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Zyklotronresonanzen von Ionen im hochfrequenz-modulierten magnetisch fokussierten Elektronenstrahl
(2000)
Ein Prototyp einer Kombination aus Penningfalle und EBIS/T wurde im Rahmen dieser Arbeit entwickelt. Dazu wurde ein Standard NMRMagnet erfolgreich so umgebaut, daß er in Bezug auf Vakuum, Temperatur und Temperaturbeständigkeit den Erfordernissen einer EBIS/T als Ionenfalle entspricht. Diese Apparatur ermöglicht nun die Untersuchung der in der EBIS/T erzeugten Ionen mit den Methoden der 'Fallenphysik'. Die Anregung der Ionen in der Falle wurde hier erstmals durch Hochfrequenzmodulation des Elektronenstroms über die Wehneltelektrode der Elektronenkanone durchgeführt. Messungen haben gezeigt, daß man in der EBIS/T erzeugte Ionen selektiv nach ihrem Verhältnis von Masse zu Ladung mit der Modulation in Resonanz bringen kann, bis sie den Elektronenstrahl verlassen. Die Ionen besitzen auch im dichten Elektronenstrahl eine charakteristische Eigenfrequenz, die zwar von der Raumladung in der Falle abhängt, mit der jedoch trotzdem eine Resonanzanregung durchgeführt werden kann. Im Experiment bestätigte sich die Vorhersage für die Mindestdauer der Anregung in der Größenordnung von Mikrosekunden und für Relaxionszeiten der kohärenten Ionenbewegungen im Bereich von Millisekunden, was eine grundsätzliche Voraussetzung für eine resonante Separation verschiedener Ionensorten darstellt. Die auftretenden Eigenfrequenzen der unterschiedlichen Ionen lassen sich theoretisch und im Einklang mit numerischen Simulationen beschreiben. Die Anregung der Eigenfrequenzen von Ionen über den Elektronenstrahl funktioniert bis zu so hohen Ionendichten, wie sie in einer EBIS vorkommen. Ionenmanipulationen, wie man sie von den Penningfallen her kennt, lassen sich auf ein Ionenensemble mit bis zu 10 10 Ionen pro cm 3 übertragen. Die gemessenen Verschiebungen der Eigenfrequenzen gegenüber der Zyklotronfrequenz geben darüber hinaus Aufschluß über den Kompensationsgrad des Elektronenstrahls in der EBIS/T und können damit als wichtiges Diagnosehilfsmittel für die Optimierung von ElektronenstrahlIonenquellen verwendet werden. Läßt man die Resonanzanregung kontinuierlich einwirken, so tritt überraschenderweise eine Erhöhung des Anteils an hochgeladenen Ionen in der EBIS/T auf. Darüberhinaus konnte experimentell gezeigt werden, daß die hochgeladenen Ionen auf der Achse des Elektronenstrahls konzentriert werden, während niedrig geladene Ionenen dort verschwinden und bevorzugt den äußeren Strahlbereich bevölkern. Die Erklärung dafür ist, daß durch kontinuierliches Entfernen dieser niedrig geladenen Ionen aus dem Elektronenstrahl eine vollständige Kompensation der Raumladung des Elektronenstrahls verhindert wird. Dadurch lassen sich Ionen in der Ionenquelle über einen längeren Zeitraum züchten. Vorteilhafterweise drängt die Anregung über eine Modulation des Elektronenstrahls im Gegensatz zu der normalen Dipolanregung bevorzugt niedrig geladenen Ionen, mit größerer Aufenthaltswahrscheinlichkeit am Rand, aus dem Elektronenstrahl. Dies führt zu einer verstärkten CoulombKühlung der hochgeladenen Ionen und konzentriert diese in der Mitte des Strahls, wo die Anregung fast unwirksam ist. Diese Kühlkraft wirkt als Zusammenspiel der attraktiven radialen Kraft des nicht vollständig raumladungskompensierten Elektronenstrahls und der Coulombstöße der Ionen untereinander. Durch diese Methode der Kühlung der Ionen untereinander können verstärkt Ionen hoher Ladungszustände in der Ionenquelle