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Untersuchung zur Optimierung der automatisierten Isoflurannarkose für die Ferkelkastration mit den Narkosegeräten Piglet Snoozer, MS Pigsleeper Flexy und PorcAnest 3000
Get PDFDie myokardiale systolische Funktion bei Hunden mit Pulmonalstenose unterschiedlicher Schweregrade und der Effekt der Ballonvalvuloplastie
Get PDFMit einer Prävalenz von 20 – 34,1 % unter den kongenitalen Herzerkrankungen gehört die Pulmonalstenose (PS) zu einer der häufigsten kardialen Missbildungen beim Hund. Als PS bezeichnet man die Einengung des rechtsventrikulären Ausflusstraktes (RVOT) bzw. des Truncus pulmonalis, wobei die valvuläre PS die mit Abstand am häufigsten vorkommende Form darstellt. Durch diese Obstruktion des RVOT kommt es zu einer Erhöhung des systolischen Drucks im rechten Ventrikel (RV) und kompensatorischer Hypertrophie des Kammermyokards. Bei Hunden mit sehr hohem Druckgradienten (∆p) über der Pulmonalklappe kann es in Folge der ausgeprägten Kammerhypertrophie zu einer Minderperfusion des verdickten Herzmuskels kommen, mit nachfolgender Ischämie und Fibrosierung. In schwerwiegenden Fällen kann bei einigen Hunden im kongestiven Herzversagen eine massive systolische Dysfunktion (SyD) mit dilatiertem Ventrikel als Folge des langfristig hochgradig erhöhten ∆p beobachtet werden. Aktuell ist bei hochgradigen PS (∆p > 80 mmHg) die minimalinvasive Ballonvalvuloplastie (BV) der Goldstandard zur Therapie der PS des Hundes. Das Ziel unserer Studie war es zum einen die RV systolische Funktion bei Hunden mit PS unterschiedlicher Schweregrade mittels konventioneller Ultraschallparameter (Tricuspid Annular Plane Systolic Excursion (TAPSE), Fractional Area Change (FAC), systolische Gewebegeschwindigkeit des lateralen Trikuspidalklappenannulus (RVFW-S‘)) sowie neueren, bisher noch nicht im Kontext der PS beurteilten Quantifizierungsmethoden (mittels Speckle Tracking Echocardiographie (STE) ermittelter longitudinaler Strain (LSt)) zu untersuchen. Zum anderen sollten die ermittelten Ergebnisse mit einer gesunden Kontrollpopulation verglichen werden. Ein weiterer Bestandteil der Studie war die Untersuchung der systolischen Funktion vor und nach BV. Für diesen Zweck wurden in einer prospektiven Studie insgesamt 72 Hunde mit PS mit einer Kohorte von 86 gesunden Hunden verglichen. Dabei wurde eine Unterteilung der PS Gruppe in drei Schweregrade unternommen: Klasse 1 (∆p ≤80 mmHg, n = 22), Klasse 2 (∆p = 81 – 130 mmHg, n = 24) und Klasse 3 (∆p ˃ 130 mmHg, n = 26). Die Hunde, die eine BV aufgrund ihrer PS erhielten (n = 44), wurden einer zusätzlichen Echokardiographie fünf bis sieben Stunden nach dem Eingriff unterzogen. Wir konnten feststellen, dass Hunde mit PS gegenüber der Kontrollgruppe eine signifikant reduzierte systolische Funktion in den meisten Parametern aufwiesen. Die Gruppe mit dem schwerwiegendsten Defekt (Klasse 3) wies zudem die niedrigsten Werte auf. Im Hinblick auf den LSt konnte für die Gesamtheit des RV Myokards (RV-GLS) kein Unterschied zwischen der gesunden und der erkrankten Gruppe festgestellt werden, allerdings wurden segmentale Unterschiede deutlich. Der BL-LSt war in der PS Gruppe deutlich niedriger (-27,27 % ± 8,02) als in der gesunden Gruppe (-30,54 % ± 6,43; p = 0,007), wohingegen der apiko-laterale LSt genau gegenteiliges zeigte, nämlich höhere Werte in der erkrankten im Vergleich zur gesunden Population (34,54 % ± 11,16 vs. 30,47 % ± 8,0; p = 0,013). Die Nachlastsenkung nach BV hatte einen volumenabhängigen Effekt auf die meisten Parameter der systolischen Funktion. Die vorliegende Studie demonstriert, dass eine globale SyD nur bei