Werkstoffverhalten in biologischen Systemen

Das Werkstoffverhalten in biologischen Systemen ist allgegenwärtig, sei es die Geruchsbelästigung aus Abwasserleitungen oder das infektiöse Lockern eines Zahnstiftes. Aufbauend auf den grenzflächenphysikalischen Phänomenen werden die materialwissenschaftlichen Probleme aller drei Anwendungsrichtungen (Biotechnologie, Biomimetrie, Medizintechnik einschließlich der Biomaterialien) in ihren Gemeinsamkeiten und Unterschieden dargestellt. Der Exkurs in die Modellierung dient zum Aufzeigen möglicher Grenzen. Das Buch bildet eine anwendungsbezogene Klammer zwischen der Biologie und den Materialwissenschaften, anschaulich illustriert an Hand von zahlreichen Bildern und Tabellen. Diese Arbeitsrichtungen führen zu einem neuen Technologieschub, so daß dem Lernenden und in der Praxis Suchenden ein Leitfaden für dieses interdisziplinäre Gebiet in die Hand gegeben wird.

1 Einleitung. - 1. 1 Was sind biologische Systeme? . - 1. 2 Werstoffanforderungen Ein Überblick. - 1. 3 Anfordererungen in der Umwelttechnik. - 1. 4 Historischer Überblick. - Literatur. - 2 Zellen und Zellverhalten. - 2. 1 Prokaryoten. - 2. 2 Eukaryoten. - 2. 3 Immunsystem. - 2. 4 Gewebereaktionen. - 2. 5 Toxizität. - 2. 6 Test mit Eukaryoten (Biokompatibilität). - Literatur. - 3 Materialwissenschaftliche Grundlagen. - 3. 1 Struktur und Fehlstellen. - 3. 2 Oberflächen. - 3. 3 Zustandsschaubilder. - 3. 4 Diffusionphänomene. - 3. 5 Keimbildung und Umwandlungen. - 3. 6 Sintern. - 3. 7 Korrosion. - 3. 8 Mechanisches Verhalten. - 3. 9 Fertigungstechnologische Einflüsse. - Literatur. - 4 Festköperoberfläche und Adhäsion. - 4. 1 Adhäsion. - 4. 2 Adhäsionsmechanismen. - 4. 3 Diffusionsspannung (Zeta-Potential). - 4. 4 Adsorptions-Isotherme. - 4. 5 Oberflächenergie. - 4. 6 Elektrostatische Einflüsse. - 4. 7 Teilchentransport. - 4. 8 Oberflächen. - Literatur. - 5 Biofilme und Biofilmtechnologie. - 5. 1 Biofilme. - 5. 2 Biofouling. - 5. 3 Materialoberflächen und Sterilität. - 5. 4 Biomimetische Anwendungen und Biofilmtechnologien. - Literatur. - 6 Werkstoffe in der Bioverfahrenstechnik. - 6. 1 Anlagentechnik. - 6. 2 Biotechnologishch eingesetzte Stämme. - 6. 3 Werstoffe. - Literatur. - 7 Biomaterialien. - 7. 1 Mechanische Biomaterialanforderungen. - 7. 2 Zwishchenfläche Implant/Weichgewebe. - 7. 3 Grenzfläche Implantat/Knochen. - 7. 4 Grenzfläche Implantat/Blut. - 7. 5 Werkstoffe in der Medizin. - Literatur. - 8 Biologisch orientierte Werkstoffprüfung. - 8. 1 Prüfprobleme, welche Größen? . - 8. 2 Oberflächenrauhigkeit. - 8. 3 Mikroskopie. - 8. 4 Oberflächenanalytik und -energie. - 8. 5 Messung von Adhäsionskräften. - 8. 6 Elektrochemische Korrosionsmessungen. - 8. 7 Kultivierung. - 8. 8 Prüftechnische Unterschiede in Biotechnologie und Medizin. - 8. 9Qualitätssicherung und Risikoabschätzung. - Literatur. - 9 Mathematische Methoden. - 9. 1 Kinetische Modelle. - 9. 2 Monte-Carlo-Simulation. - 9. 3 Strukturmodelle. - 9. 4 Diffusion und Wärmeleitung. - 9. 5 Rheologie. - Literatur. - Taballen A5. 1 bis A5. 7. - Tabellen A6. 1 bis A6. 13. - Tabellen A7. 1 bis A7. 29.