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The synthesis of hydrogels still uses frequently starting materials based on petroleum. Since it is a non-renewable resource, the deposits will be exhausted sooner or later, besides the exploitation of fossil oil is environmentally harmful and contributes to climate change. For these reasons, alternative materials for hydrogels, which should be renewable and sustainable, have to be investigated. The focus of this thesis was to synthesize \textit{in situ} gelling hydrogels based on polysaccharides and to characterize their properties. Cellulose and chitosan were chosen as starting materials, because they belong to the most abundant biopolymers on earth and therefore are readily available and also renewable. Additionally, cellulose sulfate (CS) is capable of attracting growth factors and chitosan has antimicrobial properties, all characteristics that are desirable for hydrogels in tissue engineering applications. First of all, the sulfation of the cellulose was performed. Celluloses of two origins, sulfite pulp and cotton linters, were used to investigate the influence of the DP towards the DS_sulf. By applying direct sulfation and acetosulfation as sulfation methods a broader range of DS_sulf from 0.8 to 2.0 has been achieved. Values below 1.0 were obtained by acetosulfation for both celulloses without a remarkable influence of the DP. In direct sulfation, DS_sulf values of 1.1 to 2.0 could be achieved by adjusting the ratio of chlorosulfuric acid and anhydroglucose unit of cellulose between 3.0:1; 4.5:1 and 6.0:1. Starting from a ratio of 4.5:1 the effect of the DP is obvious, the longer chains of the cotton linters reach lower DS_sulf values compared to the sulfite pulp. Due to the longer cellulose chains the accessibility of the sulfating agent is limited, this is in particular noticeable at higher DS_sulf once the outer and easier accessible positions are sulfated. The determination of the sulfur content, to quantify the DS_sulf, in CS became a key challenge in t

Gegenstand der vorliegenden Arbeit war das Einwirken von gasförmigem Ammoniak auf Rotbuchenholz (Fagus sylvatica L.) und Fichtenholz (Picea abies Karst.). Das Holz wurde unter isothermen Bedingungen bei verschiedenen Druckstufen von Normal-druck bis zu annähernd Sattdampfdruck des Ammoniakgases modifiziert. Die Unter-suchungen sind in materialseitige und verfahrensseitige Versuche einzuordnen. Ma-terialseitig lag der Fokus auf holzchemischen und holzphysikalischen Veränderun-gen. Im Rahmen der holzphysikalischen Versuche wurden auch mechanische Ver-dichtungen durchgeführt und das Fixierungsverhalten betrachtet. Bei den verfah-rensseitigen Untersuchungen wurden die Quellung, die Temperatur und die Masse des Holzes während der Ammoniakbegasung beobachtet. Es wurde herausgefunden, dass Ammoniak zu einem starken Temperaturanstieg des Holzes am Beginn eines Begasungsvorgangs führt. Die Masse und die Quellmaße des Holzes steigen hingegen kontinuierlich im Versuchsverlauf an. In der tangentialen Holzrichtung quillt das Holz stärker als es für die Quellung durch Wasser bekannt ist. Von den Zellwandbestandteilen wird die Hemicellulose infolge der Ammoniakbe-handlung stark degradiert. Das Lignin und die Cellulose sind hingegen chemisch sehr stabil gegenüber der Behandlung. Eine Besonderheit bei der Cellulose ist, dass die kristallinen Bereiche durch den Ammoniak ab einem bestimmten Druck gequollen werden. Die Cellulose ändert dadurch ihre kristalline Struktur von Cellulose I zu Cel-lulose III. Der Ammoniak führt analog zur Umwandlung der kristallinen Cellulose zu einer Selbstverdichtung des Holzes, was eine Rohdichteerhöhung von bis zu 30 % bewir-ken kann. Infolgedessen wird die Rohdichteerhöhung, die durch die mechanische Verdichtung hervorgerufen wird, verstärkt. Die Quellmaße steigen durch die Ammo-niakbehandlung stark an, jedoch werden die verdichteten Abmessungen gegenüber einer Wasserquellung