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Bioprotektive Kunststoffbeschichtungen für drahtlos kommunizierende Sensorelektronik im Fluidkontakt

Bioprotektive Kunststoffbeschichtungen für drahtlos kommunizierende Sensorelektronik im Fluidkontakt von Werner,  Valerie
Die Kapselung drahtlos kommunizierender Sensorelektronik mit polymeren Beschichtungsstoffen stellt einen vielversprechenden Ansatz zur Realisierung von Smart Biomedical Devices in einem biologischen Internet der Dinge (bIoT) dar. Unzureichende Kenntnisse über die anspruchsvollen, zwingend erforderlichen biologischen Tauglichkeitsprofile verfügbarer Kunststoffbeschichtungen beschränken aktuell jedoch deren Einsatz. 70 polymere Beschichtungswerkstoffe und gängige elektronische Substratwerkstoffe wurden auf Beständigkeit in Dekontamination und auf Korrosion, in vitro Zytotoxizität, Verbund des Kunststoff-Elektronik-Interfaces, Fluid-Barrierewirkung sowie Signaleinflüsse durch deren dielektrische Eigenschaften und elektromagnetische Wechselwirkungen geprüft. Validiert wurden alle gewonnenen Erkenntnisse aus dem Grundlagenteil durch eine im Rahmen dieser Arbeit entwickelte, 2,4 GHz drahtlos kommunizierende IoT-Plattform – dem Sensor-Frosch – mit dem Ziel als System zur Überwachung von in vitro Zellkulturen zu fungieren.
Aktualisiert: 2020-07-08
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Kunststoffe in der Medizintechnik

Kunststoffe in der Medizintechnik von Roth,  Stefan, Seul,  Thomas
Das Fachbuch ist als Leitfaden für die Anwendung von Kunststoffen in Medizinprodukten konzipiert. Es spricht Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter aus allen Unternehmensbereichen der Medizintechnik wie Produkt- und Prozessentwicklung, Produktion, Qualitätsmanagement und Einkauf gleichermaßen an. In anschaulicher und leicht verständlicher Weise werden die unterschiedlichen Themengebiete aufgegriffen und erläutert, die sich aus dem Einsatz von Kunststoffen für diese Anwendung ergeben. Mit einer Darstellung des Marktes und der Erläuterung der regulatorischen Vorgaben für Medizinprodukte führt das Buch in diesen Bereich ein und zeigt die sich daraus ergebenden Anforderungen an Kunststoffe in der Medizintechnik (Medical Grade Plastics) auf. Hierbei werden besonders spezifische Themen wie das Vorgehen zur Beurteilung der Biokompatibilität und die Sterilisation von Kunststoffen angesprochen und erläutert. In einem weiteren Schritt wird die grundsätzliche Vorgehensweise zur Entwicklung und Validierung von Medizinprodukten und den dazugehörigen Prozessen beschrieben. Relevante Prozesse wie das Spritzgießen und die dazugehörigen Ansätze für eine Qualifizierung von Anlagen, Systemen und Werkzeugen sowie die Prozessvalidierung aber auch der richtlinienkonforme Umgang mit Weiterverarbeitungsverfahren, wie Fügetechnologien werden angesprochen. Erstmals wird dabei auch die Additive Fertigung im Hinblick auf den Einsatz in der Medizintechnik beleuchtet. Praktische Anwendungsbeispiele und eine Vorstellung der gebräuchlichsten Kunststoffe in Medizinprodukten und deren spezifischen Eigenschaften in diesem Gebiet, wie z. B. Sterilisierbarkeit oder Verarbeitung runden das Werk ab.
Aktualisiert: 2020-04-08
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Fluoreszierende, metallbasierte Nanosysteme zum gezielten Wirkstofftransport

Fluoreszierende, metallbasierte Nanosysteme zum gezielten Wirkstofftransport von Meschkov,  Anna
Seit Jahrzehnten steht die Tumortherapie im Mittelpunkt der modernen medizinischen Forschung. Trotz der vielfältigen Neuentwicklungen und des enormen Fortschritts im Bereich der Pharmakologie ist die Behandlung onkologischer Erkrankungen noch immer mit vielerlei Schwierigkeiten verbunden. Neben den bekannten Komplikationen und Nebenwirkungen der Chemotherapie kommt es nicht selten zu einer Mehrfachresistenz der Tumorzellen gegen die verabreichten Therapeutika. Ein Teil der zahlreichen Probleme der konventionellen Krebsbehandlung lässt sich durch den Einsatz der Nanotechnologie für medizinische Zwecke angehen. In der Nanomedizin finden nanopartikuläre Systeme vornehmlich für den gezielten Transport von therapeutisch aktiven Wirkstoffen Einsatz. Durch die spezifische Anreicherung der Wirkstoffe im betroffenen Organ können die Nebenwirkungen der herkömmlichen Chemotherapeutika stark verringert werden, da sich die Wirkung des Therapeutikums erst im Tumorgewebe entfaltet und die gesunden Zellen somit nicht angegriffen werden. Im Hinblick auf die Optimierung der konventionellen Krebsbehandlungsmethoden bestand das Ziel dieser Arbeit in der Evaluierung metallbasierter, nanopartikulärer Hybridsysteme für den gezielten Wirkstofftransport und zur photodynamischen Tumortherapie. Zur Untersuchung der Funktionalität und Biokompatibilität der beschriebenen therapeutischen Nanostrukturen fanden im Rahmen dieses Projekts vielfältige in vitro sowie in vivo Modelle Anwendung.
Aktualisiert: 2020-07-17
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Entwicklung von Ca und Mg Sensoren in Mikrotechnologie

