publish.UP (Univ. Potsdam)
Not a member yet
61492 research outputs found
Sort by
Establishment of a murine In vitro immunization system for antibody production using immortalized dendritic cells
No full textSeit über 50 Jahren sind monoklonale Antikörper essenzielle Werkzeuge in der modernen Labordiagnostik und mittlerweile auch in der Therapie nicht mehr wegzudenken. Ihre Herstellung mit herkömmlichen Methoden ist allerdings zeit- und kostenintensiv. Sie beruht auf der wiederholten Immunisierung von Versuchstieren, meist über mehrere Monate. Letztlich werden die Tiere geopfert und ihre Antikörper-produzierenden B-Lymphozyten oder deren Antikörpergene isoliert. Diese werden in einem aufwendigen Screening-Verfahren auf Antigen-spezifische Binder analysiert.
Ein Transfer der humoralen Immunantwort in eine artifizielle in vitro Immunreaktion würde den Immunisierungsprozess enorm verkürzen und das Tierleid maßgeblich reduzieren. Das komplexe Zusammenspiel der notwendigen Zellpopulationen wurde in ersten Versuchen bereits in vitro nachgebildet und führte zu Antigen-spezifischen Antikörper-produzierenden B-Zellen. Diese in vitro Immunisierung nutzt jedoch nach derzeitigem Stand noch den Einsatz von Versuchstieren, als Quelle der Primärzellen. Ein Ziel dieser Arbeit war es daher, die Immunreaktion-induzierenden dendritischen Zellen (DCs) durch eine langlebige funktionale Population zu ersetzten, aus deren Pool bei Bedarf geschöpft werden kann. Dies konnte durch die Kultivierung dendritischer Zellen aus einer transgenen irtTA-GBD/T-Ag Maus umgesetzt werden. Die Zellen proliferierten durch Stimulation von Dexamethason (Dex) und Doxycyclin (Dox) wieder und konnten über mehrere Monate kultiviert, sowie kryokonserviert werden. Nach Entfernen des Stimulus zeigten die immortalen DCs wieder den Phänotyp primärer DCs. Stimuliert mit verschiedenen Antigenen durchliefen sie einen vollständigen Reifungsprozess und aktivierten CD4+ T-Lymphozyten einer OTII-Maus effektiv. Eingesetzt in der in vitro Immunisierung (IVI), waren die immortalen DCs in der Lage, eine Immunreaktion auszulösen. So konnten verschiedene Antigen-spezifische Antikörper-produzierende B-Lymphozyten generiert werden. Diese wurden mittels der Hybridomtechnologie zu Hybridomen fusioniert und es entstanden mehrere spezifische Antikörper-produzierende Hybridomzelllinien. Zusätzlich wurden die in vitro immunisierten B-Lymphozyten mit den kürzlich etablierten transgenen Sp2/0 Myelomzellen fusioniert und mit Hilfe des neuen selection of monoclonal antibodies (SELMA) Screening Verfahren selektiert. Hierfür wurde über einen artifiziellen Oberflächenrezeptor eine Antikörper-Fänger-Matrix (AKF) aufgebaut, welche von den Zellen sezernierte Antikörper einfängt. Diese wurden Antigen-spezifisch selektiert und durchflusszytometrisch in Einzelzellablage sortiert. Dadurch konnte zusätzlich der sonst aufwendige Screening-Prozess der Hybridome auf einen Tag reduziert werden. Unter Einsatz der immortalen DCs wurde die IVI mit mehreren Antigenen durchgeführt. So konnten verschiedene IgG- und IgM-produzierende Hybridome generiert werden, deren Antikörper im ELISA eine spezifische Antigenbindung zeigten.