sehr gut fixiert. Die dauerhafte Rückverformung hin zu der ursprünglichen Abme, The subject of the present study was the effect of gaseous ammonia treatment on European beech wood (Fagus sylvatica L.) and Norway spruce wood (Picea abies Karst.). The wood was modified under isothermal conditions at different pressure levels from normal pressure to almost saturated vapour pressure of the ammonia gas. The investigations can be divided into material related and process related ex-periments. On the material side, the focus was on wood-chemical and wood-physical changes. As part of the wood-physical experiments, also mechanical densifications were carried out and the fixation behaviour was examined. In the process-related investigations, the swelling, temperature and mass of the wood were observed dur-ing ammonia treatment. It was found that ammonia leads to a strong temperature increase of the wood at the beginning of a modification process. The mass and swelling dimensions of the wood, however, increase continuously during the course of the experiment. In the tangen-tial direction of the wood, the wood swells more than is known for swelling caused by water. The cell wall component hemicellulose is strongly degraded as a result of the ammonia treatment. The lignin and cellulose, on the other hand, are chemically very stable to the treatment. A special aspect of cellulose is that the crystalline areas are swollen by the ammonia when a certain pressure is reached. The cellulose thus changes its crystalline structure from cellulose I to cellulose III. The ammonia leads to a self-densification of the wood in analogy to the transformation of the crystalline cellulose, which can cause an increase in density of up to 30 %. As a result, the in-crease in density caused by mechanical compression is intensified. The swelling di-mensions increase strongly due to the ammonia treatment, but the compacted di-mensions are very well fixed compared to water swelling. The permanent defor-mation back to the original dimensions is therefore very low. The wood species Eu

Elektrochemische Energiespeicher sind entscheidend für eine zuverlässige Energieversorgung angesichts steigender Nachfrage und knapper Ressourcen. Die fortlaufende Entwicklung möglichst umweltfreundlicher Materialien mit guter Verfügbarkeit ist essenziell für die Verbesserung von deren Leistungsfähigkeit. Ziel der Arbeit war die Nutzung cellulosebasierter Präkursoren zur Herstellung von Elektrodenmaterialien für die elektrochemischen Energiespeicher Superkondensator und Li-Ionen-Batterie. Dabei werden die Struktur-Eigenschaftsbeziehungen von Präkursormaterial und Kohlenstoff, sowie deren Einfluss auf die resultierenden elektrochemischen Leistungen untersucht. Mittels Acetatverfahren können sphärische Partikel auf Basis von Cellulose mit einer Partikelgröße < 5 µm und enger Partikelgrößenverteilung hergestellt werden. Bei der Herstellung sphärischer Partikel aus Celluloseacetat werden eine Vielzahl verschiedener Parameter im Herstellungsprozess variiert und deren Einfluss auf die Eigenschaften der sphärischen Partikel verändert. Außerdem werden die Cellulosederivate Celluloseacetat-butyrat und Celluloseacetat-phthalat als Ausgangsmaterial zur Herstellung sphärischer Partikel verwendet. Die hergestellten sphärischen Partikel werden mittels Pyrolyse zu Kohlenstoff umgewandelt, wobei zum einen der Einfluss der Eigenschaften der sphärischen Präkursoren auf die resultierenden Kohlenstoffe und zum anderen der Einfluss verschiedener Carbonisierungsbedingungen (Carbonisierungstemperatur, Haltezeit, Heizrate) anhand von sphärischen Celluloseacetatpartikeln mit einer Partikelgröße < 5 µm untersucht werden. Zur Vergrößerung der Oberfläche und zur Veränderung der Porenstruktur werden aktivierte Kohlenstoffe hergestellt. Dabei wird KOH in verschiedenen Aktivierungsgraden C : KOH verwendet sowie alternative Aktivierungsreagenzien getestet. Die (aktivierten) Kohlenstoffe dienen als Elektrodenmaterialien in Superkondensatoren, Li-Ionen-Batterien und Li-Ionen-Kondensatoren. Die herge

