Antibakterielle Oberflächen

Gefahren durch Bakterien und Keime lauern überall, angefangen beim heimischen Kühlschrank, über Türgriffe und Angriffsflächen im Sportcenter, Computertastaturen und Spielzeugoberflächen im Kindergarten bis hin zu den superresistenten, gefährlichen Keimen in Kliniken und Krankenhäusern.

Die antiseptischen Eigenschaften von Kupfer, Silber, Emaille und funktionalisierten Sol-Gel-Systemen, also keimtötende Oberflächenbeschichtungen, werden eingesetzt, um in den vielfältigen Bereichen unseres Lebens mehr Sicherheit vor schädlichen Bakterien und Keimen zu erreichen.

So lassen sich mit Hilfe von Kupfer entsprechende Materialeigenschaften und Oberflächenbeschichtungen realisieren. Die Oligodynamie, die schädigenden Wirkungen von metallischen Kationen auf die Lebenskraft organischer Zellen, wird benutzt, um beispielsweise medizintechnische Kunststoffe sowie die Oberflächenbeschichtung von Kühlschränken keimabtötend zu gestalten. Glas, Metall, Plast oder diverse Naturmaterialien lassen sich mit Hilfe effektiver Nano-Technologien mit einer hochdichten Beschichtung versehen.

Neben der antiseptischen Wirkung des Kupfers wird diese Eigenschaft auch bei Silber benutzt. Antibakterielle / antimikrobielle Oberflächen realisiert man durch nanotechnologisches Beschichten oder die Beimischung von Silberpartikeln bei der Produktion verschiedenster Werkstoffen bis hin zu Textilien. Silberionen werden freigesetzt und entfalten ihre antibakterielle Wirkung kontinuierlich.

Die Ausstattung von Gegenständen mit keimtötenden Eigenschaften wird auch mit modernsten Emaillierungsverfahren erreicht. Speziell Aluminium oder Stahl werden mit effizienter moderner Technologie emailliert. Neben der antibakteriellen Beschichtung, die ihrer hohen Dichte wegen auch extrem kratzfest, korrosions, wetter- und temperaturbeständig sowie weitgehend chemisch resistent ist, lassen sich bei Emaille viele Einfärbungen realisieren.

Eine antibakterielle Beschichtung kann transparent und glasähnlich sein. Sie ist mittels verschiedener Verfahren applizierbar. Auch unterschiedlich matte bis hochglänzende und dekorative Oberflächenstrukturen lassen sich erzielen, beim Berühren können diese Oberflächen mit einer weichen, warmen Anmutung versehen werden.

Die nanotechnologischen Verfahren , beispielsweise das Sprühen oder Tauchen, sind flexibel und kostengünstig.

Hygienisch, sinnvoll und effektiv sind die erzielbaren antibakteriellen Materialeigenschaften und Oberflächenbeschichtungen in nahezu allen Bereichen unseres Lebens.

Stammzelltransplantation

Stammzelltransplantation ist Übertragung blutbildender Stammzellen zu therapeutischen Zwecken; unreife und nur gering geprägte Vorläuferzellen des Blutes werden aus dem Knochenmark (Knochenmarktransplantation) oder dem peripheren Blut (Blutstammzelltransplantation) gewonnen und auf den Empfänger durch Infusion übertragen. Ziel ist es, die Blutbildung und das Immunsystem des Patienten durch Zellen des Transplantats zu ersetzen. Die Stammzelltransplantation dient v. a. zur Behandlung angeborener Immundefekte, Leukämien, bösartiger Lymphome oder bestimmter Tumoren. Es gibt zwei Formen der Stammzelltransplantation: Die autologe Stammzelltransplantation wird meist bei festen Krebstumoren angewendet. Hier wird zur Kontrolle der Krebszellen eine zytostatische Behandlung so hoch dosiert eingesetzt, dass die normale Blutbildung zerstört wird. Damit trotzdem eine normale Blutbildung wiederhergestellt werden kann, müssen vor der Hochdosischemotherapie Blutstammzellen des Patienten gewonnen werden. Die allogene Stammzelltransplantation wird besonders bei mit normal dosierter Chemotherapie nicht beherrschbaren akuten oder chronischen Leukämien oder der aplastischen Anämie angewendet. Da die eigenen Blutzellen mit Leukämiezellen prinzipiell vermischt sind oder bei der aplastischen Anämie sich nicht mehr bilden können, werden Blutstammzellen von einem in den Gewebemerkmalen identischen Geschwister- oder Fremdspender verwendet. Bei allen Patienten besteht eine Gefährdung durch Infektionskrankheiten besonders in den ersten Wochen nach der Transplantation, da das Immunsystem erst allmählich wieder funktionstüchtig wird. Die Immunschwäche erfordert in dieser Zeit die Isolierung in sterilen Räumen; Infektionen müssen mit Antibiotika behandelt werden.

