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Variable modal strength in Afrikaans and Samoan
No full textWe discuss a new pattern in the cross-linguistic typology of modal strength, relating to the distinction between weak and strong necessity, based on data from original fieldwork. In both Afrikaans (Indo-European, Germanic; South Africa) and Samoan (Austronesian, Oceanic; American Samoa, Independent State of Samoa), the distinction may be left morphologically unmarked. We suggest that this variability in strength can be explained under a uniform analysis where the relevant expressions are weak necessity modals that allow for the secondary ordering source to be empty, unlike their English counterparts
Entwicklung eines Core Outcome Sets für Primär Progressive Aphasie
No full textDie Primär Progressive Aphasie (PPA) ist eine neurodegenerative Sprachstörung. Bisher existiert noch kein einheitlicher internationaler Standard klinischer Endpunkte zur Erfassung des Therapieerfolgs bei PPA (Core Outcome Set für PPA, COSPPA). Durch eine hier vorgestellte Befragungsstudie, die Teil einer internationalen Forschungskooperation mit dem University College in London ist, werden mittels einer standardisierten Gruppendiskussionsmethode (Nominelle Gruppentechnik) wichtige Behandlungsziele für Patient:innen mit PPA und ihre Bezugspersonen identifiziert und priorisiert. Die Befragung findet in Kleingruppen mit je 3 – 5 Teilnehmenden und getrennt für Patient:innen und ihre Angehörigen statt. Der Schwerpunkt des vorliegenden Beitrags liegt auf der Vorstellung des Studiendesigns. Bisher wurden eine Patient:innengruppe (n = 5) und drei Angehörigengruppen (insgesamt n = 10) untersucht. Die Rekrutierung der bislang 15 Personen war insbesondere über die Selbsthilfe, die Deutsche Alzheimer Gesellschaft und an Universitätskliniken angesiedelte Gedächtnissprechstunden erfolgreich. Zukünftig soll das Projekt dazu beitragen, Wünsche und Bedürfnisse von Patient:innen und deren Bezugspersonen besser in der Sprachtherapie zu berücksichtigen und internationale standardisierte COS-PPA zu entwickeln
Schrittweise Erweiterung des Common Ground
No full textWhen humans engage in a conversation, many cognitive, linguistic and social forces and constraints are at play simultaneously. In particular, each utterance incrementally enriches the participants' common ground by making new bits of information accumulate into their shared set of knowledge, experiences, suppositions, beliefs and memories. To make it happen, they must understand each other, keep track of what has been shared, and collaborate to solve misunderstandings. Modelling this grounding process is evidently very challenging, but also vital both to shed light on how human dialogue works and to build applications that can safely interact with humans. The field of natural language processing has seen advancements with data-driven, end-to-end deep learning models, but this prevailing paradigm also has conceptual frailties when it comes to processing dialogue phenomena: in vogue encoders are by design not fully incremental, models are not trained with an explicit grounding signal, hidden representations are not directly interpretable and static datasets abstract away many aspects of interactivity. In this thesis, I propose methods to evaluate the grounding competence of deep learning dialogue models from three perspectives: (i) incremental understanding with timing and revisions; (ii) making information shared and processing the conversation history while considering the interlocutor's perspective; and (iii) requesting clarification while taking actions and dealing with uncertainty in collaborative settings. With a reflective summary of my publications on these three themes, I argue that cognitively motivated evaluation is an effective and useful approach to appreciate what current dialogue models, including chat-optimised large language models, can do, while standing on firm grounds about their limitations and, most importantly, the ethical concerns raised due to their development and use.Wenn Menschen miteinander kommunizieren, interagieren viele kognitive, linguistische und soziale Faktoren miteinander. Insbesondere erweitert jede Äußerung den Common Ground der Gesprächsteilnehmenden, indem neue Informationen Teil ihrer gemeinsam geteilten Wissens-, Erfahrungs-, Vermutungs-, Glaubenssätze und Erinnerungen