Entwicklung von Ca und Mg Sensoren in Mikrotechnologie von Aicher,  Martin
Die Miniaturisierung von Sensoren schreitet voran. Die Mikroelektronik eröffnet neue Möglichkeiten hinsichtlich einer kompakten Bauform und wirtschaftlicher Technologien. Der Heinz Nixdorf-Lehrstuhl für Medizinische Elektronik unter der Leitung von Prof. Dr. habil. Bernhard Wolf der Technischen Universität München forscht seit vielen Jahren in diesem Bereich. Ein Beispiel stellt die Forschungsarbeit für das Projekt Medizin 4.0 dar. Mikrosensoren aus Dick- und Dünnschichttechnologien kommen im Umfeld der Ionenmessung in wässrigen Lösungen zum Einsatz. Im Trinkwasserbereich richtet sich das Augenmerk auf die Wasserhärtemessung zur Überwachung hoher Konzentrationen als Ursache für Kalkablagerungen und Nährboden für Mikroben. Eine flächendeckende Messung durch kompakte und wirtschaftliche Sensoren gewinnt an Bedeutung und leistet hier einen Beitrag zur Verbesserung der Lebensqualität. Aus dieser Motivation heraus hat sich der Autor das Ziel gesetzt, ein neues Sensorkonzept vorzuschlagen, zu realisieren und zu verifizieren. Diese Sensoren haben den Vorteil, dass sie ohne Reagenzien und Referenzelektroden auskommen. Solch eine ionensensitive Substratfunktionalisierung ersetzt herkömmliche ionensensitive Membranen und verringert dadurch die Anzahl der Komponenten. Dieser neue Sensor in Integralbauweise ermöglicht eine rationelle Fertigung und erleichtert die Handhabung. Teile dieser Arbeit wurden in dem Journal Sensors and Actuators B: Chemical unter dem Titel „A Novel Thin Film Impedance Ca Ion Sensor for Drinking Water“ veröffentlicht. Die Sensoren wurden mithilfe der elektrochemischen Impedanzspektroskopie und der energiedispersiven Röntgenspektroskopie charakterisiert.
Aktualisiert: 2020-07-01
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Entwicklung von Ca und Mg Sensoren in Mikrotechnologie

Entwicklung von Ca und Mg Sensoren in Mikrotechnologie von Aicher,  Martin
Die Miniaturisierung von Sensoren schreitet voran. Die Mikroelektronik eröffnet neue Möglichkeiten hinsichtlich einer kompakten Bauform und wirtschaftlicher Technologien. Der Heinz Nixdorf-Lehrstuhl für Medizinische Elektronik unter der Leitung von Prof. Dr. habil. Bernhard Wolf der Technischen Universität München forscht seit vielen Jahren in diesem Bereich. Ein Beispiel stellt die Forschungsarbeit für das Projekt Medizin 4.0 dar. Mikrosensoren aus Dick- und Dünnschichttechnologien kommen im Umfeld der Ionenmessung in wässrigen Lösungen zum Einsatz. Im Trinkwasserbereich richtet sich das Augenmerk auf die Wasserhärtemessung zur Überwachung hoher Konzentrationen als Ursache für Kalkablagerungen und Nährboden für Mikroben. Eine flächendeckende Messung durch kompakte und wirtschaftliche Sensoren gewinnt an Bedeutung und leistet hier einen Beitrag zur Verbesserung der Lebensqualität. Aus dieser Motivation heraus hat sich der Autor das Ziel gesetzt, ein neues Sensorkonzept vorzuschlagen, zu realisieren und zu verifizieren. Diese Sensoren haben den Vorteil, dass sie ohne Reagenzien und Referenzelektroden auskommen. Solch eine ionensensitive Substratfunktionalisierung ersetzt herkömmliche ionensensitive Membranen und verringert dadurch die Anzahl der Komponenten. Dieser neue Sensor in Integralbauweise ermöglicht eine rationelle Fertigung und erleichtert die Handhabung. Teile dieser Arbeit wurden in dem Journal Sensors and Actuators B: Chemical unter dem Titel „A Novel Thin Film Impedance Ca Ion Sensor for Drinking Water“ veröffentlicht. Die Sensoren wurden mithilfe der elektrochemischen Impedanzspektroskopie und der energiedispersiven Röntgenspektroskopie charakterisiert.
Aktualisiert: 2020-02-16
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Kunststoffe in der Medizintechnik