Für eine vollständig tierfreie IVI, werden zusätzlich immortale naive CD4+ T- und B-Lymphozyten benötigt. Dies wurde zum einen durch die Isolation und Kultivierung der Lymphozyten aus einer irtTA-GBD/T-Ag Maus analog zu den immortalen DCs umgesetzt, führte jedoch zu keiner langlebigen funktionalen Lymphozyten-Population. Alternativ wurde das T-Antigen des Simian Virus (SV40 T-Ag) in verschiedene Vektorsysteme kloniert. Zum einen in ein transponierbares piggyBac-System. Die genetische Information sollte durch das Anlegen hoher und niedriger Spannungen durch unterschiedliche Elektroporations-Methoden in die Lymphozyten eingeschleust werden. Zum anderen wurde das SV40 T-Ag in lentivirale Vektoren kloniert und sollte über Transduktion in die Zielzellen integriert werden. Eine Genexpression wurde in beiden Fällen durch die Zugabe von Doxycyclin induziert und die Expression anhand eines Reporterproteins verifiziert. Durch beide Methoden konnte ein Gentransfer in Testzelllinien umgesetzt werden. Allerdings wurden mit keinem der gewählten Ansätze immortale T- oder B-Zellpopulationen generiert.
Durch den Einsatz der immortalen DCs konnte der Anteil an Versuchstieren für eine IVI um die Hälfte reduziert werden. In Kombination mit der Hybridomtechnik und dem neuen SELMA-Screening-Verfahren konnte die aufwendige Suche nach spezifischen Hybridomen auf einen Tag reduziert werden. Die IVI kann so eine noch effektivere Alternative zu herkömmlichen Methoden zur Herstellung monoklonaler Antikörper bieten. Um die Verwendung von Versuchstieren final zu umgehen, werden noch adäquate permanente T- und B-Lymphozyten-Populationen benötigt. Hierfür muss die genetische Modifikation der entsprechenden Lymphozyten weiter optimiert werden. Die hier vorgestellte Arbeit kann einen weiteren wichtigen Schritt auf dem Weg in eine tierfreie, effiziente und kostengünstige Produktion monoklonaler Antikörper bieten.For over 50 years, monoclonal antibodies have been essential tools in modern laboratory diagnostics and have become indispensable in therapy. However, their production using conventional methods is time-consuming and costly. It is based on the repeated immunization of laboratory animals, usually over several months. Ultimately, the animals are sacrificed and their antibody-producing B lymphocytes or their antibody genes are isolated. These are analyzed for antigen-specific binders in a complex screening process.
Transferring the humoral immune response to an artificial in vitro immune reaction would greatly shorten the immunization process and significantly reduce animal suffering. The complex interaction of the necessary cell populations has already been replicated in vitro in initial experiments, resulting in antigen-specific antibody-producing B cells. However, according to the current state of knowledge, this in vitro immunization still requires the use of laboratory animals as a source of primary cells. One goal of this work was therefore to replace the immune response-inducing dendritic cells (DCs) with a long-lived functional population that can be drawn from as needed. This was achieved by culturing dendritic cells from a transgenic irtTA-GBD/T-Ag mouse. The cells proliferated again upon stimulation with dexamethasone (Dex) and doxycycline (Dox) and could be cultured for several months and cryopreserved. After removal of the stimulus, the immortal DCs again exhibited the phenotype of primary DCs. Stimulated with various antigens, they underwent a complete maturation process and effectively activated CD4+ T lymphocytes of an OTII mouse. When used in an in vitro immunization (IVI), the immortal DCs were able to trigger an immune response efficiently and various antigen-specific antibody-producing B lymphocytes could be generated. These were fused to hybridomas using hybridoma technology, resulting in several specific antibody-producing hybridoma cell lines. In addition, the in vitro immunized B lymphocytes were fused with the recently established transgenic Sp2/0 myeloma cells and selected using the new selection of monoclonal antibodies (SELMA) screening method. For this purpose, an antibody capture matrix (AKF) was bound to an artificial surface receptor, which captures antibodies secreted by the cells itself. Hybridomas were selected according to antigen specificity and single cells were sorted by flow cytometry. This also reduced the otherwise time-consuming screening process of the hybridomas to one day. The generated immortal dendritic cells (DCs) were used for IVIs with several antigens. This way various IgG- and IgM-producing hybridomas could be generated with antigen-specific antibodies tested by ELISA.