konzentriert werden. Der Vorgang der Kühlung durch Coulombstöße konnte mit einem Modell beschrieben werden, bei dem die thermische Verteilung aller Ionen im Elektronenstrahl einer Boltzmann Verteilung folgt. Das Modell benutzt vier Kräfte: die magnetische Kraft, die elektrische Haltekraft des Elektronenstrahls, die periodische elektrische Anregungskraft und die Reibung der Ionen proportional zu ihrer Geschwindigkeit und ihres Ladungszustandes bzw. die Stöße der Ionen untereinander. Die Resonanzanregung im Raumladungspotential sowie die Aufenthaltsverteilung der Ionen im Elektronenstrahl konnten damit dargestellt werden. Für Präzisionsexperimente an hochgeladenen Ionen bietet sich die Kombination aus einer EBIS/T mit integrierter Penningfalle an. Die Experimente haben gezeigt, daß es möglich ist, Ionenspektren mit einem eingekoppelten Wechselfeld in dem Ionisationsraum der EBIS/T zu separieren und zu reinigen. Für die Zukunft wünscht man sich aber eine größere Effektivität für das vollständige Entfernen bestimmter Ionensorten. Dies kann man erreichen, indem man den Elektronenstrahl noch dichter mit der Ionisationsröhre umschließt. Durch die kontinuierliche Resonanzanregung profitiert man von einer längeren Einschlußzeit für die stufenweise Ionisierung zu höheren Ladungszuständen und/oder eröffnet ElektronenstrahlIonenquellen neue Einsatzmöglichkeiten unter schlechteren Vakuumbedingungen. Die verstärkte Kühlung und Zentrierung der Ionen auf der Achse während dieses Betriebsmodus verbessert die Emmitanz von ElektronenstrahlIonenquellen. Für die Zukunft kann man sich eine EBIS mit moduliertem Elektronenstrahl auch im Strahlweg niederenergetischer hochgeladener Ionen zum Verbessern deren Emittanz vorstellen. Die im Elektronenstrahl erzeugten und sich selbst kühlenden Ionen wirken durch Coulombstöße als Kühlmedium ohne die Gefahr der Umladung wie bei gasgefüllten hfQuadrupolen.
Morphologische und zytologische Untersuchungen haben eine Korrelation der Chromosomenzahlen von Bromus benekenii (2n = 28) und B. ramosus (2n = 42) mit ihren morphologischen Merkmalen ergeben. Die eindeutige Unterscheidung ist Voraussetzung für einen vegetationskundlichen, bodenkundlichen und mikroklimatischen Vergleich an Standorten in Hessen. Danach ist B. benekenii häufiger in Wäldern (Fagetalia sylvaticae), B. ramosus dagegen in Schlagfluren (Atropetalia) und mesophilen Saum-Gesellschaften (Trifolion medii) vertreten.
Beide Arten stellen während ihrer Wachstumsphasen ähnliche, relativ hohe "Ansprüche" an den Standort (z.B. Lichtverhältnisse, Wasserhaushalt, Stickstoffgehalte und pH-Werte der Böden). Die günstigen Bedingungen sind jedoch an B. benekenii-Standorten aufgrund früh einsetzender Trockenheit oder Beschattung von kürzerer Dauer als an den Standorten von B. ramosus. B. benekenii ist hieran durch eine früher abgeschlossene Entwicklung angepasst.
Die Möglichkeit einer Bastardierung ist infolge der abweichenden Blütezeiten gering.
Ergebnisse physiologischer und anatomischer Untersuchungen von Reaktionen der Arten auf Wasserstress und abgestufte Lichtintensitäten deuten daraufhin, daß B. ramosus etwas besser an höhere Lichtintensitäten und Wasserstress angepasst ist als B. benekenii. B. ramosus besitzt dadurch einen Konkurrenzvorteil.
Die durchgeführten Untersuchungen erweisen B. benekenii und B. ramosus als zwei gut geschiedene Arten. Auf Standorten mit optimalen Wuchsbedingungen ist B. ramosus in der Wettbewerbssituation überlegen und verdrängt B. benekenii auf Standorte mit verkürzter, relevanter Wachstumszeit.
