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Experimentelle Physik III - Arbeitsgruppe Prof. Suter

Kern-Spin Resonanz (NMR) und Bildgebende NMR (MRI)

Messung von Strömungen mit bildgebender NMR

FlussDegenerative Gefäßkrankheiten sind ein großes gesundheitliches Problem und betreffen einen Großteil der Bevölkerung. Sie führen meistens zu veränderten Strömungsverhältnissen innerhalb der Blutgefäße, wodurch der Blutfluss gestört wird oder sogar ein Riss des Gefäßes entstehen kann. In diesem Projekt messen wir Fließgeschwindigkeit örtlich und zeitlich aufgelöst mit NMR Mikroskopie, um dadurch Risiken und Einflüsse der veränderten Strömungen auf die Gefäße charakterisieren. Im Rahmen von Bachelor- oder Masterarbeiten können Methoden zur schnellen, räumlich und zeitlich gut aufgelösten Flussbildgebung entwickelt werden. Außerdem könnte im Rahmen dieses Projektes eine für die MRI geeignete Blutersatzlösung entwickelt werden oder die vorhandene Hardware für gepulste und somit herzähnliche Druckpulse angepasst werden.

Diffusionsprozesse an Grenzflächen

GrenzflGrenzflächen zwischen flüssigen Medien spielen eine wichtige Rolle in technischen wie auch in biologischen Systemen. Trotzdem ist über sie noch sehr viel weniger bekannt, als über die entsprechenden Eigenschaften der Volumenmaterialien, welche durch die Grenzflächenmaterialien getrennt werden. Eher überraschend hat sich gezeigt, dass die Kernspinresonanz (NMR) geeignet ist, die Eigenschaften von Grenzflächen zu charaketerisieren. Eine wesentliche Herausforderung ist dabei, dass die Anzahl der Moleküle, welche sich in der Nähe der Grenzfläche befinden, sehr viel kleiner ist, als die Zahl der Moleküle im Volumenmaterial. Dementsprechend ist das Signal kleiner. Im Rahmen eine Bachelor Arbeit soll untersucht werden, wie weit sich die räumliche Auflösung des Experimentes steigern lässt, indem die gegenüber älteren Experimenten deutlich höhere Empfindlichkeit des aktuellen Gerätes verwendet wird. Damit soll außerdem die Diffusion der Moleküle an der Grenzfläche untersucht werden. Es gibt Anzeichen, dass diese gegenüber entsprechenden Prozessen im Volumen erheblich modifiziert ist.

Mikrokapseln

KapselnMikrokapseln werden für unterschiedlichste Zwecke in der Industrie, Pharmakologie und Lebensmitteltechnik eingesetzt. Sie dienen meist als Transportmedium, welches einen verkapselten Wirkstoff unter bestimmten Bedingungen schützen und andererseits gezielt freizusetzen soll. Für diese Zwecke werden die Kapseln modifiziert, z.B. mit Nanopartikeln versetzt oder speziell beschichtet und in unterschiedlichen Herstellungsverfahren präpariert. Im Rahmen dieses Projektes sollen vor allem Kapseln für den Transport von Öl-Emulsionen charakterisiert werden. Dafür eignen sich besonders die mikroskopischen Bildgebungsverfahren der NMR. Diese können die Struktur der Kapseln darstellen und anhand dieser die Verkapselungseffizienz, die Stabilität der Emulsionen und auch die Verteilung der Emulsion innerhalb der Kapseln bestimmen. Außerdem kann der Einfluss von Nanopartikeln auf die Freisetzungskinetik der Kapseln charakterisiert werden. Das Bild zeigt getrennt die Verteilung von Wasser und Öl in zwei verschiedenen Kapseln. Eine Vollkapsel, welche Öl enthält, und darunter eine Hohlkapsel, die mit einer instabilen Öl-Wasser Emulsion gefüllt wurde.