To establish a completely animal-free IVI, immortal naive CD4+ T and B lymphocytes are also required. Similar to the immortal dendritic cells (DCs), this was attempted by isolating and culturing lymphocytes from an irtTA-GBD/T-Ag mouse. However, this did not result in a long-lived, functional lymphocyte population. As an alternative approach, the T-antigen of the simian virus (SV40 T-Ag) was cloned into different vector systems. First, it was introduced into a transposable piggyBac system, and the genetic information was introduced into the lymphocytes by applying high and low voltages via different electroporation methods. Second, the SV40 T-Ag was cloned into lentiviral vectors to be integrated into target cells via transduction. Gene expression was induced in both cases by adding doxycycline and verified using a reporter protein. Both methods enabled gene transfer in test cell lines. However, neither approach generated immortal T or B cell populations.
Using immortal DCs instead of common bone-marrow derived DCs already reduced the number of animals needed for an IVI by half. In combination with the new SELMA screening method, the time-consuming search for specific hybridomas could be reduced to one day. Therefore, the IVI-system could offer an efficient alternative to traditional methods for producing monoclonal antibodies in a shorter time.
To finally circumvent the use of laboratory animals, permanent T and B lymphocytes are still required. Therefore, the genetic modifications and cultivation conditions of those lymphocytes must further be improved. The work presented here may be another important step toward producing monoclonal antibodies in a way that is efficient, cost-effective, and does not involve the use of animals
Tidal disruption, neutron star coalescences and alternative theories of gravity in numerical relativity
No full textNumerical Relativity is an essential tool for astrophysical simulations under strong gravity. It allows us to capture the relativistic dynamics around compact objects, including neutron stars and black holes, and accurately extract the gravitational wave signal from the system. In this thesis, I utilize numerical relativity simulations to study various astrophysical systems, namely the tidal disruption of a white dwarf around a supermassive black hole, binary neutron star (BNS) merger, and collapsar.
In the first part of this thesis, I investigate the tidal disruption of a white dwarf around a supermassive black hole. Tidal disruption events (TDEs) occur when a star passes closer to the tidal radius and gets torn apart by the tidal force outside the black hole's event horizon. The bounded fraction of tidal debris subsequently falls back onto the black hole and circularizes to form an accretion disk with potential jet launching, generating a luminous flare of electromagnetic radiation including optical/UV and X-ray emission. White dwarf TDEs are particularly interesting as they could provide insights into low-mass supermassive black holes and the growth of massive black holes. However, simulating TDEs is extremely challenging due to the vast range of length scales and time scales involved. To overcome this, I developed a new method for full numerical relativity simulations, allowing me to evolve the tidal disruption of a white dwarf around a supermassive black hole for the first time.
The second part of this thesis explores the BNS merger in the massive scalar tensor theory. This theory, proposed by Damour and Esposito-Far\`{e}se, introduces an additional scalar degree of freedom that can alter the structure of neutron stars and lead to distinctive features in gravitational wave (GW) signals. I conducted a series of numerical studies to quantify the non-linear effects of this theory in binary neutron star mergers and explore signatures in GW signals. My collaborators and I started by constructing initial data for quasi-equilibrium configurations of binary neutron stars that are self-consistent with the massive scalar-tensor theory, from which we suggested a constraint on the scalar mass. To further understand the scalar effect on the coalescence dynamics and the post-merger remnant, I extended the numerical relativity code SACRA-MPI to the massive scalar tensor theory and performed a set of numerical simulations. I found that the modified gravity effect in the massive scalar tensor theory can significantly alter the final fate of the merger remnant and provide various distinctive features that appear in a wide range of binary parameters. The presence of the scalar field can also provide additional support from gravitational collapse, modifying the final disk mass around the black hole and subsequent post-merger ejecta. I demonstrated that a gravitational effect like scalarization can lead to a violation in quasi-universal relations.
