Rößler, Erik
[VerfasserIn]
;
Stapf, Siegfried
[AkademischeR BetreuerIn];
Witte, Hartmut
[Sonstige Person, Familie und Körperschaft];
Berg, Andreas
[Sonstige Person, Familie und Körperschaft]Technische Universität Ilmenau
Ortsaufgelöste Niederfeld-NMR-Untersuchungen der Wasser- und Proteindynamik an Knorpelgewebe sowie dessen Bestandteilen zur Charakterisierung von degenerativen Erkrankungen
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Medientyp:
E-Book;
Hochschulschrift
Titel:
Ortsaufgelöste Niederfeld-NMR-Untersuchungen der Wasser- und Proteindynamik an Knorpelgewebe sowie dessen Bestandteilen zur Charakterisierung von degenerativen Erkrankungen
Hochschulschrift:
Dissertation, Technische Universität Ilmenau, 2017
Anmerkungen:
Das Erscheinungsdatum ist der Tag der Verteidigung
Systemvoraussetzung: Acrobat reader
Beschreibung:
Hyaliner artikulärer Knorpel stellt aufgrund seiner möglichen Einteilung in drei verschiedene Zonen, welche anhand des Kollagenfaserverlaufs vorgenommen werden kann, ein Beispiel eines organisierten biologischen Gewebes dar. Diese tiefenabhängige Struktur wird von einem Gradienten zunehmender Glykosaminoglykan- (Protein-Disacharid-Makromoleküle) und abnehmender Wasserkonzentration zur Knochengrenzfläche hin begleitet. Bei niedrigen Magnetfeldstärken ist die longitudinale Relaxationszeitsvariation (T1) ein zuverlässiger Parameter zur Charakterisierung dieser Struktur. Überdies ist die T1-Zeit sensitiv zum enzymatischen Abbau, externer mechanische Belastung und Degeneration in Folge einer osteoarthritischen Erkrankung. Andererseits ermöglicht die feldabhängige Relaxometrie Zugang zu der quadrupolaren Wechselwirkung. Hierdurch wird der Gehalt und die Ordnung akromolekularer Bestandteile, im Knorpel sind dies die Glykosaminoglykane und Kollagenfasern, widergespiegelt. In diesem Projekt wurden sowohl Niedrigfeld- als auch feldabhängige Techniken kombiniert, um die Wasser- und Proteindynamik von artikulärem Knorpel als auch seinen Bestandteilen zu untersuchen. Erste Versuche fanden an Rinderknorpel und Glykosa-minoglykan / Kollagen - Wasser Modellsystemen statt. Im weiteren Verlauf wurden beide NMR-Techniken zum ersten Mal verwendet, um Korrelationen zwischen NMR-Parametern und dem Verhalten unter mechanischer Belastung bzw. dem Krankheitszustand einer Osteoarthritis bei humanem Knorpel zu identifizieren. Dabei konnte eine Abhängigkeit der Ausprägung der quadrupolaren Wechselwirkung und der Knorpeldicke mit dem Osteoarthritiszustand, welcher durch die Mankin-Grade abgebildet wurde, gefunden werden. Weiterhin ist eine signifikante Korrelation sowohl der Position als auch des maximalen T1-Wertes unter uniaxialer Belastung von 0,6 MPa, einem typischen Werte für eine Druckbelastung im menschlichen Knie, demonstriert wurden. Beide Ergebnisse sind unter Beachtung der räumlichen Auflösung des Tiefenscanners von 50 [my]m, welche eine Größenordnung besser als bei klinisch eingesetzten Geräten ist, von besonderer Wichtigkeit. Zusammenfassend ist festzuhalten, dass Niedrigfeld-NMR-Techniken zusätzliche Informationen zu den Hochfeldergebnissen liefern und damit einen entscheidenden Beitrag zum Gesamtbild des Knorpelgesundheitszustandes beitragen können.