einem kleinen Anteil an PS erkrankter Hunde mittels STE RV-GLS detektierbar ist. Die Auswertung der segmentalen Analyse zeigt eine regionale (apikale) Hyperkinesie bei lokaler reduzierter systolischer Funktion im basalen Segment, möglicherweise als kompensatorischer Mechanismus zur Aufrechterhaltung der Globalfunktion. Daraus ergibt sich die Notwendigkeit zur Differenzierung zwischen regionaler und globaler SyD. In Hinblick auf zukünftige Studien liefert diese Publikation Anreize zur Evaluierung der Assoziation einer SyD bei Hunden mit PS und der Langzeitprognose im Hinblick auf die Entwicklung von Symptomen und die Mortalität
CO2-Fixierung auf der frühen Erde mittels präbiotischer Katalysatoren
Get PDFIn this work, a completely new scenario for the formation of the first organic matter was developed and experimentally tested. Industrial heterogeneous catalytic processes served as models (Haber-Bosch synthesis and Fischer-Tropsch synthesis). In autoclave experiments, chemical processes were initiated between gases available in the Earth's atmosphere (carbon dioxide, hydrogen/water, ammonia) using a prebiotic catalyst consisting of a metal source (meteorite and volcanic ash) and a mineral from the early Earth. The resulting products were then separated, analyzed, and evaluated by GC-MS. As main products methanol, ethanol, acetaldehyde and formaldehyde and in smaller amounts n-alkanes and iso-alkanes could be detected. It was impressively demonstrated that the reaction proceeded even under various conditions (temperatures of 150 − 300 ◦C, reaction times of 3-38 d, pressures of 9-45 bar, including CO2:H2 ratios of 1:20 to 9:1), metal sources (two iron meteorites, a stony meteorite, and volcanic ash), and minerals (silica gel, montmorillonite, diopside, olivine, and hydroxyapatite).
For the preparation of nitrogenous conditions, ammonia or urea were added to the scenario described above and the resulting products were determined via UHPLC/qTOF (ESI). Not only the masses of the substance classes of amides, alcohol-amides, alcohol-nitriles, carboxylic acid-amides, but also numerous unsaturated compounds rich in nitrogen or oxygen were detected. A general mechanism of CO2 fixation could be established by the formed classes of substances as well as the detected urotropins and purines. As in the experiments without a nitrogen source, similar classes of substances were always formed under variable conditions, but in different distributions and yields, as expected.
The experiments show that already on the early Earth CO2 could be bound under different conditions. This process is likely to have been remarkably efficient. According to calculations, this reaction could produce organic matter on a scale equivalent to today's biomass over a period of an estimated ≈100 million years. Such a development and the resulting wide range of products could mark the starting point for the emergence of life
Auswirkungen einer balancierten Infusionslösung mit Phosphatzusatz auf den Säure-Basen-Haushalt nach Stewart-Analytik bei großen gynäkologischen Abdominaleingriffen
Get PDFClimate impact of contrail cirrus
Get PDFAir traffic has been growing exponentially over the last decades and thus plays an important role for future climate mitigation strategies. Contrail cirrus is regarded to be the largest contributor to aviation induced climate impact on the basis of radiative forcing estimates, exceeding aviation's CO2 emissions. While previous studies revealed a reduced efficacy of linear contrails in forcing the global mean surface temperature, that has not yet been analyzed for the far more important contrail cirrus.