In der vorliegenden Arbeit soll der Ursprung der typischen Hirn-Gliederung bei Wirbeltieren (die sich auch beim Gehirn des Menschen findet) untersucht werden. Es wurde der Versuch gemacht, die evolutive Entwicklung des Wirbeltier-Gehirns bis zu einem sehr frühen Zeitpunkt zurückzuverfolgen. Zu diesem Zweck wurde das vordere (rostrale) Ende des Zentralnervensystems (ZNS) des adulten Lanzettfisches (Branchiostoma lanceolatum, B. lanceolatum), einem Verwandten der Wirbeltiere, mit verschiedenen histologischen Methoden (diverse Färbungen, Tracing, Rasterelektronenmikroskopie) untersucht. Mittels der gewonnenen Daten konnten die Zytoarchitektur und die topografischen Beziehungen der Zellgruppen in diesem Bereich beschrieben werden. Der histologische Aufbau des erwachsenen ZNS gab Hinweise darauf, wie sich einzelne Strukturen im larvalen ZNS durch die Metamorphose verändern. Embryonale Genexpressions-Muster, die bei Wirbeltieren bestimmte, morphologisch unterscheidbare Abschnitte des Gehirns charakterisieren, finden sich auch bei der Branchiostoma-Larve. Ihnen konnte ein charakteristisches Muster im histologischen Aufbau des ZNS bei erwachsenen Tieren zugeordnet werden. Die Unterteilung und die gefundenen Zellgruppen zeigen teilweise Gemeinsamkeiten zu Strukturen im Wirbeltier-Gehirn, eine direkte Homologisierung ist allerdings problematisch. Es wurde daher auf kladistischer Grundlage der Versuch gemacht, über eine Zusammenschau von Merkmalen das ancestrale ZNS des letzten gemeinsamen Vorfahren von Lanzettfischen und Wirbeltieren zu rekonstruieren.
Osteocalcin (auch Bone 6 la Protein [B G P] genannt), ein 49 Aminosäuren enthaltendes Knochenmatrixprotein, wird in den Osteoblasten synthetisiert und bei gesteigertem Knochenumsatz im Serum erhöht gefunden. Osteocalcin im Serum kann mittels eines Hadioimmunoassays gemessen werden. Die Werte steigen mit dem Lebensalter an und zeigen einen zirkadianen Rhythmus. Beim primären Hyperparathyreoidismus sind die Osteocalcinwerte erhöht. Bei Patienten mit Mammacarcinom zeigt ein Osteocalcinanstieg stets eine Metastasierung im Knochen an. Die Hyperthyreose geht mit erhöhten Osteocalcinwerten einher. Über den diagnostischen Wert einer Osteocalcinbestimmung beim Plasmozytom läßt sich zur Zeit noch keine sichere Aussage machen. Patienten mit einer histomorphometrisch gesicherten „low-turnover'"Osteoporose weisen niedrige Osteocalclnspiegel auf. Die stark erhöhten Osteocalcinwerte bei der renalen Osteopathie (sekundärer Hyperparathyreoidismus, Osteomalazie) sind z.T. auch au feine verminderte renale Elimination von Osteocalcin bei eingeschränkter glomerulärer Filtrationsrate zurückzuführen. Zusammenfassend stellt die Osteocalcinbestimmung eine Bereicherung der diagnostischen Möglichkeiten zur Beurteilung des Knochenumsatzes darf sollte vorerst jedoch noch vorwiegend wissenschaftlichen Fragestellungen vorbehalten sein.
In der vorliegenden Studie wurden fünf Dentinadhäsive (Prime & Bond, Optibond Solo, Scotchbond, Syntac Single Component und Syntac Sprint) sowie ein Gemisch aus Phosphor- und Flusssäure bezüglich ihrer Zytotoxizität anhand des Agar-Diffusionstests mit humanen Gingivafibroblasten untersucht. In den Vorversuchen wurden die zu testenden Haftvermittler auf sterilen Deckgläsern angesetzt, den gezüchteten Zellen ausgesetzt und deren Reaktion mittels Mikroskop beurteilt. Mittels dieser Vorversuche sollte untersucht werden, inwieweit überhaupt eine Zytotoxizität unter den zu testenden Mitteln vorlag oder ob es auch Mittel gab, die gar nicht toxisch auf die Zellen wirkten. In den ersten drei Hauptversuchen wurden die Dentinscheiben der Größe 500 mikro m, 400 mikro m, 300 mikro m, 200 mikro m und 100 mikro m zur Konditionierung mit dem Gemisch aus Phosphor- und Flusssäure vorbehandelt, mit dem jeweiligen Haftvermittler nach Vorschrift bedeckt und nachfolgend auf die gezüchteten Zellen aufgelegt. Der vierte Versuch diente dem direkten Vergleich zwischen dem in dieser Studie verwendeten Ätzgemisch und dem in einer vergleichbaren Studie verwendeten Ätzmittel Conditioner 36. In der vorliegenden Studie konnte eine Zytotoxizität aller untersuchten Dentinadhäsive und auch des untersuchten Gemischs aus Phosphor- und Flusssäure beobachtet werden. In der Gruppe der Dentinadhäsive schnitt das Material Optibond Solo am besten ab, gefolgt von Scotchbond, Prime & Bond und Syntac Single Component. Die stärkste Zytotoxizität wies das Material Syntac Sprint auf. Auch das Ätzmittelgemisch aus Phosphor- und Flusssäure war im Vergleich zu dem Testpartner Conditioner 36 gleich schädlich für die Gingivafibroblastenzellen.
