Logo des Repositoriums
  • English
  • Deutsch
Anmelden
Keine TU-ID? Klicken Sie hier für mehr Informationen.
  1. Startseite
  2. Publikationen
  3. Publikationen der Technischen Universität Darmstadt
  4. Zweitveröffentlichungen (aus DeepGreen)
  5. Characterization of 3D oxygen concentrations in hydrogels combining astigmatic particle tracking with phosphorescence decay measurements
 
  • Details
2025
Zweitveröffentlichung
Artikel
Verlagsversion

Characterization of 3D oxygen concentrations in hydrogels combining astigmatic particle tracking with phosphorescence decay measurements

File(s)
Download
Hauptpublikation
00348_2025_Article_3977.pdf
CC BY 4.0 International
Format: Adobe PDF
Size: 2.31 MB
TUDa URI
tuda/13272
URN
urn:nbn:de:tuda-tuprints-294043
DOI
10.26083/tuprints-00029404
Autor:innen
Werner, Till
Schmidt, Mareike
Etzold, Bastian J. M. ORCID 0000-0001-6530-4978
Fritschen, Anna ORCID 0000-0001-9114-8630
Blaeser, Andreas ORCID 0000-0003-3459-4268
Hussong, Jeanette ORCID 0000-0001-5152-1904
Kurzbeschreibung (Abstract)

In this work, we combine astigmatic particle tracking with phosphorescence decay measurements to determine 3D oxygen concentration distributions in microfluidic systems. Out-of-plane positions are reconstructed to an accuracy of 1.5 μm. The calibrated measurement range covers oxygen concentrations between 0.6 to 27.6 ppm. A method is presented to systematically correct for measurement errors caused by photobleaching taking into account the excitation energy, the cumulative laser irradiation time and the spatially varying intensity profile of the laser. With this method, low measurement errors of less than 2 ppm at ambient oxygen levels can be achieved even after thousands of excitation cycles. To demonstrate the capability of the measurement technique, 3D oxygen concentrations are measured in an agarose hydrogel filled microfluidic chamber across which different pressure and oxygen gradients can be set independently. The results show that oxygen diffusion is superposed by a convective transport of interstitial flow. By matching numerical simulations to the experimental data, further insights into the ratio of convective and diffusive transport are given and a methodology for estimating relevant material parameters is presented. This in situ measurement technique can be applied to improve the design process of supply networks for tissue models. Graphical abstract

Sprache
Englisch
Fachbereich/-gebiet
16 Fachbereich Maschinenbau > Institut für Druckmaschinen und Druckverfahren (IDD) > Biomedizinische Drucktechnologie (BMT)
16 Fachbereich Maschinenbau > Fachgebiet Strömungslehre und Aerodynamik (SLA)
07 Fachbereich Chemie > Ernst-Berl-Institut > Fachgebiet Technische Chemie > Technische Chemie I
DDC
500 Naturwissenschaften und Mathematik > 540 Chemie
600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften > 620 Ingenieurwissenschaften und Maschinenbau
Institution
Universitäts- und Landesbibliothek Darmstadt
Ort
Darmstadt
Titel der Zeitschrift / Schriftenreihe
Experiments in Fluids : Experimental Methods and their Applications to Fluid Flow
Jahrgang der Zeitschrift
66
Heftnummer der Zeitschrift
3
ISSN
1432-1114
Verlag
Springer
Ort der Erstveröffentlichung
Berlin ; Heidelberg
Publikationsjahr der Erstveröffentlichung
2025
Verlags-DOI
10.1007/s00348-025-03977-3
PPN
53214189X
Zusätzliche Infomationen
Part of a collection: Applications of Laser and Imaging Techniques to Fluid Mechanics 2024
Artikel-ID
48

  • TUprints Leitlinien
  • Cookie-Einstellungen
  • Impressum
  • Datenschutzbestimmungen
  • Webseitenanalyse
Diese Webseite wird von der Universitäts- und Landesbibliothek Darmstadt (ULB) betrieben.