In the context of the present thesis, various climate model simulations were performed in order to gain a better understanding about the climate impact of contrail cirrus. The simulations were conducted with the ECHAM5 and EMAC climate models, equipped with a state-of-the-art contrail cirrus parameterization, and were further analyzed by feedback analysis after the partial radiative perturbation method in order to determine the rapid radiative adjustments and slow feedbacks.
First, the climate impact of contrail cirrus was assessed on the basis of radiative forcings, determined by fixed sea surface temperature simulations. The effective radiative forcing of contrail cirrus turned out to be largely reduced with respect to the conventional radiative forcings. In contrast, the effective radiative forcing of a CO2 increase simulation, with a similarly sized conventional radiative forcing, deviates less strongly. If directly compared to those CO2 reference experiments, the contrail cirrus effective radiative forcing is reduced by 45 % (58 %) for the EMAC (ECHAM5) model, which already indicates a reduced climate impact of contrail cirrus. The simulations were further analyzed by feedback analysis to determine a full set of consistent rapid radiative adjustments. A negative natural cloud adjustment due to a reduction of natural cirrus cover was found to be the main origin for the reduced effective radiative forcing of contrail cirrus.
To determine the actual climate impact, the global mean surface temperature change, induced by contrail cirrus, was directly simulated with the EMAC model coupled to an interactive ocean. For the first time, the climate sensitivity and efficacy parameters of contrail cirrus could be determined. Overall, the surface temperature change due to contrail cirrus turns out to be considerably smaller than for a CO2 increase simulation with a similarly sized conventional radiative forcing. The efficacy parameter, based on the effective radiative forcing, is 0.38, deviating significantly from the theoretically expected value of 1. In terms of conventional radiative forcing, the efficacy parameter is as low as 0.21. Therefore, the global mean surface temperature change induced by contrail cirrus is clearly weaker than suggested by, both, the effective and the conventional radiative forcing. Feedback analysis identified changing low and mid level clouds, in comparison to the CO2 reference case, as main reason for the small efficacy parameter.
In conclusion, there is new and distinct evidence that the use of radiative forcing in aviation climate impact assessments may lead to substantial overestimation of the relative importance of contrail cirrus for aircraft induced global warming. Nevertheless, as several key findings of the present thesis are unique, confirmation from other climate models, equipped with an adequate contrail cirrus parameterization, is regarded as highly desirable.Der Luftverkehr ist in den letzten Jahrzehnten exponentiell angewachsen und spielt deshalb eine wichtige Rolle in der Diskussion über zukünftige Strategien zur Reduzierung von Klimaänderungen. Basierend auf Strahlungsantrieben liefern Kondensstreifen-Zirren vermutlich den größten Beitrag zur Klimawirkung des Luftverkehrs und übertreffen damit die CO2 Emissionen des Luftverkehrs. Während frühere Studien eine verringerte Wirksamkeit von linearen Kondensstreifen auf die Änderung der mittleren globalen Erdoberflächentemperatur gezeigt haben, wurde dies für die weitaus wichtigeren Kondensstreifen-Zirren noch nicht untersucht.
Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wurden zahlreiche Klimamodellsimulationen durchgeführt, um ein besseres Verständnis über die Klimawirkung von Kondensstreifen-Zirren zu erlangen. Die Simulationen wurden mit den ECHAM5- und EMAC-Klimamodellen durchgeführt, welche mit einer Kondensstreifen-Zirren Parametrisierung nach dem neusten Stand der Wissenschaft ausgestattet sind. Die Simulationen wurden weitergehend mittels Rückkopplungsanalyse, nach der "partial radiative perturbation" Methode, untersucht um die physikalischen Ursachen der Temperaturänderung zu verstehen.