Ein Teil der Arbeit beschäftigt sich mit der Aufarbeitung zur anatomischen und chemischen strukturellen Zusammensetzung von vorrangig einheimischen Hölzern, um schließlich die physikalischen Eigenschaften bzw. deren Differenzen, auch im Unterschied zwischen Laub- und Nadelholz phänomenologisch im Sinne der Struktur-Eigenschafts-Beziehungen zu verstehen. Die Verbesserung von holzphysikalischen Defiziten wird im Rahmen der Arbeit hauptsächlich mithilfe von physikalischen Verfahren erläutert. Dazu erfolgen ausführliche Beschreibungen zum mechanischen Verdichten quer zur Faserrichtung des Holzes, der thermischen Modifikation sowie der Kombination aus beiden Verfahren. Dazu werden sowohl jeweils die verfahrenstechnischen Parameter und Vorgehensweisen als auch die resultierenden anatomischen, chemischen und den damit verbundenen physikalischen Eigenschaftsänderungen erläutert, insbesondere in Abhängigkeit der Parameteranwendung sowie im Unterschied zwischen Laub- und Nadelholz. Darüber hinaus werden bereits durchgeführte Studien zur physikalischen, chemischen und biologischen Holzmodifikation zur Verbesserung der akustischen Eigenschaften von Hölzern und deren möglicher Eignung für den Musikinstrumentenbau vorgestellt, zusammengefasst und jeweils bewertet. Schließlich werden zwei ausgewählte Fallbeispiele beschrieben, welche die Zielsetzung verfolgten, einheimische Holzarten mithilfe der physikalischen Holzmodifikation als Tropenholzersatz in Konzertgitarren und Elektro-Bassgitarren bauteilspezifisch zu verwenden. Der jeweilige Lösungsansatz wurde einerseits durch Einsatz der thermischen Modifikation und andererseits mithilfe einer Kombination aus dem Plastifizieren, mechanischen Verdichten quer zur Faserrichtung und der anschließenden thermischen Modifikation verfolgt. Zur Material- und Instrumentencharakterisierung wurden hierbei verschiedene Testmethoden verwendet und bewertet.:1 Einleitung 1 1.1 Hintergrund und Motivation 1 1.2 Aufbau und Vorgehensweise 5 2 Strukturel, One part of the thesis deals with the processing of the anatomical and chemical structural composition of primarily native woods in order to finally understand the physical properties and their differences, also in the difference between hardwood and softwood phenomenologically in the sense of structure-property relationships. The improvement of wood-physical deficits is mainly explained within the scope of the work with the help of physical methods. Detailed descriptions are given of mechanical densification across the grain direction of the wood, thermal modification and the combination of both methods. The process parameters and procedures as well as the resulting anatomical, chemical and associated physical property changes are explained, in particular depending on the parameter application and the difference between hardwood and softwood. Furthermore, the work is dedicated to studies that have already taken place on physical, chemical and biological wood modification to improve the acoustic properties of woods and their possible suitability in musical instrument making, summarized and evaluated in each case. Finally, two selected case studies are described which pursued the objective of using native wood species as a component-specific substitute for tropical wood in concert guitars and electric bass guitars with the aid of physical wood modification. The respective solution approach was pursued on the one hand by using thermal modification and on the other hand by using a combination of plasticizing, mechanical densification across the grain direction and subsequent thermal modification. Various test methods were used and evaluated for both material and instrument characterization.:1 Einleitung 1 1.1 Hintergrund und Motivation 1 1.2 Aufbau und Vorgehensweise 5 2 Struktureller Aufbau und relevante Eigenschaften von Holz 6 2.1 Anatomie des Holzes 6 2.2 Chemie des Holzes 18 2.3 Physik des Holzes 39 3 Holzmodifikation 91 3.1 Allgemeines 91 3.2 Verdichten quer zur