In the last part of the thesis, I explore numerical relativity simulations under axisymmetric configurations. Imposing axisymmetry drastically lowers the computation cost for numerical simulation by reducing the problem's size to two spatial dimensions, which facilitates a longer simulation time of physical systems than three-dimensional simulations. I first consider the collapsar system where I construct an approximate free-fall model consisting of a black hole and infalling material started from large-mass progenitor stars to facilitate efficient numerical simulations. Then, I introduce \texttt{SACRA-2D}, a new MPI and OpenMP parallelized, fully relativistic hydrodynamics (GRHD) code in dynamical spacetime under axial symmetry with the cartoon method, using the finite-volume shock-capturing schemes for hydrodynamics I developed. Finally, one physical application of \texttt{SACRA-2D} is presented, which examines the turning-point criterion of differential rotating NS in scalar-tensor theory under asymmetric perturbation.Die numerische Relativitätstheorie ist ein unverzichtbares Werkzeug für astrophysikalische Simulationen in starken Schwerefeldern. Sie ermöglicht es uns, die relativistische Dynamik um kompakte Objekte, einschließlich Neutronensterne und Schwarze Löcher, genau zu erfassen und die Gravitationswellensignale aus dem System zu extrahieren. In dieser Dissertation verwende ich numerische Relativitätssimulationen, um verschiedene astrophysikalische Systeme zu untersuchen, nämlich den Gezeiten-Sternzerriss eines Weißen Zwergs um ein supermassereiches Schwarzes Loch, die Verschmelzung von binären Neutronensternen (BNS) und den Kollaps von Sternen.
Im ersten Teil dieser Dissertation untersuche ich den Gezeiten-zerriss eines Weißen Zwergs um ein supermassereiches Schwarzes Loch. Gezeiten-Sternzerrissereignisse (GSZE) treten auf, wenn ein Stern sich über seinen Roche-Radius ausdehnt und durch die Gezeitenkräfte außerhalb des Schwarzen Lochs zerrissen wird. Der gravitativ gebundene Anteil der Sternfragmente fällt daraufhin auf das Schwarze Loch zurück und bildet ein Akkretionsscheibe mit potenziellem Jet-Ausbruch, der helle Emissionen von elektromagnetischer Strahlung, einschließlich optischer/UV- und Röntgenstrahlung, erzeugt. Weiße Zwerg GSZE sind besonders interessant, da sie Einblicke in die Entwicklung von Schwarzen Löchern mit Massen von und deren Wachstum liefern können. Allerdings ist die Simulation von GSZE extrem schwierig, da sie eine große Spanne von Längenskalen und Zeitskalen umspannen. Um dies zu lösen, habe ich eine neue Methode für vollständig numerische Relativitätssimulationen entwickelt, die es mir ermöglicht, den Gezeiten-Sternzerriss eines Weißen Zwergs um ein supermassereiches Schwarzes Loch, zum ersten Mal, zu simulieren.
Der zweite Teil dieser Dissertation untersucht die Verschmelzung von Neutronensternpaaren in der massiven Skalar-Tensor-Theorie. Diese Theorie, vorgeschlagen von Damour und Esposito-Farèse, führt einen zusätzlichen skalaren Freiheitsgrad ein, welcher die Struktur von Neutronensternen ändert und zu unterscheidbaren Merkmalen in Gravitationswellensignalen führen kann. Ich habe eine Reihe von numerischen Simulationen durchgeführt, um die nichtlinearen Effekte dieser Theorie in BNS-Verschmelzungen zu quantifizieren und Signale in Gravitationswellensignalen zu untersuchen.