Zunächst wurde die Klimawirkung von Kondensstreifen-Zirren auf der Grundlage von Strahlungsantrieben bewertet, welche durch Simulationen mit fixierter Meeresoberflächentemperatur bestimmt wurden. Es konnte gezeigt werden, dass der effektive Strahlungsantrieb von Kondensstreifen-Zirren, im Vergleich zu den klassischen Strahlungsantrieben, deutlich reduziert ist. Im Gegensatz dazu weicht der effektive Strahlungsantrieb einer CO2 Erhöhungssimulation, mit ähnlich großem klassischen Strahlungsantrieb, weniger stark ab. Im direkten Vergleich mit diesen CO2-Experimenten ist der effektive Strahlungsantrieb von Kondensstreifen-Zirren im EMAC (ECHAM5) Modell um 45 % (58 %) reduziert, was bereits auf eine reduzierte Klimawirkung von Kondensstreifen-Zirren hindeutet. Die Simulationen wurden darüber hinaus mittels Rückkopplungsanalyse untersucht, um einen vollständigen Satz konsistenter schneller Strahlungsrückkopplungen zu bestimmen. Als Ursache für den reduzierten effektiven Strahlungsantrieb konnte eine negative Wolkenrückkopplung, aufgrund einer Abnahme der natürlichen Zirrus-Bewölkung, festgestellt werden.
Zur Bestimmung der tatsächlichen Klimawirkung wurde die durch Kondensstreifen-Zirren verursachte Änderung der mittleren globalen Bodentemperatur direkt, mit Hilfe des an einen interaktiven Ozean gekoppelten EMAC Modells, simuliert. Zum ersten Mal konnten damit die Klimasensitivität und Klimawirkungseffizienz von Kondensstreifen-Zirren bestimmt werden. Insgesamt fällt die Bodentemperaturänderung aufgrund von Kondensstreifen-Zirren deutlich geringer aus als für eine CO2-Erhöhungssimulation mit ähnlich großem klassischen Strahlungsantrieb. Der auf dem effektiven Strahlungsantrieb basierende Wert der Klimawirkungseffizienz beträgt 0.38 und weicht damit erheblich vom zu erwartenden Wert 1 ab. Bezogen auf den klassischen Strahlungsantrieb beträgt die Klimawirkungseffizienz sogar nur 0.21. Somit fällt die durch Kondensstreifen-Zirren induzierte Änderung der mittleren globalen Bodentemperatur weitaus geringer aus als der effektive und der klassische Strahlungsantrieb vermuten lassen. Mit Hilfe der Rückkopplungsanalyse konnten Unterschiede im Verhalten der tiefen und mittelhohen Bewölkung, verglichen mit dem CO2 Referenzfall, als wesentliche Ursache für die geringe Klimawirkungseffizienz identifiziert werden.
Zusammenfassend kann festgestellt werden, dass es neue und sehr deutliche Hinweise darauf gibt, dass die Verwendung von Strahlungsantrieben bei der Bewertung der Klimawirkung des Luftverkehrs zu einer erheblichen Überschätzung der relativen Bedeutung von Kondensstreifen-Zirren für die durch den Luftverkehr induzierte globale Erwärmung führen kann. Da mehrere zentrale Ergebnisse dieser Arbeit einzigartig und erstmalig sind, ist eine Bestätigung durch andere Klimamodelle, welche mit einer adäquaten Kondensstreifen-Zirren Parametrisierung ausgestattet sind, sehr wünschenswert
Exciton diffusion in perovskite nanocrystal assemblies
Get PDFPerowskit-Nanokristalle (PNKs) haben im letzten Jahrzehnt ihr herausragendes optoelektronisches Verhalten unter Beweis gestellt. Für Anwendungen ist ihr Transportverhalten in Ensembles von entscheidender Bedeutung, wobei es weiterer Forschung zu verschiedenen Parametern bedarf, die die Exzitonendiffusion beeinflussen. Zu den intrinsischen Parametern gehören PNK-Größe, -Form und -Fallendichte, wohingegen extrinsische Parameter die Systemtemperatur, die Anregungsleistung und PNK-Filmeigenschaften wie die Filmordnung und die Dichte der Hohlräume sind.