werden. Um dies zu erreichen, müssen sie einander verstehen, den Überblick darüber behalten, was geteilt wurde, und zusammenarbeiten, um Missverständnisse zu lösen. Diesen Groundingprozess zu modellieren ist eine große Herausforderung, aber unerlässlich, um einerseits zu ergründen, wie natürlichsprachlicher Dialog funktioniert und andererseits, um Anwendungen zu entwickeln, die auf sichere Weise mit Menschen interagieren können. Auf dem Gebiet der Verarbeitung natürlicher Sprache wurden große Fortschritte auf dem Gebiet der datengetriebenen Ende-zu-Ende-Deep-Learning-Modelle erzielt; gleichzeitig weist dieses vorherrschende Paradigma konzeptionelle Schwachstellen auf, wenn es um die Modellierung von Dialogphänomenen geht: moderne Encoder sind dem Design nach nicht vollständig inkrementell, Modelle werden ohne explizites Grounding-Signal trainiert, interne numerische Repräsentationen sind nicht direkt interpretierbar und statische Datensätze lassen viele der Aspekte von Interaktivität außer Acht. In dieser Dissertation schlage ich Methoden zur Evaluierung der Groundingkompetenz von Deep-Learning-Modellen aus drei Perspektiven vor: (i) inkrementelles Verstehen mit Timing und Revisionen; (ii) Informationsaustausch und Verarbeitung des Gesprächsverlaufs unter Berücksichtigung der Perspektive des Gesprächspartners; und (iii) in kollaborativen Situationen Klärung erfragen während man eine Aktionsauswahl trifft und mit Unsicherheiten umgeht. Mit einer reflektierenden Zusammenfassung meiner Veröffentlichungen in diesen drei Fragestellungen argumentiere ich, dass kognitiv motivierte Evaluierung ein effektiver und nützlicher Ansatz ist, um die aktuellen Dialogmodelle, einschließlich chat-optimierter großer Sprachmodelle, einschätzen zu können, und gleichzeitig Klarheit darüber zu erlangen, wo ihre Grenzen liegen und, vor allem um die ethischen Bedenken, die um ihre Entwicklung und Benutzung hervorgebracht wurden, würdigen zu können
Automatische seismische Signaldetektion und erweiterte Analyse für große Datenmengen und Distributed Acoustic Sensing
No full textThe progressive expansion of global and regional seismometer networks, the deployment of temporary large-N networks and the increasing collection of fiber-optic DAS data are opening new possibilities for observational seismology - provided that the large volumes of data can be efficiently processed with high quality. The ambition of this cumulative dissertation is the development and implementation of methods for data-driven and automatic analysis of large nodal and DAS datasets. In the first part (A), a new efficient method for the detection and localization of seismic events in continuous seismic data is presented. The technique integrates seismic first-arrival phase annotations from machine-learning with an adaptive delay-and-sum backprojection approach. The developed method the accompanying software framework are introduced, and then applied to different types of large seismic datasets. These include (1) weak seismicity in the Eifel volcanic region and a Rhine-Graben segment recorded by the Eifel Large-N experiment, Germany, (2) a volcano-tectonic unrest on the Reykjanes Peninsula, Iceland and (3) a geothermal circulation experiment at Utah FORGE, USA. The subsequent study investigates the volcano-tectonic seismicity on the Reykjanes Peninsula, Iceland, and presents an integrated interpretation of a detailed earthquake catalog together with probabilistic source moment tensors to resolve the geometry of fault systems and the evolution of shallow crustal dike intrusions. In the second part (B), an adaptive frequency-wavenumber filter for DAS signal processing is developed. The method exploits the wavefield's dense spatial and temporal coherency and uses adaptive localized beamforming to enhance the coherent energy, and thereby improving the signal-noise-ratio. The flexible, yet robust filtering strategy is based on established signal processing methods and is parameterized by two arguments, it can efficiently be applied to data in real-time. In the following work, this filter is applied to improve the noisy signals of first-arrivals from an active seismic source. The data was recorded by a downhole DAS fiber inside a 400 m deep ICDP borehole in Vogtland, Germany. Subsequently, the DAS arrival times are incorporated into a high-resolution 3D velocity tomography to image the subsurface and