Im letzten Teil der Arbeit untersuche ich numerische Relativitätssimulationen unter achsensymmetrischen Konfigurationen. Die Einführung der Achsensymmetrie senkt die Rechenkosten für numerische Simulationen drastisch, indem sie die Größe des Problems auf zwei räumliche Dimensionen reduziert, was eine längere Simulationszeit für physikalische Systeme ermöglicht als dreidimensionale Simulationen. Zunächst betrachte ich das Kollapsar-System, bei dem ich ein annäherndes Freifallmodell konstruiere, das aus einem Schwarzen Loch und einfallendem Material besteht, das von massereichen Vorläufersternen ausgeht, um effiziente numerische Simulationen zu ermöglichen. Dann stelle ich \texttt{SACRA-2D} vor, einen neuen MPI- und OpenMP-parallelisierten, voll relativistischen Hydrodynamik Code in dynamischer Raumzeit unter axialer Symmetrie mit der Cartoon-Methode, der die von mir entwickelten Finite-Volumen-Schock-Capturing-Schemata für Hydrodynamik verwendet.
Schließlich wird eine physikalische Anwendung von \texttt{SACRA-2D} vorgestellt, bei der das Wendepunktkriterium von differentiell rotierenden NS in der Skalar-Tensor-Theorie unter asymmetrischer Störung untersucht wird
Generation and stabilization of frequency combs in nonlinear microring resonators: Fundamentals and applications to astronomy
No full textOptical frequency combs arise from the superposition of numerous continuous electromagnetic waves with equidistant frequency spacing (line spacing). In typical frequency comb sources, the phase relationship between the individual lines is fixed, so that in the time domain, a sequence of optical pulses with a well-defined temporal spacing (i.e., the repetition rate) emerges, determined by the line spacing. Beyond their central role in metrology and highprecision spectroscopy, frequency combs are currently becoming increasingly established in astronomy as calibration light sources for spectrographs.
Conventional frequency combs generated by mode-locked lasers, however, usually have line spacings that are too small to be resolved by astronomical spectrographs. Microresonators offer an alternative: thanks to their compact dimensions in the micrometer to millimeter range, they can produce line spacings in the gigahertz or terahertz range when pumped by a laser.
Silicon nitride (Si3N4)-based microresonators, integrated as ring-shaped waveguides in a silicon dioxide layer on optical chips, have been the focus of the research community for many years. Due to the high Kerr index of Si3N4 in combination with strong mode confinement, Si3N4 microring resonators are particularly well suited for frequency comb generation.
This work investigates Si3N4 microring resonators as frequency comb sources in four topics: design and characterization of microring resonators, frequency comb generation in microring resonators, frequency stabilization of the comb, and development of analytical models with investigations related to the thermal behavior of microring resonators.
Established methods were applied and combined for the first three topics: the geometrical design parameters were determined based on numerical calculations for 72 resonator variants, which were subsequently fabricated by a contract manufacturer as integrated elements on optical chips. A selection of these resonators was characterized via transmission measurements to validate simulations and determine parameters for modeling frequency comb generation.
Practical generation was demonstrated on three resonators with free spectral ranges of 28.4 GHz and 172 GHz and compared with model calculations. To achieve stable soliton frequency combs, simulations considering thermal effects were conducted, from which the required pump-laser detuning rates of 0.013 to 0.069 GHz/µs were derived.
To stabilize the comb line spacing, the use of modulated pump-laser light was investigated experimentally and in simulations. Simulations showed that the line spacing can be controlled within a range of 37.5 kHz.
For the pump laser driving the microresonator, a frequency-offset locking scheme was implemented to stabilize its wavelength with respect to a reference laser. The reference laser operates at a wavelength of 1560 nm and was stabilized via frequency doubling relative to an atomic rubidium transition detected through saturated absorption spectroscopy.
In the fourth topic three analytical models were developed and corresponding practical investigations were carried out:
The first model allows calculation of the thermal conductivity of a microring resonator embedded in a three-layer structure of different materials.
The second model serves to extract parameters from a pump-probe experiment describing the optical properties of the resonator under the influence of thermal and nonlinear effects.
