloidaler Gold Nanopartikel ohne Kalzinierung auf Aluminiumoxid sowie deren möglicher Einsatz als heterogener Katalysator in mehrstufigen Synthesen von Propargylamin-, Pyridin- und Polypyridin Derivaten.Ein modularer kontinuierlicher Mikrodurchflussaufbau, welcher aus zwei hintereinander geschalteten Festbettkapillarreaktoren (PBCR) bestand und durch den die Eduktlösungen gefördert worden sind, wurde entwickelt, um folgende Mehrkomponentenreaktionen untersuchen zu können (Abbildung A1). Zunächst wurde die als A3-Reaktion[a3] bekannte Zweistufenreaktion zur Synthese von Propargylamin-Derivaten (3d) untersucht. Die Reaktionsreihenfolge besteht im ersten Teilschritt aus einer Kondensationsreaktion eines Aldehyds (3a) mit sekundären Aminen (3b), welche zu Enamin Intermediaten führt. Eine nachgeschaltete Addition des Phenylacetylens (3c) führt unter geeigneter katalytischer Aktivierung zu den gewünschten Propargylamin-Derivaten (3d). Verschiedene heterogene Katalysatoren wurden bei der Prozessoptimierung untersucht. Über 50 Propargylamin-Derivate vom Typ 3d wurden durch den Einsatz des Montmorillonit K10 im PBCR1 und von auf Aluminiumoxid immobilisierten Gold-Nanopartikel im PBCR2 synthetisiert. Die gleiche Katalysatorenkombination wurde auch benutzt, um die Bildung von Pyridinen (1c) im Mikrodurchflussprozess optimieren zu können. Die Pyridinreaktion wurde mit verschiedenen Methylketonen 1a unter unterschiedlichen Reaktionsbedingungen untersucht. Im Fall der bis-Methylketone, wie beispielsweise Verbindung 2c, konnte das Verhältnis zwischen der Acetylpyridin- und Bipyridinproduktbildung durch eine gezielte Änderung des stöchiometrischen Verhältnisses der eingesetzten Materialien 2a und 2b eingestellt werden. Über 85 % Reaktionsumsatz wurden im Fall der Terpyridinliganden erreicht. Außerdem ermöglichte diese Reaktion, durch eine leichte Optimierung der Reaktionsbedingungen für verschiedene bis-Ketone, die Bildung verschiedener Pyridinliganden[a4].Auf Aluminiumoxid immobilisierte Gold-Nanopartikel waren in der Lage, alle untersuchten Reaktionen zu katalysieren. Zudem wurde eine signifikante Prozessintensivierung erreicht. So konnten die Reaktionszeiten von 24 Stunden auf etwa 30 min verringert werden. Dieses demonstrierte den Erfolg eines kombinierten Einsatzes von Mikrodurchflussprozessen mit der heterogenen Katalyse für die Feinchemikaliensynthese, der auch durch eine Optimierung von Multikomponenten-Reaktionen erfolgte, in dem diese in elementare, gekoppelte Reaktionsschritte zerlegt wurden.



http://www.db-thueringen.de/servlets/DocumentServlet?id=19162
Köhler, Michael;
Vom Urknall zum Cyberspace : fast alles über Mensch, Natur und Universum - Weinheim : Wiley-VCH-Verl., 2011 - XIV, 216 S.. . - (Erlebnis Wissenschaft)Literaturangaben S. 215-216

TEST4http://d-nb.info/100865888X/04
Boškovi´c, Dušan;
Experimentelle Bestimmung und Modellierung des Verweilzeitverhaltens mikrofluidischer Strukturen, 2010 - Online-Ressource (PDF-Datei: 175 S., 2016 KB). Ilmenau : Techn. Univ., Diss., 2010
Unterschiede zwischen dem gedruckten Dokument und der elektronischen Ressource können nicht ausgeschlossen werden