Hier berichten wir über die Exzitonendiffusion in CsPbBr3 PNK-Filmen und Übergitterstrukturen (ÜG) im Temperaturbereich von 10 – 350 K. Die Abhängigkeit der Exzitonendiffusion von der PNK-Größe wird experimentell beobachtet und durch Monte-Carlo-Simulationen unterstützt. Hierfür werden Perowskit-Nanoplättchen (PNPs) unterschiedlicher Dicke, d.h. 3 oder 5 Monolagen (MLs), mit würfelförmigen PNKs verglichen. Bei größeren PNKs ist der Exzitonentransport stärker ausgeprägt, was auf die geringere Anzahl an Förster-Resonanzenergietransfer (FRET) Schritten zurückzuführen ist, die für gleiche Exzitonenstrecken erforderlich sind, und auf weniger Fallenzustände, die die Diffusion in größeren PNKs behindern. Während die Exzitonendiffusion in den größten PNKs am größten ist, ist sie in PNP-Filmen immer noch überraschend groß. Der Grund für die hohe Exzitonendiffusion in PNP-Filmen liegt an ihrer anisotropen Form, da sie sich entlang ihrer größeren Facette ausrichten, was zu PNP-Stapel führt. In diesen Stapeln können Exzitonen über mehrere PNPs delokalisiert werden, was die Exzitonendiffusion verbessert. Hohlräume in PNK-Filmen und endliche PNP-Stapellängen begrenzen die Diffusion, was zu einem subdiffusiven Exzitonentransport führt. Die Exzitonendiffusion hängt stärker von den intrinsischen PNK-Eigenschaften als von der Filmordnung ab, was durch den Vergleich der Exzitonendiffusion in ÜG und in ungeordneten PNK-Filmen deutlich wird, bei denen die PNK-Würfelgröße die Ordnung übertrifft. Neben den intrinsischen PNK-Eigenschaften, dem Filmtyp und der Qualität ist die Exzitonendiffusion auch von extrinsischen Parametern wie der Systemtemperatur abhängig. Die Diffusion nimmt zu, wenn die Temperatur von 9 K auf 100 K erhöht wird, und nimmt dann bei weiterer Temperaturerhöhung ab. Der Ursprung dieses Verhaltens ist komplex und umfasst mehrere konkurrierende Mechanismen. Der Niedertemperaturbereich wird durch die hell-dunkel-Exzitonenaufspaltung für 3 ML PNPs und ÜG, bestehend aus 5 nm- und 8 nm-PNKs, bestimmt. Exzitonen, die den energetisch tiefen liegenden dunklen Zustand besetzen, weisen eine unterdrückte FRET-Rate auf, wohingegen Exzitonen in hellen Zuständen sehr mobil sind. So führen helle Exzitonen zu frühen Zeiten zu einer schnellen Diffusion. Aufgrund der kurzen Lebensdauer der hellen Zustände, bleiben nach einiger Zeit nur noch dunkle Exzitonen übrig und bestimmen die Diffusionsdynamik. Die hell-dunkel-Aufspaltung ist für 14 nm PNK Würfel zu gering, daher beeinflusst es den Exzitonentransport kaum. Bei Temperaturen über 100 K reicht die thermische Energie aus, um von den dunklen in die hellen Zustände zu gelangen, und thermisch aktivierte tiefe Exzitonenfallen dominieren den Diffusionsprozess. Eingefangene Exzitonen haben eine verringerte Rekombinationsrate und können ihre Energie nicht auf benachbarte PNKs übertragen. Die unterschiedlichen Strahlungszerfallsraten führen schließlich dazu, dass nach Vielfachen der Exzitonenlebensdauer, mehr eingefangene als mobile Exzitonen vorliegen. Da gefangene Exzitonen die Photolumineszenzemission dominieren, schrumpft das Photolumineszenzemissionprofil mit der Zeit. Die Auswirkungen der Fallenzustände auf die Exzitonendiffusion wird mit einer zusätzlichen Anregungsquelle in Form einer LED untersucht. Die LED bewirkt eine Saturierung der Fallenzustände und eine Erhöhung der Diffusion.Perovskite nanocrystals (PNCs) have proven their outstanding optoelectronic behavior over the past decade. In favor of applications where excited states must be induced or extracted from PNCs, their transport behavior in ensembles is crucial. However, there needs to be more research on extrinsic and intrinsic parameters which modify exciton diffusion. Intrinsic parameters include PNC size, shape, and trap density whereas crucial the extrinsic parameters are the system temperature, excitation power, and PNC film properties like the film order and the density of voids. Characterizing exciton diffusion concerning all these parameters enables deeper physical understanding and can pave the way for future applications.