The third model describes the effect of mode interaction in an interferometrically coupled microring resonator as a function of the electrical power applied to a heater integrated into the optical chip.Optische Frequenzkämme entstehen durch die Überlagerung zahlreicher kontinuierlicher elektromagnetischer Wellen mit äquidistantem Frequenzabstand. Bei den üblichen Frequenzkammquellen ist die Phasenbeziehung zwischen den einzelnen Linien fest, sodass in der Zeitdomäne eine Folge optischer Pulse mit einem wohldefinierten zeitlichen Abstand entsteht, der durch den Frequenzabstand bestimmt ist. Neben ihrer zentralen Rolle in Messtechnik und hochpräziser Spektroskopie etablieren sich Frequenzkämme derzeit zunehmend in der Astronomie als Kalibrierlichtquellen für Spektrographen.
Konventionelle, von modengekoppelten Lasern erzeugte Frequenzkämme haben jedoch meist zu kleine Linienabstände, um von astronomischen Spektrographen aufgelöst zu werden. Mikroresonatoren bieten hier eine Alternative: Dank kompakter Abmessungen im Mikro- bis Millimeterbereich können sie bei Anregung durch einen Pumplaser Linienabstände im Giga- oder Terahertzbereich erzeugen.
Mikroresonatoren auf Basis von Siliziumnitrid (Si3N4), die als ringförmige Wellenleiter in einer Siliziumdioxidschicht in optische Chips integriert sind, stehen seit vielen Jahren im Fokus der Forschungsgemeinschaft. Aufgrund des hohen Kerr-Index von Si3N4 in Kombination mit einer starken Modeneingrenzung eignen sich Si3N4-Mikroringresonatoren besonders gut zur Erzeugung von Frequenzkämmen.
Diese Arbeit untersucht Si3N4-Mikroringresonatoren als Frequenzkammquellen in vier Themenbereichen: Design und Charakterisierung von Mikroringresonatoren, Frequenzkammerzeugung in Mikroringresonatoren, Frequenzstabilisierung des Frequenzkamms, Entwicklung analytischer Modelle und Untersuchungen im Zusammenhang mit dem thermischen Verhalten von Mikroringresonatoren.
Für die ersten drei Themenbereiche wurden etablierte Methoden angewendet und kombiniert:
Es wurden die geometrischen Designparameter basierend auf numerischen Berechnungen für 72 Resonatorvarianten festgelegt, die anschließend durch einen Auftragsfertiger in Form integrierter Elemente in optischen Chips hergestellt wurden. Eine Auswahl dieser Resonatoren wurde mittels Transmissionsmessungen charakterisiert, um Simulationen zu validieren und Parameter für die Modellierung der Frequenzkammerzeugung festzulegen.
Die praktische Frequenzkammerzeugung wurde an drei Resonatoren mit einem Free Spectral Range von 28,4 GHz und 172 GHz demonstriert und mit Modellrechnungen verglichen. Für die Erzeugung stabiler Solitonenfrequenzkämme wurden Simulationen unter Berücksichtigung thermischer Effekte durchgeführt, woraus erforderliche Verstimmgeschwindigkeiten des Pumplasers von 0,013 bis 0,069 GHz/µs abgeleitet wurden.
Um den Linienabstand (d. h. die Wiederholrate) des Frequenzkamms zu stabilisieren, wurde der Einsatz von moduliertem Pumplaserlicht sowohl experimentell als auch in Simulationen untersucht. In den Simulationen konnte gezeigt werden, dass sich der Linienabstand in einem Bereich von 37,5 kHz kontrollieren lässt.
Für den Pumplaser, der den Mikroresonator antreibt, wurde ein sogenanntes Frequency-Offset-Locking implementiert, um dessen Wellenlänge in Bezug zu einem Referenzlaser zu stabilisieren. Der Referenzlaser wiederum arbeitet bei einer Wellenlänge von 1560 nm und wurde durch Frequenzverdopplung bezüglich eines atomaren Übergangs von Rubidium, der mittels gesättigter Absorptionsspektroskopie detektiert wurde, stabilisiert.