a fault discontinuity.Der fortschreitende Ausbau globaler und regionaler seismologischer Stationsnetze, der Aufbau von temporären Large-N Netzwerken und die zunehmende Akquisition von faseroptischen Distributed Acoustic Sensing (DAS) Daten eröffnen neue Möglichkeiten in der Seismologie. Eine Herausvorderung jedoch ist es, die anfallenden großen Datenmengen automatisch zu analysieren. Die übergeordnete Zielsetzung dieser kumulativen Dissertation ist die Entwicklung von effizienten Methoden und deren Software-Implementierung, um große seismologische Datensätze automatisch zu analysieren. Im ersten Teil (A) der Arbeit wird die Weiterentwicklung einer Methode vorgestellt, die seismische Ereignisse in kontinuiertlichen Wellenform Datensätzen automatisch detektiert und lokalisiert. Die Methode integriert Maschinelles Lernen zur Erkennung von seismischen Erstankunftszeiten mit einem adaptiven Rückprojektionsalgorithmus. Es wird die entwickelte Methode sowie ein Software Framework vorgestellt, welche anhand von verschiedenen großen seismischen Datensätzen getestet werden. Diese umfassen (1) schwache Seismizität in der Eifel und einem Segment des Rheintalgrabens, Deutschland, aufgenommen durch das Eifel Large-N Experiment, (2) vulkanisch-tektonische Unruhe auf der Reykjanes Halbinsel, Island, und (3) ein geothermales Zirklationsexperiment bei Utah FORGE, USA. Die nachfolgende Studie auf der Reykjanes Halbinsel integriert die Interpretation von detailierten Erdbebenkatalogen zusammen mit probabilistischen Herdflächenlösungen selektierter Erdbeben, um die Geometrie der aktivierten Verwerfungssysteme abzubilden und die Entwicklung und Platznahme eines krustalen Dikes nachzuvollziehen. Im zweiten Teil (B) wird ein adaptiver Frequenz-Wellenzahl-Filter für DAS Signalprozessierung entwickelt. Die Methode nutzt die räumliche und zeitliche Kohärenz des Wellenfeldes aus, um durch adaptives lokales Beamforming die kohärente seismische Energie hervorzuheben und somit das Signal-Rausch-Verhältnis zu verbessern. Die robuste Filterstrategie basiert auf etablierten Signalverarbeitungsmethoden und ist wird durch zwei Argumente parametrisiert und kann effizient in Echtzeit auf Daten angewendet werden. In der folgenden Arbeit wird diese Filtermethode angewendet, um damit die stark verrauschten Signal von Erstankünften einer aktiven seismischen Quelle zu verbessern. Die Daten sind von einem Downhole-DAS in einem 400 m tiefen ICDP Bohrloch im Vogtland, Deutschland, aufgezeichnet worden. Anschließend werden die DAS Ankunftszeiten in eine hochauflösende 3D Geschwindigkeitstomografie integriert, mit dem Ziel den flachen Untergrund und eine Verwerfungsdiskontinuität abzubilden
A downward-counterfactual analysis of flash floods in Germany
No full textCounterfactuals are scenarios that describe alternative ways of how an event, in this case an extreme rainfall event, could have unfolded. In this study, we present the results of a counterfactual search for flash flood events in Germany. We used a radar-based precipitation dataset from Germany's national meteorological service (Deutscher Wetterdienst) to identify the 10 most extreme precipitation events in Germany from 2001 to 2022 and then assumed that any of these top 10 events could have happened anywhere in Germany. In other words, the events were shifted around all over Germany. For all resulting positions of the precipitation fields, we simulated the corresponding peak discharge for any affected catchment smaller than 750 km2.From all the realizations of this simulation experiment, the maximum peak discharge was identified for each catchment.
In a case study, we first focused on the devastating flood event in July 2021 in western Germany. We found that a moderate shifting of the event in space could change the event peak flow at the Altenahr gauge by a factor of 2. Compared to the peak flow of 1004 m3 s−1 caused by the event in its original position, the worst-case counterfactual of that event led to a peak flow of 1311 m3 s−1. Shifting another event that had occurred just 1 month earlier in eastern Germany over the Ahr River valley even effectuated a simulated peak flow of 1651 m3 s−1.
For all analysed subbasins in Germany, we found that, on average, the highest counterfactual peak exceeded the maximum original peak (between 2001 and 2022) by a factor of 5.3. For 98 % of the basins, the factor was higher than 2.