Mikrofluidische Bauelemente gewinnen in weiten Bereichen der Chemie, chemischen Verfahrenstechnik und biochemischen Labortechnik immer mehr an Bedeutung. Um die besonderen Vorteile, die sich durch die Miniaturisierung und die kontinuierliche Prozessführung ergeben optimal nutzen zu können, ist die Kenntnis der optimalen Betriebsbedingungen notwendig. Eine der wichtigsten Charakteristiken von kontinuierlichen Strömungssystemen und damit auch von den meisten mikrofluidischen Bauteilen ist die Verweilzeitverteilung, die in dieser Arbeit betrachtet wird. Zur Charakterisierung und Modellierung des Verweilzeitverhaltens von mikrofluidischen Bauteilen für Flüssigphasen-Anwendungen wurde eine neue spektroskopische Messmethode entwickelt. Diese umfasst die messtechnische Erfassung und Auswertung der spektroskopischen Daten eines Tracer-Farbstoffes, die anschließend als Basis für eine Modellierung dienen. Da die isolierte Betrachtung des mikrofluidischen Bauteils unter Ausschluss der notwendigen Peripherie mit dem angewendeten Messprinzip experimentell nicht möglich ist, wurden verschiedene numerische Algorithmen zur Entfaltung der Messsignale umgesetzt und in sämtliche in der Praxis notwendige Auswerteroutinen implementiert. Die Modellierung wurde auf Basis algebraischer Verweilzeitmodelle durchgeführt. Damit kann das integrale Strömungsverhalten von Mikroreaktoren bzw. Mikromischern abgebildet werden, ohne die genauen strömungstechnischen Vorgänge beschreiben zu müssen. Es wurden unterschiedliche Modelle eingesetzt und im Hinblick auf ihre Anwendbarkeit für mikrofluidische Bauteile getestet. Für die Auswahl des Modells welches die fluiddynamischen Vorgänge am besten beschreibt wurde eine Vorgehensweise entwickelt, die auf einer Abschätzung durch eine direkte Entfaltung, der Einführung von Informationskriterien und der Analyse der Residuen einer Kurvenanpassung basiert. Mit Hilfe der modellierten Verweilzeitverteilungen sind genaue Analysen der Strömungsvorgänge und der Vergleich unterschiedlicher mikrofluidischer Bauteile möglich. Dazu werden ermittelte Verteilungsparameter herangezogen, die ebenso zur Bestimmung gängiger verfahrenstechnischer Kennzahlen wie z.B. der Peclet-Zahl oder des axialen Dispersionskoeffizienten verwendet werden. Wie in dieser Arbeit anhand von drei verschiedenen mikrofluidischen Bauteilen gezeigt wird, trägt dies zu einem besseren Verständnis fluiddynamischer Vorgänge in Mikrostrukturen bei und ermöglicht einen anwendungsoptimierten Einsatz der Bauteile für spezifische reaktions- und verfahrenstechnische Aufgaben.



http://www.db-thueringen.de/servlets/DocumentServlet?id=17548
Funfak, Anette;
Erschließung der Mikrofluidsegmenttechnik für die umwelttoxikologische Untersuchung der synergistischen Wirkung potentieller Schadstoffkombinationen auf Mikro- und Kleinstorganismen, 2010 - Online-Ressource (PDF-Datei: XVI, 201 S., 21,6 MB). Ilmenau : Techn. Univ., Diss., 2010

Die weltweite Belastung der Umwelt mit Schadstoffen stellt ein Problem sowohl für Menschen als auch für Ökosysteme dar. Die Bewertung der Toxizität und die Risikoabschätzung von Umweltchemikalien beziehen sich in den meisten Studien nur auf die Wirkung einzelner Substanzen. Die Frage nach der Kombinationswirkung rückt aber verstärkt ins Blickfeld der Öffentlichkeit und erste Forderungen zur Berücksichtigung von Kombinationswirkungen bei der Risikobewertung werden laut. Die Komplexität des Problems macht wissenschaftliche Untersuchungen im Rahmen der konventionellen Laborpraxis kompliziert und stellt hohe Anforderungen an die bereits existierenden Standardmethoden. Gegenstand der Dissertation ist die Anwendung der segment-basierten Mikrofluidik zur Untersuchung der Einzelwirkung und der Mischungstoxizität von potentiellen Umweltschadstoffen auf ausgewählte Modellorganismen. Dafür wurde die Einbringung und Kultivierbarkeit von Mehrzellern (Zebrafisch Danio rerio, Fadenwurm Caenorhabditis elegans), prokaryotischen (Darmbakterium Escherichia coli) und eukaryotischen Zellen (Hefe Saccharomyces cerevisiae), Humanzellen (HeLa-Zellen) sowie Grünalgen (Chlorella vulgaris) in den Mikro- bis Nanoliter großen Fluidsegmenten untersucht. Die Entwicklung semiautomatischer Screeningabläufe ermöglichte die Erzeugung und Adressierung von ein- und mehrdimensionalen Konzentrationsfeldern. Mit der Integration von optischen Mikro-Durchflusssensoren, polymerbasierten Mikrobeads sowie Bildanalyse konnte eine segmentinterne, simultane Analyse ausgewählter toxikologischer Endpunkte wie embryonale Entwicklung, Wachstum, Stoffwechselaktivität über Autofluoreszenz und den Stoffwechselparameter pH ermöglicht werden. Damit konnten Schlussfolgerungen über die Einzelwirkung und Kombinationswirkung von Modellsubstanzen der Verbindungsklassen Vinylpyrrolidon, Sulfoxide, Phenole, Schwermetalle, Tenside, Metallnanopartikel und einem antibakteriellen Decapeptid getroffen werden. Die Vorteile der Mikrofluidtechnik und der Methode des segmentierten Flusses bieten nicht nur gute Möglichkeiten für die Miniaturisierung von Ökotests und der Durchführung von hoch aufgelösten Hochdurchsatz-Screenings zur Untersuchung der Kombinationswirkung von Umweltschadstoffen, sondern sie liefern auch neue Einblicke in das Antwortverhalten von biologischen Systemen in stark volumenbeschränkten Umgebungen.



