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- ItemHydrodynamik und Lösungsgeschwindigkeit - Untersuchungen zum Einfluss der Hydrodynamik auf die Lösungsgeschwindigkeit schwer wasserlöslicher Arzneistoffe (rev. Fassung 2022)(2022) Diebold, Steffen M.Gegenstand der vorliegenden Studie war (1) die Beschreibung der Hydrodynamik kompendialer Lösungsgeschwindigkeits-Testapparaturen und die Aufklärung der gastrointestinalen Hydrodynamik von Hunden, (2) die Untersuchung des Einflusses der Hydrodynamik auf die Lösungsgeschwindigkeit schwer wasserlöslicher Arzneistoffe und (3) die Entwicklung eines hydrodynamischen Modells zur Prognose der Auflösegeschwindigkeit schwer wasserlöslicher Arzneistoffe. Die Hydrodynamik kompendialer Lösungsgeschwindigkeits-Testapparaturen, namentlich der Paddle- und der Basket-Apparatur, wurde mit einem Ultraschall-Puls-Echo-Verfahren arzneistoffunabhängig charakterisiert. Die Strömungsgeschwindigkeiten in den Auflösungs-Gefäßen von Paddle- und Basket-Apparatur korrelierten linear mit den Rotationsraten der Rührwerkzeuge. Dadurch ist es nun künftig möglich, die tatsächliche Strömungsgeschwindigkeit der Auflöse-Medien während eines Lösungsgeschwindigkeits-Tests unter beliebigen Rotationsraten zu ermitteln. In der Basket-Apparatur wurden, in Abhängigkeit von den Rotationsraten des Rührwerkes (25 bis 200 rpm), Strömungsgeschwindigkeiten von 0.3 bis 5 cm/s erzielt, in der Paddle-Apparatur dagegen 1.8 bis 37 cm/s. Die Kenntnis dieser Strömungsgeschwindigkeiten wiederum gestattet, die Lösungsgeschwindigkeit von Arzneistoffen unter bestimmten Voraussetzungen zu prognostizieren. Eine solche Voraussage geschah auf der Grundlage einer erweiterten und auf die Paddle-Apparatur adaptierten „Theorie der konvektiven Diffusion“ (Levich). Das hierbei entwickelte „Kombinations-Modell“ gestattete eine Kalkulation von Massentransfer-Daten a priori. Diese stimmten gut überein mit empirischen Massentransfer-Daten aus verschiedenen Lösungsgeschwindigkeits-Experimenten. Neben unterschiedlichen Felodipinpulver-Kollektiven wurde auch erstmals Luftsauerstoff als Vektor hydrodynamischer Untersuchungen eingesetzt. Es zeigte sich, daß das gasförmige Solvendum „Luftsauerstoff“ und das solide Solvendum „Felodipin“ in derselben Auflösungs-Apparatur (Paddle) auch dieselbe Hydrodynamik erfahren. Die Hydrodynamik diskriminierte nicht die unterschiedlichen Aggregatszustände der beiden zur Auflösung gelangenden Arzneistoffe. Die unter Rotationsraten von 25 bis 200 rpm in der Paddle-Apparatur kalkulierten Reynolds-Zahlen (Re) überspannten dabei einen Bereich von Re=2292 bis Re=31025. Die entsprechenden Reynolds-Zahlen der Basket-Apparatur lagen in Größenordnungen von Re=231 bis Re=4541. Grob-kristalline Felodipin-Partikel reagierten empfindlicher auf Veränderungen der Hydrodynamik des Auflösungssystems als mikronisiertes Material derselben chemischen Spezies. Zur Untersuchung der Magenentleerung und des Transits von Flüssigkeiten in Hunden wurde ein szintigraphisches Verfahren eingesetzt. Die Zeitspanne zur vollständigen Magenentleerung (GE>95%) war dabei vom verabreichten Volumen und vom kalorischen Gehalt der oral administrierten Lösungen abhängig. Die Zeitspanne zur Magenentleerung von 200 ml wäßriger Glucose-Lösung 20 % war signifikant größer (278 min.) als nach Verabreichung derselben Menge an NaCl-Lösung 0.9 % (97 min.). Nach Gabe der Glucose-Lösung 20 % betrug die mittlere duodeno-jejunale Transitrate (MTR) 2.7 cm/min. und war damit signifikant beschleunigt im Vergleich zur Gabe derselben Menge an NaCl-Lösung 0.9 % mit 1.1 cm/min.. Die duodeno-jejunalen Transitraten (MTR) waren dabei von der Magenentleerung unabhängig. Ein Aspirationsverfahren wurde zur Bestimmung gastrointestinaler Flußraten herangezogen. Die (auch) von der Magenentleerung beeinflussten ("gastro-intestinalen") Flußraten erreichten nach Administration von 200 ml Glucose 20 % kurzzeitig Spitzenwerte von 20 bis 60 ml/min. (Median: 8.3 ml/min.). Die entsprechenden Flußraten nach Administration von 200 ml NaCl 0.9 % erreichten sogar kurzfristig Spitzenwerte von über 100 ml/min. (Median: 35.0 ml/min.). Trotz der geringeren "gastro-intestinalen" Flußraten nach Gabe der Glucose-Lösungen war die intestinale Lösungsgeschwindigkeit koadministrierten Felodipins deutlich größer als nach Verabreichung der isotonen NaCl-Lösungen. Dies korrelierte mit dem (76 cm pylorus-distal gesammelten) vermehrten Volumen intestinaler Flüssigkeit nach Gabe der hypertonen (!) Glucose-Lösungen.
- ItemOberflächenmorphologie von Arzneistoffpartikeln - Ein optisch evaluierbares Kriterium für die Auflösungsgeschwindigkeit(München : Elsevier, Urban & Fischer , 2002) Diebold, Steffen M.Für die Auflösungsgeschwindigkeit von schwer wasserlöslichen Arzneistoffpartikeln spielt die Hydrodynamik an den Partikel-Oberflächen eine große Rolle. Diese ist ihrerseits beeinflußt von der Geometrie und der Oberflächenmorphologie der Partikel. In dieser Arbeit wurde gezeigt, dass sich zur Charakterisierung dieser Parameter die Rasterelektronenmikroskopie (SEM) auch für die Untersuchung von Arzneistoffen gut eignet. Am Beispiel von Felodipin-Kristallen wurde nachgewiesen, dass reale Arzneistoffpulver auch an scheinbar „glatten“ Oberflächen Protrusionen, Kanten und Kavitäten aufweisen. Deren Größenordnungen lassen sich mit Hilfe der Elektronenmikroskopie abschätzen. Die Oberflächenmorphologie von Arzneistoffpartikeln ist ein Kriterium für die Auflösungsgeschwindigkeit oral verabreichter Arzneistoffe. Die Rasterelektronenmikroskopie leistet dabei wertvolle Dienste zur Charakterisierung der Oberflächen von Arzneistoffpartikeln.
- ItemMeasuring and evaluating colorimetric properties of samples from loess-paleosol sequences(Amsterdam [u.a.] : Elsevier, 2023) Laag, Christian; Lagroix, France; Kreutzer, Sebastian; Chapkanski, Stoil; Zeeden, Christian; Guyodo, YohanColorimetric measurements are valuable in studying paleoenvironmental changes in sediment archives such as loess-paleosol sequences. These measurements allow for the identification of climate-sensitive minerals such as hematite, goethite, and secondary carbonates, as well as the observation of stratigraphic changes influenced by paleoclimate variations. Herein, a detailed workflow protocol emphasizing mineral abundance extraction by determining true band amplitudes is presented. Moreover, we present a protocol for colorimetric measurements that eliminates container bias, allowing the analysis and re-analysis of stored sediment quickly and inexpensively. Finally, we introduce a new R-package ('LESLIE') for graphical data display and enhancement. The protocol and its validation are demonstrated on the Suhia Kladenetz loess-paleosol sequence of northern Bulgaria. • A detailed workflow protocol eliminating container bias in colorimetric measurements and extracting mineral abundances is presented. • The protocol is independently validated with aid of Attenuated Total Reflectance Fourier Transform mid-infrared (ATR-FTIR) spectroscopic experiments. • Stratigraphic color enhancement using the R-package 'LESLIE' is facilitated by a user-friendly R-shiny application.