We discuss various limitations of our analysis, which are important to be aware of, namely, the quantification and selection of candidate rainfall events, the hydrological model, and the design of the counterfactual search experiment. Still, we think that these results might help to expand the view of what could happen in the case that certain extreme events occurred elsewhere and thereby reduce the element of surprise in disaster risk management
Beyond beauty standards: Assessing positive body image and examining prospective relationships with perceived body acceptance by others, adaptive affect regulation, and intuitive eating
No full textPositive body image broadly refers to an overall love and respect for one's body and encompasses multiple facets, including an appreciation for one's body and its functions, as well as embracing a more inclusive definition of beauty than prescribed by societal ideals. Positive body image is often operationalized via body appreciation, which is currently best assessed using the Body Appreciation Scale-2 (BAS-2). Previous prospective studies using this measure have shown that body appreciation can predict better mental health and well-being, lower internalization of societal beauty ideals, and reduced body dissatisfaction. These findings highlight the potential health benefits of positive body image and the need for further prospective studies identifying potential predictors and consequences. The overall aim of the present dissertation was to examine positive body image among women and men in the German-speaking context. To provide a valid and reliable operationalization of positive body image, both in the current dissertation and future research scope, the present work aimed to examine the psychometric properties of a German version of the BAS-2 (publications 1 and 2). Data from three independent samples were examined, including a total of N = 3640 participants (women: 2013; men: 1627). Results indicated that the German BAS-2 is a valid and reliable measure to assess body appreciation among women and men. Building on this initial evaluation, the present dissertation sought to deepen our understanding of possible mechanisms for promoting body appreciation. Specifically, publication 3 aimed to examine potential prospective, bidirectional relationships between body appreciation and theoretically derived predictors, namely (1) perceived acceptance of the body by others and (2) body image flexibility. Data from N = 2140 participants (women: 1436; men: 704) were examined. Results of latent cross-lagged-panel analyses revealed that higher body appreciation predicted greater increases in perceived body acceptance by others among women and men, but not vice versa. Moreover, publication 3 provided the first evidence that women who flexibly regulate negative body image experiences are more likely to cultivate body appreciation over time. However, body image flexibility did not predict body appreciation among men. Among both genders, higher body appreciation further predicted greater increases in body image flexibility. Lastly, the present dissertation examined the role of body appreciation in predicting intuitive eating behavior, with body image flexibility considered a potential mediator (publication 4). Data from N = 2140 participants (women: 1436; men: 704) were analyzed. Among women, results of latent variable path modeling showed that body image flexibility fully mediated the prospective paths from body appreciation to unconditional permission to eat, eating for physical rather than emotional reasons, and reliance on hunger and satiety cues. Body-food choice congruence was the only facet of intuitive eating directly predicted by body appreciation. Among men, greater body image flexibility explained why those with higher body appreciation were more likely to eat out of physical rather than emotional hunger. Overall, the present dissertation adds to the limited research on positive body image in the German-speaking context. Scholars are encouraged to replicate the findings of the present dissertation among diverse social identities, including non-binary identities (e.g., gender non-conforming, gender fluid, pangender, etc.) and individuals from various cultural backgrounds and geographical locations.Ein positives Körperbild umfasst Liebe, Respekt und Wertschätzung für den eigenen Körper sowie eine breite Definition von Schönheit, die über gesellschaftliche Ideale hinausgeht. Es wird häufig über die Wertschätzung des eigenen Körpers operationalisiert, die derzeit am besten mit der Body Appreciation Scale-2 (BAS-2) erfasst wird. Frühere prospektive Studien, die dieses Maß verwendeten, konnten zeigen, dass