Lignin als nachwachsendes, erneuerbares Biopolymer, welches als Nebenprodukt in der Zellstoffindustrie anfällt, besitzt das Potenzial Materialien auf der Basis von endlichen, fossilen Rohstoffen ganz oder teilweise zu ersetzen. Ziel der Arbeit war es Adsorptionsmaterialien auf der Basis von Lignin in Form von Hydrogelen herzustellen und ihre Adsorptionseigenschaften zu untersuchen. Hierfür wurden zunächst verschiedene technische Lignine (Kraftlignine, Ligninsulfonate und Sodalignine) eingehend charakterisiert, zu Hydrogelen vernetzt und die Adsorptionseigenschaften an den Metallionen Cu(II), Ni(II) und Zn(II) untersucht. Weiterhin wurde der Einfluss der Fraktionierung des Lignins auf die Adsorptionseigenschaften der resultierenden Ligninhydrogele untersucht. Hierfür wurde das Kraftlignin mittels Aceton : Wassermischungen über die unterschiedliche Löslichkeit der Fraktionen aufgetrennt. Die Fraktionierung des Ligninsulfonates erfolge über die Membranfiltration, bei der ein Reinigungsschritt mit kleinem Porendurchmesser vorausgesetzt wurde. Durch chemische Modifizierung des Ausgangslignins konnten die Adsorptionseigenschaften des Ligninhydrogels verändert werden. Hierfür wurden drei verschiedene Synthesewege durchgeführt: Die Einbringung von Dihydroxybenzol über eine sauerkatalysierte Substitutionsreaktion, das Anbinden von Iminodiessigsäure über die Mannich-Reaktion und mittels Epichlorhydrin, sowie die Einbringung von stickstofffunktionellen Gruppen mittels oxidativer Ammonolyse. Ferner wurden weitere Eigenschaften wie die Zyklenstabilität und Selektivität der Ligninhydrogele untersucht. Die während der Adsorption ablaufenden die Schrumpf- und Quelleigenschaften des Hydrogels konnten ausgenutzt werden, um ein Konzept für ein Sensorsystem zu entwickeln. Dazu wurde das Ligninhydrogel an kovalent an einen ITO-Träger angebunden und die Schrumpf- und Quellprozesse mittels QCM am Beispiel von verschieden konzentrieren Magnesium- und Natriumionenlösungen untersucht. An Aer

Niemann-Pick type C1 disease (NPC1 [OMIM 257220]) is a rare and severe autosomal recessive disorder, characterized by a multitude of neurovisceral clinical manifestations and a fatal outcome with no effective treatment to date. Aiming to gain insights into the genetic aspects of the disease, clinical, genetic, and biomarker PPCS data from 602 patients referred from 47 countries and diagnosed with NPC1 in our laboratory were analyzed. Patients’ clinical data were dissected using Human Phenotype Ontology (HPO) terms, and genotype–phenotype analysis was performed. The median age at diagnosis was 10.6 years (range 0–64.5 years), with 287 unique pathogenic/likely pathogenic (P/LP) variants identified, expanding NPC1 allelic heterogeneity. Importantly, 73 P/LP variants were previously unpublished. The most frequent variants detected were: c.3019C > G, p.(P1007A), c.3104C > T, p.(A1035V), and c.2861C > T, p.(S954L). Loss of function (LoF) variants were significantly associated with earlier age at diagnosis, highly increased biomarker levels, and a visceral phenotype (abnormal abdomen and liver morphology). On the other hand, the variants p.(P1007A) and p.(S954L) were significantly associated with later age at diagnosis (p < 0.001) and mildly elevated biomarker levels (p ≤ 0.002), consistent with the juvenile/adult form of NPC1. In addition, p.(I1061T), p.(S954L), and p.(A1035V) were associated with abnormality of eye movements (vertical supranuclear gaze palsy, p ≤ 0.05). We describe the largest and most heterogenous cohort of NPC1 patients published to date. Our results suggest that besides its utility in variant classification, the biomarker PPCS might serve to indicate disease severity/progression. In addition, we establish new genotype–phenotype relationships for “frequent” NPC1 variants.