- ItemResponsibility Under Uncertainty: Which Climate Decisions Matter Most?(Amsterdam : Baltzer Science Publ., 2023) Botta, Nicola; Brede, Nuria; Crucifix, Michel; Ionescu, Cezar; Jansson, Patrik; Li, Zheng; Martínez, Marina; Richter, TimWe propose a new method for estimating how much decisions under monadic uncertainty matter. The method is generic and suitable for measuring responsibility in finite horizon sequential decision processes. It fulfills “fairness” requirements and three natural conditions for responsibility measures: agency, avoidance and causal relevance. We apply the method to study how much decisions matter in a stylized greenhouse gas emissions process in which a decision maker repeatedly faces two options: start a “green” transition to a decarbonized society or further delay such a transition. We account for the fact that climate decisions are rarely implemented with certainty and that their consequences on the climate and on the global economy are uncertain. We discover that a “moral” approach towards decision making — doing the right thing even though the probability of success becomes increasingly small — is rational over a wide range of uncertainties.
- ItemClosing Blank Spots and Illuminating Blind Spots in Research on Emerging Contaminants: The Source–Pathway–Receptor–Impact–Mitigation (SPRIM) Continuum as an Organizing Framework(Basel : MDPI, 2023) Gwenzi, WillisEmerging contaminants (ECs) include: (1) high-technology rare earth elements, (2) nanomaterials, (3) antibiotic/antimicrobial resistance, (4) microplastics, and (5) synthetic organic chemicals, which are currently unregulated. ECs continue to attract considerable research and public attention due to their potential human and ecological health risks. However, an organizing conceptual framework for framing research on ECs is currently missing. Lacking a conceptual framework, only a few aspects are frequently well-studied (i.e., bandwagon/Matthew effect), while other equally important topics receive only cursory attention. In this Editorial perspective, the Source–Pathway–Receptor–Impact–Mitigation (SPRIM) continuum is proposed as an organizing framework to guide research on ECs. First, a description of the SPRIM continuum and its components is presented. Compared to the prevailing and seemingly ad hoc approach predominant in research on emerging contaminants, the potential novelty of applying the proposed SPRIM continuum framework is that it addresses the bandwagon, or Matthew, effect. As a decision-support tool, the SPRIM continuum framework serves a dual function as (1) a checklist to identify key knowledge gaps and frame future research, and (2) a primer for promoting the collaborative research and application of emerging big data analytics in research on emerging contaminants. Collectively, it is envisaged that the SPRIM continuum framework will provide a comprehensive and balanced understanding of various aspects of emerging contaminants relative to the current approach. The challenges of the SPRIM continuum framework as a framing and decision-support tool are also discussed. Future research directions on ECs are discussed in light of the SPRIM continuum concept. This Editorial closes with concluding remarks and a look ahead. The issues discussed are cross-cutting or generic, and thus relate to several groups of ECs, including emerging organic contaminants (EOCs), which are the focus of the current Special Issue. This Special Issue, entitled ‘Emerging Organic Contaminants in Aquatic Systems: A Focus on the Source–Pathway–Receptor–Impact–Mitigation Continuum’, calls for high-quality contributions addressing several aspects of EOCs in aquatic systems. As a Guest Editor, I welcome and look forward to several high-quality contributions addressing at least one component or the entire spectrum of the SPRIM continuum.