Körperwertschätzung eine bessere psychische Gesundheit, ein höheres Wohlbefinden, eine geringere Internalisierung gesellschaftlicher Schönheitsideale sowie eine geringere Körperunzufriedenheit vorhersagen kann. Diese Ergebnisse unterstreichen den potenziellen gesundheitlichen Nutzen eines positiven Körperbildes und den Bedarf an weiteren prospektiven Studien zur Identifizierung potenzieller Prädiktoren und Konsequenzen. Das übergeordnete Ziel der vorliegenden Dissertation war es, das positive Körperbild von Frauen und Männern im deutschsprachigen Kontext zu untersuchen. Um eine valide und reliable Operationalisierung des positiven Körperbildes sowohl für die vorliegende Dissertation als auch für zukünftige Forschungsvorhaben zu ermöglichen, wurden zunächst die psychometrischen Eigenschaften der deutschen Version des BAS-2 (Publikationen 1 und 2) untersucht. Dafür wurden Daten von drei unabhängigen Stichproben mit insgesamt N = 3640 Personen (Frauen: 2013; Männer: 1627) analysiert. Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass die deutsche BAS-2 ein valides und reliables Instrument zur Messung der Körperwertschätzung bei Frauen und Männern ist. Aufbauend auf diesen Analysen wurde in der vorliegenden Dissertation das Verständnis möglicher Mechanismen zur Förderung der Körperwertschätzung weiter vertieft. Konkret zielte Publikation 3 darauf ab, potenzielle prospektive, bidirektionale Beziehungen zwischen Körperwertschätzung und theoretisch abgeleiteten Prädiktoren zu untersuchen, nämlich (1) der wahrgenommenen Akzeptanz des Körpers durch andere und (2) Körperbildflexibilität. Hierfür wurden Daten von N = 2140 Personen (Frauen: 1436; Männer: 704) ausgewertet. Die Ergebnisse der latenten Cross-Lagged-Panel-Analysen zeigten, dass eine höhere Körperwertschätzung bei Frauen und Männern einen größeren Anstieg der wahrgenommenen Akzeptanz des Körpers durch andere vorhersagte, nicht jedoch umgekehrt. Darüber hinaus ergaben die Analysen, dass Frauen mit höherer Körperbildflexibilität mit größerer Wahrscheinlichkeit eine gesteigerte Körperwertschätzung über die Zeit entwickelten. Für Männer wurde ein solcher Zusammenhang jedoch nicht festgestellt. Bei beiden Geschlechtern sagte eine höhere Wertschätzung des Körpers außerdem eine größere Zunahme der Körperbildflexibilität voraus. Schließlich wurde in der vorliegenden Dissertation die Rolle der Körperwertschätzung bei der Vorhersage des intuitiven Essverhaltens untersucht, wobei Körperbildflexibilität als potenzieller Mediator betrachtet wurde (Publikation 4). Es wurden Daten von N = 2140 Personen (Frauen: 1436; Männer: 704) analysiert. Bei den Frauen ergab die latente Pfadanalyse, dass Körperbildflexibilität die prospektiven Pfade von Körperwertschätzung zu den folgenden Facetten des intuitiven Essverhaltens vollständig vermittelte: bedingungslose Erlaubnis zu essen, Essen aus körperlichen anstatt aus emotionalen Gründen und Vertrauen in körperliche Hunger- und Sättigungssignale. Essen in Übereinstimmung mit körperlichen Bedürfnissen war die einzige Facette des intuitiven Essverhaltens, die direkt von der Wertschätzung des Körpers vorhergesagt wurde. Bei den Männern erklärte eine höhere Körperbildflexibilität, warum diejenigen mit einer höheren Körperwertschätzung zunehmend aus körperlichem als aus emotionalem Gründen essen. Insgesamt leistet die vorliegende Dissertation einen wichtigen Beitrag zur bisher begrenzten Forschung zum positiven Körperbild im deutschsprachigen Raum. Zukünftige Arbeiten sollten die Ergebnisse der vorliegenden Dissertation unter Berücksichtigung von Personen verschiedener Geschlechtsidentitäten (z. B. gender-nonkonform, genderfluid, pangender usw.) sowie von Personen mit vielfältigem kulturellem Hintergrund und aus unterschiedlichen geografischen Kontexten replizieren
Fremdes Begehren: Spiele der Identitäten und Differenzen im späten 12. Jahrhundert
No full textAls erzählerische Produktivkraft setzt Begehren in der Literatur des späten 12. Jahrhunderts Dynamiken in Gang, die zwischen- und gleichgeschlechtliche Verhältnisse je unterschiedlich konfigurieren.
Im Dialog mit den historischen Diskursen zu Geschlecht und ‚Sexualität‘ justiert der Grundlagenteil die theoretisch-methodischen Instrumentarien der intersektionellen Gender und Queer Studies für den vormodernen Gegenstand. Die Lektüren des zweiten Teils (zum Rolandslied, Eneasroman und Nibelungenlied) konzentrieren sich auf Texte in heroischer Erzähltradition: Noch vor der Modellbildung höfischer Minne zwischen den Geschlechtern treten auf dem literarischen Spielfeld von Identität und Differenz die Wechselverhältnisse von homosozialem und heterosozialem Begehren mit besonderer Prägnanz in Erscheinung.