Kunststoffe in der Medizintechnik von Roth,  Stefan, Seul,  Thomas
Das Fachbuch ist als Leitfaden für die Anwendung von Kunststoffen in Medizinprodukten konzipiert. Es spricht Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter aus allen Unternehmensbereichen der Medizintechnik wie Produkt- und Prozessentwicklung, Produktion, Qualitätsmanagement und Einkauf gleichermaßen an. In anschaulicher und leicht verständlicher Weise werden die unterschiedlichen Themengebiete aufgegriffen und erläutert, die sich aus dem Einsatz von Kunststoffen für diese Anwendung ergeben. Mit einer Darstellung des Marktes und der Erläuterung der regulatorischen Vorgaben für Medizinprodukte führt das Buch in diesen Bereich ein und zeigt die sich daraus ergebenden Anforderungen an Kunststoffe in der Medizintechnik (Medical Grade Plastics) auf. Hierbei werden besonders spezifische Themen wie das Vorgehen zur Beurteilung der Biokompatibilität und die Sterilisation von Kunststoffen angesprochen und erläutert. In einem weiteren Schritt wird die grundsätzliche Vorgehensweise zur Entwicklung und Validierung von Medizinprodukten und den dazugehörigen Prozessen beschrieben. Relevante Prozesse wie das Spritzgießen und die dazugehörigen Ansätze für eine Qualifizierung von Anlagen, Systemen und Werkzeugen sowie die Prozessvalidierung aber auch der richtlinienkonforme Umgang mit Weiterverarbeitungsverfahren, wie Fügetechnologien werden angesprochen. Erstmals wird dabei auch die Additive Fertigung im Hinblick auf den Einsatz in der Medizintechnik beleuchtet. Praktische Anwendungsbeispiele und eine Vorstellung der gebräuchlichsten Kunststoffe in Medizinprodukten und deren spezifischen Eigenschaften in diesem Gebiet, wie z. B. Sterilisierbarkeit oder Verarbeitung runden das Werk ab.
Aktualisiert: 2020-07-02
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Biokompatibilität plasma-elektrolytisch oxidierter Magnesiumwerkstoffe

Biokompatibilität plasma-elektrolytisch oxidierter Magnesiumwerkstoffe von Kopp,  Alexander
Die ersten klinischen Studien zum Einsatz von Magnesium als Implantatwerkstoff datieren zurück auf die Wende des 18./19. Jahrhunderts. Doch erst seit kurzem wird Magnesium auch klinische evaluiert und in Form von kommerziellen Produkten als Implantat eingesetzt. Neben den Vorteilen von Magnesium wie der Abbaubarkeit, knochenähnlichen Festigkeit, Biokompatibilität und möglicherweise osteostimulativen oder antibakteriellen Wirkung, begrenzt die schnelle Resorption des Materials bis zuletzt den Einsatz. Die vorliegende Arbeit widmet sich deshalb der Erforschung der plasma-elektrolytischen Oxidation (PEO) zum Schutz der Randzone von Magnesiumimplantaten. Durch die Erforschung des PEO-Prozesses sowie die Entwicklung und Validierung einer geeigneten Variante wurde im Rahmen der vorliegenden Arbeit der Einsatz von PEO-beschichteten Magnesiumimplantaten für die klinischen Anwendung untersucht und kritisch überprüft.
Aktualisiert: 2020-07-01
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Evaluierung neuartiger in vitro-Modelle zur Untersuchung von Wirkstoffen und therapeutisch aktiven Nanopartikeln

Evaluierung neuartiger in vitro-Modelle zur Untersuchung von Wirkstoffen und therapeutisch aktiven Nanopartikeln von Zittel,  Eva
Trotz vielerlei Fortschritte in der medizinischen Forschung und der Fülle an neu entwickelten Substanzen als potentielle Wirkstoffe, gibt es noch immer Erkrankungen, die nicht ausreichend effizient behandelt werden können. Eine der größten Herausforderungen besteht hierbei in der Untersuchung und Evaluierung der Wirkstoffkandidaten, was ein sehr zeit- und kostenintensiver Prozess ist. Gleichzeitig ergibt sich auch noch in späten Phasen der Medikamentenentwicklung eine hohe Misserfolgsquote der Testsubstanzen, da die Ergebnisse der verschiedenen Testmodelle oft nur schwer aufeinander zu übertragen sind. Auf Hochdurchsatz-Selektionen in in vitro-Systemen mit einfachen Zellkulturen folgen in vivo-Versuche in verschiedenen Tiermodellen, bevor schließlich erste Studien an einer kleinen humanen Probandengruppe durchgeführt werden. Dabei ist allerdings weder die Übertragbarkeit von Erkenntnissen aus der Zellkultur auf den tierischen Organismus, noch die Relevanz eben dieser Tiermodelle für die humane Physiologie gewährleistet. Im Rahmen dieses Projekts sollten daher verschiedene in vitro-Modelle für die Testung von Wirkstoffen und -transportern untersucht, angepasst und evaluiert werden. Im Fokus standen dabei einerseits zwei therapeutisch einsetzbare Nanopartikel, die es zu charakterisieren galt, sowie andererseits fortschrittliche in vitro-Systeme mit dreidimensionalen Zellkulturen und in mikrofluidischen Organ-on-a-Chip-Modellen.
Aktualisiert: 2020-05-27
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