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Investigating biofilm deformation using optical coherence tomography and fluid-structure interaction simulation

Blauert, Florian

Abstract:
Das Feld der Biofilmmechanik ist noch immer einer der am wenigsten untersuchten
Bereiche der Biofilmforschung. Um zu verstehen, was Biofilmen eine so große Widerstandskraft
gegen Scherspannung verleiht, muss das Wechselspiel von Deformation und
Änderung der Biofilmmatrix im Detail untersucht werden. Seit der Einordnung von
Biofilmen in viskoelastische Materialien wurden fast keine Untersuchungen hinsichtlich
elastischer Deformation durchgeführt. Jedoch sind es die elastischen Eigenschaften eines
Biofilms, welche der Biofilmmatrix die Fähigkeit zur Absorption von mechanischem
Stress maßgeblich beeinflussen.
Diese Dissertation vertieft das Verständnis im Bereich der elastischen Biofilmmechanik.
Durch die Nutzung der optischen Kohärenztomographie (OCT) konnten neue
Erkenntnisse über die Dynamik der elastischen Biofilmdeformation gewonnen werden.
Das beinhaltet die Änderung der Porosität während des Deformationsprozesses, die
Änderung der mechanischen Eigenschaften mit der Fließgeschwindigkeit während der
Kultivierung, sowie die Bestimmung zuvor noch nicht gemessener mechanischer Parameter
wie die Poissonzahl, das Kompressionsmodul, sowie die Kompressibilität von
Biofilmen. ... mehr

Abstract (englisch):
The nature of biofilm mechanics is still one of the most understudied fields in biofilm
research. The main challenge is to understand the complex interplay of deformation and
matrix re-arrangements. Both give the biofilm matrix its enormous resistance against
environmental stress. After the discovery of biofilms behaving as viscoelastic material,
research of the elastic properties basically stopped. But it is the elastic part, which
defines rigidity, elasticity, and ability to absorb applied stress without detaching.
The following thesis deepens the understanding about elastic properties of the biofilm
matrix. ... mehr

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Volltext §
DOI: 10.5445/IR/1000069474
Coverbild
Zugehörige Institution(en) am KIT Engler-Bunte-Institut (EBI)
Publikationstyp Hochschulschrift
Jahr 2017
Sprache Englisch
Identifikator ISSN: 2195-2973
urn:nbn:de:swb:90-694743
KITopen-ID: 1000069474
Verlag KIT, Karlsruhe
Umfang XIII, 103 S.
Serie Schriftenreihe des Lehrstuhls für Wasserchemie und Wassertechnologie und der DVGW-Forschungsstelle am Engler-Bunte-Institut des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) ; 72
Abschlussart Dissertation
Fakultät Fakultät für Chemieingenieurwesen und Verfahrenstechnik (CIW)
Institut Engler-Bunte-Institut (EBI)
Prüfungsdatum 10.03.2017
Referent/Betreuer Prof. H. Horn
Schlagworte Biofilm, OCT, optische Kohärenztomographie, Biofilmmechanik, Poisson's ratio, Biofilmdeformation
KIT – Die Forschungsuniversität in der Helmholtz-Gemeinschaft
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