Das kulturwissenschaftlich ausgerichtete Buch bietet neben Analysemodellen für mediävistische Gender und Queer Studies einen Überblick zu den Kategorien ‚Sexualität‘ und Geschlecht im historischen Diskursumfeld. Die Fallstudien zu drei zentralen Texten der frühen mittelhochdeutschen Erzählliteratur beziehen erstmals systematisch gleichgeschlechtliche Konstellationen in die Untersuchung von Liebe, Freundschaft und Begehren mit ein.In the narrative literature of the late twelfth century, dynamics of desire produce complex identity and relationship constellations. This study examines the narrative logics of heterosocial and homosocial desire in the context of contemporary discourses. A systematic exploration of the tools of queer and gender studies is followed by three case studies on the Song of Roland, the Romance of Eneas, and the Nibelungenlied
Functionalization of silica surfaces and fabrication of patchy silica particles via microcontact printing
No full textThe advances in the preparation of anisotropically functionalized particles, referred to as patchy particles, have fueled increasing interest. These particles hold great potential in the field of directed self-assembly into superordinate systems, self-propelling materials and other application fields, which necessitate directional information of the colloids. Considering this capacity, the fabrication of precisely functionalized patchy particles with a controlled composition on the surface constitutes the main motivation behind this thesis.
A feasible method to fabricate patchy silicon dioxide (silica or SiO2) microspheres is demonstrated. The SiO2 microspheres were chosen as a substrate due to their chemical tolerance to solvents as well as to alkaline and acidic conditions. Various approaches of a solid-state supported microcontact printing (µCP) process are investigated to create well-defined microscale functional groups, which are applicable on SiO2 microspheres as capillary-active substrates. This thesis aims to bring novelty to the field by creating building blocks with directional information through precise localization at multiple sites of the substrate with a well-defined anisotropic geometry. Moreover, the study promises an extensive degree of freedom in engineering the surface properties of precisely functionalized patchy particles, which differentiates the hereby developed method from other anisotropic colloids fabrication techniques.
The results presented in the following chapters start from the basis of the development of the solid-phase µCP technique and become more complex in each subsequent chapter with certain structures and geometries. (3-Aminopropyl)-triethoxysilane (APTES) is used as the targeted functional material to transfer on the substrates since it has the feature of acting as an anchor group and enabling the further decoration on the transferred area. The method is developed by application of the aforementioned µCP onto SiO2 microspheres to form tailor-made polymeric materials on the particle surface as a patch functionality. The challenge is followed by addressing the SiO2 particles from multiple sites. At the end, capillary-assisted µCP method is also introduced, where capillary action and wetting phenomena are deployed to achieve an anisotropic particle functionalization. This investigation is performed by using low molecular weight ink (LMWI) as well as colloidal and macromolecular ink carriers. Ultimately, all the established methods in this work serve the future development of the anisotropic particle fabrication and push the limits of the currently existing particle printing methods.Die Fortschritte bei der Herstellung von anisotrop funktionalisierten Partikel, den sogenannte Patchy Particles, haben ein wachsendes Interesse geweckt. Diese Partikel besitzen ein großes Potenzial auf dem Gebiet der gesteuerten Selbstorganisation zu übergeordneten Strukturen aufweisen, zu mobilen Kolloiden mit Eigenantrieb funktionalisiert werden können und andere Anwendungen finden, die eine Richtungsinformation der Kolloide erfordern. Angesichts dieser Aussichten ist die Herstellung von präzise funktionalisierten Patchy Partikeln mit einer kontrollierten Zusammensetzung auf der Oberfläche die Hauptmotivation für diese Forschungsarbeit.