http://www.db-thueringen.de/servlets/DocumentServlet?id=16279
Thete, Aniket;
Chemochips : development and application of analytical micro spot arrays, 2009 - Online-Ressource (PDF-Datei: 113 Bl., 194, 58 MB). Ilmenau : Techn. Univ., Diss., 2009

Die im Vergleich zu DNA-Chips weniger entwickelte Proteinchiptechnologie zeigt das Problem einer nicht vorhandenen universellen Erkennungsfunktion oder Strategie für universell einsetzbare Chips für die Vielzahl von Proteinproben. Der Grund dafür ist die chemische Komplexität, die Proteine als Translationsprodukt eines Basisgens (DNA) tragen. Es existiert hierbei der grundsätzliche Widerspruch zwischen einer chemischen Spezifität der Erkennung und einer universellen Einsatzmöglichkeit solch einer Mikroarray-basierten Erkennung, die mit der höheren chemischen Komplexität umgehen muß. Die Kernfrage ist dabei, können unterschiedliche Analyse- und Auslesemethoden in einer Plattform kombiniert werden, indem eine Integration spezifischer und weniger spezifischer analytischer Erkennungsmethoden erfolgt. Die Adressierung des Problems zur universellen Anwendung von Chips für die spezifische Analyterkennung erfolgte bei dieser Integration. Das Hauptziel der vorliegenden Arbeit war die Integration verschiedenster Charakterisierungs- und Auslesemethoden zu einer Chiptechnologie für die chemische Erkennung von Flüssigkeiten. Um multifunktionale Chemochips zu entwickeln, wurden moderne Analysen- und Auslesetechniken wie berührungsfreies Mikrospotting, digitale Fluoreszenzaufnahmen und AFM-Techniken verwendet. Die Mikrospot-Technik wurde zur Erzeugung vom Mikroarrays, die reine Indikatoren und Indikatormischungen als Funktionselement enthielten, sowie zur örtlich begrenzten chemischen Matrixmodifikation genutzt. Ein Fluoreszenz-Imagingverfahren mittels schneller CCD-Kamera ermöglichte die Echtzeitaufnahme einer Bildserie der Analyt-Indikator-Wechselwirkung bei mehreren Anregungs- und Emissionswellenlängen. Für eine bessere Analytklassifikation wurde eine multivariate Datenanalyse auf den erhaltenen Datenpool, der sich aus Fluoreszenzintensitätsänderungen der Spots mittels Bildanalyse ergab, angewandt. Neben diesen etablierten Auswertemethoden kam eine speziell entwickelte hochauflösende Nanopositionier- und Nanomeßmaschine mit eingebautem AFM-Modus (SPM-NPMM) zum Einsatz, um die Mikrospotarrays auf einer Strecke von einigen Millimetern mit der Auflösung und der Präzision eines AFMs zu untersuchen.Die SPM-NPMM besitzt einen großen dynamischen Meßbereich von 25 × 25 × 5 mm3 mit einer lateralen Auflösung von 0.1 nm. Messungen mit der SPM-NPMM zeigten, daß die Verdampfung des Lösemittels nach dem Spotting zu der Ausbildung eines konzentrischen Doppelkranzes innerhalb der Mikrospots führt. Dieses charakteristische Doppelkranz-Merkmal der Mikrospots konnte nur bei Verwendung binärer Lösemittelmischungen mit unterschiedlichen Polaritäten der Komponenten, wie bei Wasser und DMF, gefunden werden. Die Ursache dafür ist der unterschiedliche Transport des gelösten Materials in zwei verschiedenen Lösemitteln während der Ausbildung der Spots.Hochaufgelöste SPM-NPMM-Messungen zeigten, daß die inhomogene Verteilung von Farbstoff-Nanokristallen, deren Höhe 2 5 nm betrug, auf den inneren Kranz eines Doppelkranz-Spots begrenzt war. Ursächlich ist die verminderte Löslichkeit des Farbstoffes in DMF.Die qualitative und quantitative Differenzierung von binären Lösemittelmischungen wurde durch die Verwendungen eines einlagigen Chemochips mit pH- und polaritätsempfindlichen Farbstoffen möglich. Mittels Mikroarray-Muster konnten die Analyten mit einem vergleichbaren Alkoholgehalt von 5 Vol.