Herein we report on exciton diffusion in CsPbBr3 PNC films and superlattice (SL) structures in the temperature range of 10 - 350 K. A clear dependence of exciton diffusion on PNC size can be observed in experiments. This is further supported by Monte Carlo simulations. The experimental results compare perovskite nanoplatelets (PNPLs) of different thicknesses, i.e., 3 or 5 monolayers (MLs), with cube-shaped PNCs. For larger PNCs, exciton transport is generally more pronounced, which is caused by the lower amount of Förster resonance energy transfer (FRET) steps necessary for equal exciton travel distances and by less trap states impeding diffusion in larger PNCs. While exciton diffusion is most efficient in the largest PNCs, it is still surprisingly large in PNPL films. The reason for the high exciton diffusion in PNPL films originates from their anisotropic shape, which, as PNPLs, favorably form stacks along their larger facets upon drying on substrates. In these stacks, excitons can be delocalized over several PNPLs, and a better dipole alignment is ensured compared to isotropic PNC cubes, enhancing exciton diffusion. Voids in PNC films and finite PNPL stack lengths limit diffusion, resulting in subdiffusive exciton transport, which is investigated in sparse PNC films where the void size is variable. Exciton diffusion is more dependent on the intrinsic PNC properties than the film order, manifested by comparing exciton diffusion in SLs and in unordered PNC films where PNC cube size outperforms order. Besides intrinsic PNC characteristics, film type, and quality, exciton diffusivity is also susceptible to extrinsic parameters like the system temperature. The diffusivity increases as the temperature is raised from 9 K to 100 K and then decreases for further increases of the temperatures. The origin of this seemingly strange behavior is complex, with several competing mechanisms. The low-temperature regime is governed by the bright-dark exciton splitting for 3 ML PNPLs and SLs consisting of 5 nm and 8 nm PNCs. Excitons occupying the energetically lower-lying dark state have a suppressed FRET rate, whereas excitons in bright states are highly mobile. Thus, at early times, bright excitons lead to a rapid diffusion. However, due to their short radiative lifetimes, soon nearly only dark excitons remain and determine the photoluminescence (PL) profile widths and the diffusion dynamics. The bright-dark splitting is too small for weakly confined PNCs, e.g., 14 nm PNC cubes; therefore, it hardly affects the exciton transport behavior. At temperatures above 100 K, the thermal energy is sufficient to breach the bright-dark splitting energy, and thermally activated deep radiative traps dominate the diffusion process. Trapped excitons have a reduced recombination rate and cannot transfer their energy to adjacent PNCs. The different radiative decay rates eventually result in more trapped than mobile excitons after a period corresponding to several times the PL lifetime. Thus, with trapped excitons dominating the PL emission, the PL profile contracts with time. The hypothesis about trap state-dominated diffusion is supported by applying an additional excitation source in the form of an LED leading to trap filling, which translates into an established normal exciton diffusion if a sufficient number of trap states are occupied