Reproduktionsmedizin

Die Reproduktionsmedizin oder Fortpflanzungsmedizin ist ein Spezialgebiet der Medizin, das sich der menschlichen Fortpflanzung und Behandlung des unerfüllten Kinderwunsches unter Berücksichtigung gynäkologischer, urologischer, genetischer, biologischer, juristischer und ethischer Aspekte widmet. Verfahren der Reproduktionsmedizin zur Erfüllung des Kinderwunsches sind entsprechend der zugrunde liegenden Störung die kontrollierte Eierstockstimulation durch Hormongaben, die Spermienaufbereitung zur Anreicherung normal geformter, gut beweglicher Spermien mit anschließender Übertragung in den Gebärmutterhals oder die Gebärmutter, die In-vitro-Fertilisation und die intrazytoplasmatische Spermieninjektion (ICSI). Hierbei zunächst überzählige Embryonen werden in Deutschland im 2-PN-Stadium (Vorkernstadium) für eine spätere Implantation eingefroren (Kryokonservierung). Die Erfolgsraten reproduktionsmedizinischer Techniken sind u. a. abhängig vom Alter der Frauen, den verschiedenen Methoden und den durchführenden Institutionen; sie liegen zwischen 5 und 50 %. Risiken der künstlichen Befruchtung bestehen in einer erhöhten Rate an Mehrlingsschwangerschaften mit einer höheren Belastung der Schwangeren und häufigeren Frühgeburten; auch das Risiko einer schweren Fehlbildung des Kindes ist im Vergleich zur natürlichen Befruchtung größer. Die Stimulationsbehandlung der Eierstöcke kann zu leichten Vergrößerungen der Eierstöcke und zu Zystenbildungen, aber auch zu einem Überstimulierungssyndrom mit Bauchschmerzen, Blähungen, Übelkeit, Erbrechen, Durchfall, Wassersucht und Eindickung des Blutes führen. Die Behandlungen werden heute in darauf spezialisierten Kliniken durchgeführt. Im Vorfeld einer Behandlung erfolgt ein ausführliches Beratungsgespräch, bei dem die Paare über die Möglichkeiten der Behandlung informiert werden. In den meisten Kliniken wird eine psychologische Begleitung der Behandlungen angeboten. Sie folgen festgelegten Behandlungsschemata, die in Protokollen festgelegt sind. ‒ Die Verfahren der assistierten Reproduktion unterliegen dem Embryonenschutzgesetz und den Bestimmungen der Berufsordnungen der einzelnen Landesärztekammern, die Richtlinien zur Durchführung erlassen haben.

Röntgenstrahlung

Bei den Röntgenstrahlen handelt es sich um eine elektromagnetische Strahlung mit kürzeren Wellenlängen als das Licht. Sie unterscheidet sich von den Gammastrahlen und dem elektromagnetischen Bestandteil der kosmischen Strahlung nur durch die Entstehungsweise. Röntgenstrahlen sind unsichtbar, erzeugen Fluoreszenz, schwärzen Fotoplatten und können Atome ionisieren. Ähnlich Lichtstrahlen zeigen sie Reflexion, Brechung, Beugung, Interferenz und Polarisation, haben aber im Unterschied zum Licht ein hohes Durchdringungsvermögen für die meisten Stoffe. Die Röntgenstrahlung setzt sich zusammen aus der Bremsstrahlung, die beim plötzlichen Abbremsen schneller Elektronen beim Aufprall auf Materie entsteht (Ablenkung der Teilchen im elektrischen Feld der Atomkerne), und der charakteristischen Röntgenstrahlung (Eigenstrahlung, Röntgenfluoreszenzstrahlung) der Atome. Diese entsteht, wenn die kernnächsten, inneren Elektronen der Atomhülle angeregt wurden und von dem angeregten in einen energetisch tiefer liegenden Zustand zurückfallen. Die Bremsstrahlung zeigt ein kontinuierliches Spektrum, die charakteristischen Röntgenstrahlen sind Strahlen einer bestimmten Wellenlänge, im Spektrum deshalb als einzelne Linien erkennbar. Die Linien werden danach benannt, welche innere Schale beim jeweiligen Elektronenübergang »aufgefüllt« wird (K, L, M, N, … ), das K-Spektrum z. B. entsteht als Folge des Elektronenüberganges von höheren Schalen in die K-Schale. Die Frequenz der charakteristischen Röntgenstrahlen verschiebt sich nach dem Moseley-Gesetz (Moseley) mit steigender Ordnungszahl des emittierenden Atoms in den kurzwelligen Bereich. Auf Materie auftreffende Röntgenstrahlung kann Elektronen herauslösen (Röntgenfotoeffekt) oder wiederum neue Röntgenstrahlen erzeugen (sekundäre Röntgenstrahlen).

Einteilung und Anwendung:

Technisch werden Röntgenstrahlen meist mit Röntgenröhren erzeugt, wobei man ultraweiche (Wellenlängen > 1 nm), weiche (1‒0,1 nm), harte (0,1‒0,01 nm) und ultraharte (< 0,01 nm) Röntgenstrahlen unterscheidet. Die Röntgenstrahlen überschneiden sich am langwelligen Ende des Spektrums mit der UV-Strahlung Röntgen-UV (< 100 nm), bei kurzen Wellenlängen mit der Gammastrahlung. Sehr viel kurzwelligere (härtere) Röntgenstrahlen lassen sich mit Elektronenbeschleunigern (bis etwa 10-7 nm) erzeugen (Synchrotronstrahlung). Technisch nutzt man die Röntgenstrahlen v. a. in der Medizin, Metallurgie, Kristallografie und chemischen Analytik. Die für verschiedene Stoffe unterschiedliche Durchdringungsfähigkeit der Röntgenstrahlen wird besonders für medizinische Zwecke (Röntgenuntersuchung, Strahlenschäden, Strahlentherapie) und zur zerstörungsfreien Werkstoffprüfung angewandt. Weitere Verfahren zur Strukturuntersuchung sind u. a. Röntgenstrukturanalyse, Röntgenspektroskopie und Röntgenmikroskopie. ‒ Der Umgang mit Röntgenstrahlen unterliegt den Verordnungen des Strahlenschutzes. Zur Bestimmung der Dosis (Dosisleistung) von Röntgenstrahlen dienen Dosimeter.