-%, wie in einer Wasser-Ethanol-Mischung, verschiedenen Bieren oder anderen alkoholischen Getränken, qualitativ von einander unterschieden werden. Die Variation im Muster der Fluoreszenzspots agierte als Fingerprint komplex zusammengesetzter Flüssigkeiten wie Mischungen und Getränke. Die multivariate Datenanalyse des erhaltenen Datenpools aus den Chemochip-Experimenten ermöglichte die Unterscheidung bestimmter Klassen binärer Gemische. Ebenso lassen sich einige andere Mikroarray-Komponenten,wie Spots binärer Farbstoffgemische, auf ihr Antwortverhalten bezüglich einer Vielzahl von flüssigen Analyten durch Verwendung der PCA-Analyse klassifizieren. Analytische Doppellagen-Chemochips wurden durch die Aufteilung der Funktionen Differenzierung in der oberen Schicht und Indikation in der unteren Schicht desselben Chips hergestellt. Die Realisierung erfolgte durch Stapelung von Hydrogel-Polymerlagen mit Matrixmodifizierern durch Einsatz der Lösemittel-Guß-Methode. Die mobilitätsabhängige Differenzierung der oberen Schicht wurde durch physikalische Umwandlung der Polymermatrix durch quervernetzende Stoffe erreicht. Die Indikatorfunktion der unteren Schicht konnte durch eingelagerte fluoreszierende Farbstoffe realisiert werden. Es war damit möglich, verschiedene Analyten durch die Diffusionszeit während des Durchtritts durch die Differenzierungsschicht mittels Echtzeitaufnahme von Bildserien und deren Auswertung zu unterscheiden. Die Moleküle der Analyten zeigten Variationen in den Übertrittszeiten ihres Transports durch die obere Schicht in Abhängigkeit des Vernetzungsgrades der Polymermatrix. Dieser Transport von Einzel- und Mischungsanalyten durch die Differenzierungsschicht konnte auch detektiert werden, wenn das Fluoreszenzschema der Singlelayer-Chips verwendet wurde. Der Doppellagen-Chemochip zeigte auch das Analyt-Separationssignal für eine Mischung zweier verschiedener Analytmoleküle währender derer Diffusion durch die Differenzierungsschicht. Dieses Verhalten kann den bevorzugten Wechselwirkungen zwischen Analyt und der modifizierten Polymerumgebung als Transportmedium zugeordnet werden.Die offene Problemstellung von Spezifität gegenüber Universalität, belegt durch weniger entwickelte Biochips wie den Proteinchips, wurde in der vorgelegten Arbeit durch Verwendung verschiedenen Typen von Chemochips adressiert. Es konnte gezeigt werden, daß mittels Einzel- und Doppellagenchips mit fluoreszierenden Mikroarrays verschiedene bevorzugte und allgemeine Charakterisierungen möglich sind.



http://www.db-thueringen.de/servlets/DocumentServlet?id=13701
Wagner, Jörg;
Goldnanopartikel : mikroreaktionstechnische Synthese und Schadstofftransportwirkung, 2007 - Online-Ressource (PDF-Datei: 220 S., 10,4 MB). Ilmenau : Techn. Univ., Diss., 2007