In der vorliegenden Studie wurden 7 Dentin-Adhäsive (Adper Prompt-L-Pop, Prompt L-Pop, Xeno III, I-Bond, One-up-Bond, Prime&Bond NT, Scotchbond 1) bezüglich ihrer Zytotoxizität anhand primärer Gingivafibroblasten im Zellkulturtest untersucht. Die Studie wurde in Vorversuche und Hauptversuche unterteilt. Die Vorversuche dienten unter anderem dazu, im vornherein den pH-Wert zu bestimmen und die Dentin-Adhäsive auf ihre Viskosität in der Petrischale hin zu untersuchen. In den Hauptversuchen wurden die Eluate nach 24 und nach 48 Std. anhand der Parameter „lebende Zellen“ und „tote Zellen“ mittels des Cell Counters ausgewertet. Dem gegenüber stehen deskriptive Ergebnisse die keine statistische Relevanz haben. Die Ergebnisse bezüglich der Zytotoxizität lassen sich wie folgt zusammenfassen: • Scotchbond1, I-Bond und Prime&Bond NT weisen signifikant weniger lebende Zellen auf als die Zellkontrolle. Zueinander erwiesen sich die Materialien als nicht signifikant unterschiedlich. • Adper Prompt-L-Pop, Prompt-L-Pop, Xeno III und One-up-Bond sind bezüglich der Parameter „lebende Zellen“ und „tote Zellen“ nicht signifikant unterschiedlich zur Zellkontrolle. • Der Parameter „tote Zellen“ ergab keinerlei statistische Signifikanz. • Die qualitative Auswertung stimmt mit der quantitativen Ergebnisdarstellung überein. Unter der Limitation dieser in-vitro-Studie kann keine Empfehlung für die klinische Anwendung der Dentinadhäsive „Scotchbond 1“, „I-Bond“ und „Prime&Bond NT“ abgegeben werden.
Ziel dieser Arbeit war es, die Zytotoxizität von Treosulfan und Busulfan auf Leukämiezellen von pädiatrischen Patienten mit Akuten Leukämien zu untersuchen. Im Rahmen dieser Arbeit wurden in vitro und erste in vivo Untersuchungen durchgeführt: 1. In vitro Untersuchungen Zuerst wurde eine durchflusszytometrische Methode optimiert zum Nachweis der Zytotoxizität von Treosulfan und Busulfan auf maligne Zellen pädiatrischer Patienten mit Akuten Leukämien. Mit diesem durchflusszytometrischen Assay war es möglich, die Zytotoxizität auf maligne von der auf nicht maligne Zellen zu unterscheiden. Dies war unerlässlich, da in den frisch isolierten Leukämiezellen der Patienten bis zu 55% normale Lymphozyten enthalten waren. Darüber hinaus erlaubte diese Methode die simultane Bestimmung der Zell-Apoptose in jeder Probe. An Leukämie-Zelllinien wurde dieser multiparametrische Assay anschließend mit dem MTT-Assay verglichen. Es konnte gezeigt werden, dass die Bestimmung von Zytotoxizitäten mit beiden Methoden an den Zelllinien Molt 4/8 und H9 gut korrelierte (r≥0,95). Für das Arbeiten mit Patientenmaterial wurde ausschließlich die durchflusszytometrische Methode angewendet, da in den Proben der Patienten die Differenzierung zwischen leukemischen Zellen und normalen Lymphozyten essentiell war. In den Leukämie-Zelllinien Molt4/8, H9 und K562 zeigte sich, dass Treosulfan eine stärkere Zytotoxizität zeigte als Busulfan. In die Untersuchungen frischer Leukämiezellen pädiatrischer Patienten mit Akuten Leukämien konnten 24 Proben unterschiedlicher Leukämien (cALL, reife B-ALL, reife TALL, AML) und unterschiedlicher Erkrankungszeitpunkte (bei Diagnose oder bei Rezidiv) eingeschlossen werden. In