Es wird eine praktikable Methode zur Herstellung von Patchy Mikropartikeln aus Siliziumdioxid (SiO2) gezeigt. SiO2 Mikropartikeln wurden aufgrund ihrer chemischen Toleranz gegenüber Lösungsmitteln sowie alkalischen und sauren Bedingungen als Substrat gewählt. Verschiedene Ansätze des festkörpergestützten Mikrokontaktdruckprozesses (µCP) werden untersucht, um wohldefinierte funktionelle Gruppen im Mikrometerbereich zu erzeugen, die mit dieser Präzision auf SiO2-Mikropartikel als kapillaraktive Substrate anwendbar sind. Diese Arbeit zielt darauf ab, eine Neuheit auf dem Gebiet zu bringen, indem Bausteine mit Richtungsinformationen durch präzise Lokalisierung an mehreren Stellen auf dem Substrat mit einer wohldefinierten anisotropen Geometrie erzeugt werden. Darüber hinaus verspricht die Studie einen großen Freiheitsgrad bei der Gestaltung der Oberflächeneigenschaften von präzise funktionalisierten Patchy Particles, wodurch sich die entwickelte Methode von anderen Techniken zur Herstellung anisotroper Kolloide unterscheidet.
Die in den folgenden Kapiteln vorgestellten Ergebnisse gehen von der Basis der Entwicklung der Festphasen-µCP-Technik aus und werden in jedem nachfolgenden Kapitel mit bestimmten Strukturen und Geometrien komplexer. (3-Aminopropyl)-triethoxysilan (APTES) wird als das zu übertragende funktionelle Material verwendet, das als Ankergruppe zu fungieren vermag, um eine weiterführende Dekoration des übertragenen Bereichs zu ermöglichen. Die Methode wird durch Anwendung des oben genannten µCP auf Mikropartikeln entwickelt, um maßgeschneiderte polymere Materialien als Patch-Funktionalität zu bilden. Die Herausforderung besteht darin, die SiO2-Partikel von mehreren Stellen aus anzusprechen. Im Anschluss wird auch die kapillargestützte µCP vorgestellt, die auf Kapillarwirkung und Benetzungsphänomenen beruht. Für diese Untersuchung werden Tinten mit niedrigem Molekulargewicht (LMWI), sowie kolloidale und makromolekulare Tintenträger verwendet. Letztlich dienen alle in dieser Arbeit etablierten Methoden der zukünftigen Entwicklung der anisotropen Partikelherstellung und verschieben die Grenzen gegenwärtig existierender Partikeldruckmethode
Development of cell-based selection system for antibody identification from phage libraries and genetic engineering of Fc domains
No full textDie humanen Membranproteine sind eine wichtige Antigengruppe, gegen die Antikörper für Krebstherapien und Diagnostik generiert werden. Für die in vivo und in vitro Methoden zur Antikörperherstellung wie Hybridom-Technik und Phagen-Display (PD)-Technologie werden standardmäßig rekombinant hergestellte Proteine als Antigene eingesetzt, die die native Konformation des Antigens möglicherweise nicht widerspiegeln könnten. Aus diesem Grund werden vermehrt Zellen der Krebszelllinien für die Selektion geeigneter Binder verwendet, die das entsprechende Antigen auf ihrer Zelloberfläche überexprimieren und eine erleichterte Identifikation potenzieller Binder ermöglichen. Die vorliegende Arbeit beschäftigte sich mit der Herstellung von monoklonalen humanen rekombinanten Antikörpern gegen Membranproteine (humanes epitheliales Zelladhäsionsmolekül, huepCAM und humanes Neuroplastin-65, huNP-65) mittels der PD-Technologie. Es sollte ebenfalls ein optimiertes Protokoll für die Zell-basierte Selektion entwickelt werden. Die generierten Antikörper sollen eine Grundlage für die Entwicklung eines Detektionssystems für den Nachweis der huepCAM-positiven zirkulierenden Tumorzellen sowie des Markers des Erregungsleitungssystems des Herzens (huNP-65) bilden. Die Ergebnisse verschiedener Optimierungs- und proof of concept Experimenten belegten, dass die Phagen aus einer polyklonalen Phagen-Präparation in der Lage waren, das membranständige Antigen spezifisch zu binden. Diese Antigen-spezifische Phagen-Bindung wurde durch einen Nachweis-Antikörper detektiert und durchflusszytometrisch analysiert. Die gewonnenen Kenntnisse aus diesen Experimenten trugen zu der Erstellung des optimierten Protokolls für die Zell-basierte Selektion bei. Es wurden zwei stabile Zelllinien auf der HEK-293 Basis hergestellt, die die o.g. Membranproteine exprimierten (HEK-293-huepCAM-GFP und HEK-293-huNP-65-GFP). Die native Konformation der Antigene sollte dabei erhalten bleiben und hatte dadurch einen