Das Ziel dieser Arbeit bestand in der Überprüfung der Eignung von Mikroreaktoren für die Handhabung, Generierung und Untersuchung von nanopartikulären Stoffsystemen. Dabei sollte die zu entwickelnde Laboranordnung im Hinblick auf die Eignung zur Anwendung in einer Prozeßkette, welche über Partikelsynthese, Modifizierung bis zur Analyse und Untersuchung der Bindung von Schadstoffen an die Nanopartikel reicht, charakterisiert werden. Als Modell für ein nanopartikuläres Stoffsystem wurden Goldnanopartikel (GNP) ausgewählt, da sie sehr interessante Eigenschaften zeigen, die sie im Rahmen der Nanotechnologie für die Entwicklung neuer Funktionsmaterialen prädestinieren. Die potentiellen Wechselwirkungen von GNP mit verschiedenen Schadstoffmodell-Substanzen wurden mit Hilfe konventionell synthetisierter Oberflächen-modifizierter GNP untersucht. Dabei wurde deutlich, daß der notwendige Isolationsschritt, sowie die Inkubation in keinem zur Verfügung stehendem Mikrosystem realisierbar waren. Es konnte gezeigt werden, daß die Schwermetallionen Blei und Kupfer, sowie der kationische Farbstoff Malachitgrün sehr effizient durch GNP adsorbiert werden, während die Wechselwirkung mit 4-Chlorphenol, Amidoschwarz B und Naphthalin gering ist. Eine direkte Synthese von GNP aus einem Goldsalz und Ascorbinsäure als Reduktionsmittel in einem Split-and-Recombine-Mikromischer konnte realisiert werden es wurde damit gezeigt, daß eine solche direkte kontinuierliche Synthese in einem Mikroreaktor möglich ist. Experimentelle Parameter wurden optimiert, um schmale Größenverteilungen der Partikel zu erzeugen. Dabei hat sich die Einstellung der Oberflächeneigenschaften der Mikroreaktorkanäle und der physikochemischen Eigenschaften der Nanopartikel als entscheidend herausgestellt, um eine Ablagerung der Partikel, die zur Reaktorverstopfung führt, zu verhindern. Zwei Ansätze, namentlich die Hydrophobisierung der Kanaloberflächen durch Silanisierung und die elektrostatische Abstoßung zwischen Nanopartikeln und Kanaloberflächen durch Erhöhung des pH-Wertes. Weiterhin konnte in einem modularen Mikrosystem konnten unter Verwendung von Natriumborhydrid als Reduktionsmittel, Silber- und Goldnanopartikel hergestellt werden. Zusätzlich gelang die Umsetzung dieser Partikel mit Liganden direkt im Mikrosystem, was zu einer direkten Synthese von modifizierten Gold- und Silbernanopartikel in einem kontinuierlichen Prozeß führte. Insgesamt konnte gezeigt werden, daß nanopartikuläre Systeme gut in Mikrosystemen gehandhabt, dargestellt sowie spektral analysiert werden können. Ebenso war es möglich, Partikelwachstum, Oberflächenbindung von Liganden und Aggregation im Mikrodurchflußsystem zu untersuchen.



http://www.db-thueringen.de/servlets/DocumentServlet?id=9587
Köhler, Michael; Fritzsche, Wolfgang
Nanotechnology : an introduction to nanostructuring techniques
2., completely rev. ed. - Weinheim : Wiley-VCH, 2007 - XII, 321 S.. ISBN 3527318712 = 978-3-527-31871-1
Literaturverz. S. 283 - 305
http://www.gbv.de/dms/ilmenau/toc/526803479.PDFTEST2

Köhler, Michael; Thete, Aniket; Groß, G. Alexander
ChemoChips : Abschlussbericht ; Berichtszeitraum: 2003 - 2006 - Ilmenau : TU - Online-Ressource (78 S., 6,05 MB). Förderkennzeichen BMWi 16IN0219. - Verbund-Nr. 01024368

https://edocs.tib.eu/files/e01fb10/624400719.pdf
Köhler, Michael
Abstracts - Ilmenau, 2006 - [59] Bl.. Literaturangaben

TEST4http://www.gbv.de/dms/ilmenau/toc/508606233koehl.PDF
Köhler, Michael
Abstracts - Ilmenau, 2004 - [52] Bl..
TEST4http://www.gbv.de/dms/ilmenau/toc/511433093.PDF
Köhler, Michael; Fritzsche, Wolfgang
Nanotechnology : an introduction to nanostructuring techniques
1. ed - Weinheim : Wiley-VCH, 2004 - IX, 272 S. ISBN 3527307508

TEST4http://www.gbv.de/dms/bowker/toc/9783527307500.pdf
Köhler, Michael;
Nanotechnologie : [eine Einführung in die Nanostrukturtechnik] - Weinheim [u.a.] : Wiley-VCH, 2001 - XV, 318 S.. ISBN 3527301275
Literaturverz. S. 293 - 305

TEST4http://www.gbv.de/dms/ilmenau/toc/332503291.PDF