diesen Proben zeigte Treosulfan eine deutlich bessere Wirkung als Busulfan. Es wurde trotz des kleinen Patientenkollektivs deutlich, dass die T-ALL gegenüber der cALL sensitiver auf Treosulfan reagiert. Außerdem war die Zytotoxizität von Treosulfan und Busulfan gegenüber der T-ALL signifikant höher als gegenüber c-ALL (Treosulfan: p=0,02, Busulfan: p=0,03). Die IC50-Werte stiegen vom Zeitpunkt der Diagnose (Median: Treosulfan: 11,45 μM, Busulfan: 96,45 μM) über die Progression (Median: Treosulfan: 45,95 μM, Busulfan: 253,75 μM) bis zum Rezidiv (Median: Treosulfan: 153,15 μM, Busulfan: 223,3 μM) hin an, und zwar um das 8-fache bei Treosulfan und das 2,5-fache bei Busulfan. Der Unterschied der Zytotoxizität von Treosulfan auf Leukämieproben zum Zeitpunkt der Diagnose gegenüber dem Rezidiv war statistisch signifikant (p=0,02). Für Busulfan ergab sich für diese Untersuchungszeitpunkte keinen signifikanten Unterschied (p=0,13). Vergleichend zu den Ergebnissen an frisch isolierten Leukämiezellen wurde die Wirkung von Treosulfan und Busulfan auf normale Lymphozytensubpopulationen und Stammzellen untersucht. Auch hier zeigte Treosulfan eine stärkere Zytotoxizität im Vergleich zu Busulfan. Insgesamt reagierten normale Lymphozyten sensitiver auf die Alkylanzien im Vergleich zu den Leukämiezellen (Mediane IC50-Werte für Treosulfan und Busulfan auf Lymphozyten: 12,3 μM und 89,9 μM, auf Leukämieproben: 30,6 μM und 133 μM mit p=0,03 und p=0,02). In einem weiteren Experiment sollte die Interaktion von Treosulfan und Busulfan mit Fludarabin untersucht werden. Fludarabin ist ein Purin-Analogon, das in der Pädiatrie in Kombination mit Alkylanzien zur Chemo-Konditionierung eingesetzt wird. Bei der Inkubation von Fludarabin mit Treosulfan-Konzentration größer 1 μM war ein deutlicher Synergismus zu verzeichnen. Die Kombination von Fludarabin mit Busulfan ergab Antagonismus. 2. In vivo Untersuchungen Es wurde die zelluläre Immunrekonstitution bei pädiatrischen Patienten mit AML (n=9) nach allogener Knochenmarktransplantation überwacht. Ein Patient wurde mit Treosulfan konditioniert (n=1), die anderen Patienten (n=8) erhielten Busulfan zur Konditionierung. Die Rekonstitution der Leukozyten, B-Zellen, NK-Zellen und T-Helferzellen verlief in beiden Gruppen ähnlich. Ein signifikanter Unnterschied konnte für die Rekonstitution der CD3+CD8+ zytotoxischen T-Zellen gezeigt werden, die bei dem Patienten, der mit Treosulfan konditioniert wurde, signifikant niedriger war im Vergleich zur Busulfangruppe. Da bei dem Patienten, der Treosulfan erhielt, die CRP-Werte über einen längeren Zeitraum erhöht waren und Infektionen die Rekonstitution von zytotoxischen T-Zellen maßgeblich beeinflussen, bietet dies eine mögliche Erklärung für diesen Unterschied. Aussagen können jedoch nur mit einem größeren Patientenkollektiv getroffen werden.
Die reichen Fossilienlagerstätten im Norden Malawis haben Spuren des ältesten Menschen preisgegeben – nach fast zehn Jahren der Suche. Die Geschichte des aufsehenerregenden Funds, welche Rolle Schweinezähne dabei gespielt haben,und wie es zu einem Museum in der Malawischen Provinz kam, berichten die Paläontologen Friedemann Schrenk und Ottmar Kullmer.