Vorteil gegenüber den rekombinant hergestellten Antigenen während des Selektionsprozesses. Mit der humanen naiven Phagen-Bibliothek wurden die Selektionsrunden mit dem huepCAM als Modell-Antigen unter der Verwendung eines Standard-Protokolls mit dem rekombinanten Antigen sowie der verbesserten Zell-basierten Selektion mit der Zelllinie HEK-293-huepCAM-GFP durchgeführt. Es wurden insgesamt sieben scFv-Binder (single chain variable fragment) identifiziert. Diese Fragmente wurden als Fusionsproteine mit dem Fc-Teil des humanen IgG1 oder IgG4 exprimiert und auf ihre Antigenspezifität untersucht. Die humane pseudo-immune Phagen-Bibliothek wurde mit der Zelllinie HEK-293-huNP-65-GFP hinsichtlich ihrer spezifischen Bindung an das huNP-65 untersucht. Dabei wurde die Anwendbarkeit des etablierten Protokolls bestätigt. Im zweiten Teil der Arbeit wurde eine Möglichkeit für eine einfache Modifizierung der Fc-Teile präsentiert, um eine gezielte Kopplung zu erreichen. Es wurden humane sowie kamelide Expressionsvektoren generiert, die eine TAG-Mutation für den Einbau einer nicht-natürlichen Aminosäure besitzen. Der Einbau erfolgte während der Expression der Antikörper mit Hilfe eines Helfer-Plasmides. Es wurde gezeigt, dass die mittels PD-Technologie identifizierten Antigen-bindenden Domänen mit einem Fc-Teil erweitert und mittels molekularbiologischer Methoden relativ schnell zielgerichtet modifiziert werden konnten.Human membrane proteins are an important antigen group against which antibodies for cancer therapies and diagnostics are generated. Recombinant proteins are used as standard antigens for in vivo and in vitro antibody production methods such as hybridoma technology and phage display (PD) technology. They may not reflect the native conformation of the antigen. For this reason, cells of cancer cell lines overexpressing the antigen on their cell surface are increasingly used for the selection of suitable binders. This can facilitate the identification of potential binders. The present work dealed with the production of monoclonal human recombinant antibodies against membrane proteins (human epithelial cell adhesion molecule, huepCAM and human neuroplastin-65, huNP-65) using PD technology. For this, an optimised protocol for cell-based selection should be developed. The generated antibodies should be the basis for the development of a detection system for the detection of epCAM-positive circulating tumour cells and the marker of the cardiac excitation system (huNP-65). The proof of concept experiments demonstrated that the phages from a polyclonal phage preparation specifically bind the membrane-bound antigen. This antigen-specific phage binding was detected by an antibody and analysed by flow cytometry. The knowledge gained from these experiments contributed to the development of the optimised protocol for cell-based selection. Two stable HEK-293-based cell lines expressing the above-mentioned membrane proteins (HEK-293-huepCAM-GFP and HEK-293-huNP-65-GFP) were produced. The native conformation of the antigens was retained and therefore has an advantage over the recombinantly produced antigens during the selection process. The selection rounds were carried out using the generated human naïve phage library with the huepCAM as a model antigen using a standard protocol with the recombinant antigen and the improved cell-based selection with the HEK-293-huepCAM-GFP cell line. Seven scFv (single chain variable fragment) binders were identified. These fragments were expressed as fusion proteins with the Fc part of human IgG1 or IgG4 and analysed for their antigen specificity. Next, the established protocol for cell-based selection was used with the HEK-293-huNP-65-GFP cell line to confirm its applicability.
In the second part of the work, a possibility for a simple modification of the produced monoclonal human antibodies was presented. Human and camelid expression vectors were generated carrying a TAG mutation for the incorporation of a non-natural amino acid. The incorporation took place during the expression of the antibodies using a helper plasmid. It was shown that the antigen-binding domains identified using PD technology can be extended with an Fc part and modified relatively quickly in a targeted manner using molecular biological methods