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Titelaufnahme

Titel
Characterization of biological and biologically-inspired nanostructures by x-ray methods / eingereicht von Tilman Amadeus Jeremias Grünewald
Weitere Titel
Charakterisierung von biologischen und biolgisch-inspirierten Nanostrukturen mittels Röntgenmethoden
VerfasserGrünewald, Tilman Amadeus Jeremias
Begutachter / BegutachterinParis, Oskar ; Toca-Herrera, José Luis
GutachterLichtenegger, Helga
ErschienenWien, November 2015
Umfang80 Seiten : Illustrationen, Diagramme
HochschulschriftUniversität für Bodenkultur Wien, Univ., Dissertation, 2015
Anmerkung
Abweichender Titel laut Übersetzung der Verfasserin/des Verfassers
Zusammenfassung in deutscher Sprache
SpracheEnglisch
Bibl. ReferenzOeBB
DokumenttypDissertation
Schlagwörter (DE)SAXS / WAXS / XRF / XAS / Knochennanostruktur / bioresorbierbare Implantate / Magnesium / Core-Shell Nanopartikel / Elektronendichtemodellierung
Schlagwörter (EN)SAXS / WAXS / XRF / XAS / bone nanostructure / degrading implant / Magnesium / core shell nanoparticle / electron density modelling
Schlagwörter (GND)Knochen / Nanostruktur / Metallimplantat / Röntgen-Kleinwinkelstreuung / Röntgenweitwinkelstreuung / Kern-Schale-Struktur / Nanopartikel / Röntgen-Kleinwinkelstreuung
URNurn:nbn:at:at-ubbw:1-16000 Persistent Identifier (URN)
Zugriffsbeschränkung
 Das Werk ist frei verfügbar
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Characterization of biological and biologically-inspired nanostructures by x-ray methods [8.6 mb]
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Klassifikation
Zusammenfassung (Deutsch)

In dieser Arbeit werden Ergebnisse von Streuexperimenten mit Röntgen-basierten Analysemethoden, im besonderen Klein und Weitwinkelstreuung (SAXS, WAXS), Röntgenfluoreszenz (XRF) und Röntgenabsorptionsspektroskopie (XAS) an natürlichen und künstlichen Nanostrukturen vorgestellt. Dabei wird der Einfluss von Mg Implantaten auf die Knochenstruktur untersucht. Außerdem wird die Morphologie von Poly (Ethylen Glykol) Polymerbürsten auf Eisenoxid-Nanopartikeln aufgeklärt. Das Ziel dieser beiden Themen ist zum einen das Verständnis des Einflusses eines degradierenden Mg Implantat auf die Knochennanostruktur eines Ratten-Models. Es konnte gezeigt werden, dass sowohl Nano- als auch Mineralstruktur unmittelbar reagieren. Die Nanostruktur zeigte eine Umorientierung der Mineralplättchen nach einem Monat und die Bildung dünnerer Mineralplättchen nach 12 Monaten als Zeichen für Knochenheilung. Das Mg konnte bevorzugt in der Nähe von Blutgefäßen nachgewiesen werden. Nur bei sehr hohen Abbauraten zeigte sich eine Anlagerung an der Implantatgrenzfläche. XAS zeigte den direkten Einbau von Mg in die Hydroxylapatitkristalle. Mg erzeugt daher keine nachweisbare neue Mineralphase. Bei der SAXS Untersuchung der Core-Shell Partikel konnte die Dicke sowie das dynamische Verhalten der Polymerhülle zum ersten Mal mit dieser Methode nachgewiesen werden. Die Morphologie konnte mittels eines modifizierten Daoud-Cotton Modellierungsansatzes beschrieben werden, dessen Variablen sich aus komplementären Messungen ableiten ließen und direkt für die Beschreibung des SAXS Streukurven herangezogen werden konnten.

Zusammenfassung (Englisch)

This thesis presents presents research on to biological and synthetic nanostructured materials with x-ray techniques such as small- and wide-angle x-ray scattering (SAXS, WAXS), x-ray fluorescence (XRF) and x-ray absorption spectroscopy (XAS). It elucidates the impact of Mg implants on the bone structure. A further topic was the morphology of poly (ethylene glycol) (PEG) polymer brushes on iron oxide nanoparticles. The aim of the respective topics is to understand the impact of a degrading Mg implant on the bone nanostructure of a rat model. In this thesis, the distribution of Mg in bone and the response of the nano- and mineral structure over time was investigated. It could be shown that both the mineral- and nanostructure show an immediate response towards the presence of a Mg implant. The nanostructure showed a realignment of the mineral platelets after 1 month and the formation of thinner mineral platelets after 12 months, indicative of bone healing. The Mg could be preferentially found in the vicinity of blood vessels. Only at very high degradation rates, Mg could be tracked at the implant-bone interface. XAS could show that Mg directly substitutes Mg in the hydroxylapatite lattice and does not induce the formation of a new mineral phase. The core-shell particles as the second topic of this thesis were investigated by SAXS in order to characterize the morphology of the PEG polymer shell. The experiments allowed to determine the shell thickness and the behavior under dynamic conditions for the first time with this method. The behavior of the polymer shell could be described with a modified Daoud-Cotton polymer model and the input parameters for the model were obtained from complementary methods and could be used directly for the modelling of the SAXS curves.