Im vierten Themenbereich wurden drei analytische Modelle entwickelt und entsprechende praktische Untersuchungen durchgeführt:
Das erste Modell erlaubt die Berechnung der Wärmeleitfähigkeit eines Mikroringresonators, der in einer Anordnung aus drei Schichten aus unterschiedlichen Materialien eingebettet ist.
Das zweite Modell dient zur Extraktion von Parametern eines Pump-Probe-Experiments, die die optischen Eigenschaften des Resonators unter dem Einfluss thermischer und nichtlinearer Effekte beschreiben.
Das dritte Modell beschreibt den Effekt der Modeninteraktion in einem interferometrisch gekoppelten Mikroringresonator in Abhängigkeit von der elektrischen Leistung eines Heizelements, das im optischen Chip integriert ist
L’intégration de la catégorie d’aspect dans la description grammaticale
No full textThis contribution examines the integration of the notion of aspect in the grammar of European languages, especially in Spanish grammar writing. The hesitant integration of compound verb forms into the description of the conjugation of Romance verbs and the peculiar naming of these verb forms appear to be due to two causes until the 18th century. On the one hand, the authors of the grammars transposed Latin grammar and its terms to the vernacular languages. On the other hand, the authors considered the terms only from a semasiological perspective, deriving the functions of the verb forms from the meaning of the terms
Digitalisierung lernen, Digitalisierung lehren
No full textAufgabe der Schule ist es, Lernende auf eine verantwortungsvolle Teilhabe an der Gesellschaft vorzubereiten. In der Berufsschule bedeutet das, dass Lernende Kompetenzen entwickeln, um in ihrem Beruf zielorientiert und ressourcenschonend zu handeln und sich eigenständig weiterzuentwickeln. Hierfür ist die Lehrkräftebildung vor dem Hintergrund einer sich wandelnden Gesellschaft zu gestalten. Zentrales Beispiel ist der Umgang mit Digitalisierung. Lehramtsstudierende benötigen bereits im Studium Unterstützung, um digitale Kompetenzen aufzubauen, im Unterricht abzubilden und mit berufsfeldspezifischen Inhalten zu verknüpfen. Kooperationen zwischen Lehramtsausbildung, Fachleuten aus der Praxis, aus der Didaktik und anderen Studiengängen wie den Ingenieurswissenschaften erscheinen hier förderlich. In unserem Beitrag stellen wir Kooperationen vergangener und laufender Projekte mit dem Fokus der anwendungsorientierten Entwicklung digitaler Kompetenzen vor und erörtern Chancen und Herausforderungen.The task of schools is to prepare learners for responsible participation in society. In vocational schools, this means that learners develop the skills they need to act in a goal-orientated and resource-conserving manner in their profession and to develop independently. To this end, the education of teachers must be organised against the backdrop of a changing society. A key example of this is dealing with digitalisation. Teacher students need support during their studies in order to build up digital skills, integrate them into their teaching and link them to content that is specific to the vocational field. Cooperation between teacher training, practitioners, didactics and other degree programmes such as engineering appears to be beneficial here. In our article, we present collaborations from past and current projects focussing on the practice-oriented development of digital skills and discuss opportunities and challenges
Gilbert Simondon und sein technischer Unterricht
No full textSeit 1953 etablierte Gilbert Simondon einen praktischen technischen Unterricht. Es entstanden anschlussfähige Konzepte und Unterrichtssequenzen zu aktueller technischer Bildung. Im Forschungsprojekt werden Arbeitssitzungen dieses technischen Unterrichts rekonstruiert. Teil der Forschung ist ein Reenactment und eine Rekontextualisierung dieser Lehr- und Lernsettings sowie eine Adaption in aktuell durchgeführte und durchzuführende technische Unterrichtseinheiten. Ziel ist es, unterrichtspraktische Implikationen auszuarbeiten, die zu erkenntnistheoretischen, ethischen, methodischen und konstruktiven Aspekten technischer Bildung beitragen und die auch in heutiger Unterrichtsmethodik gewinnbringend angewendet werden können
A special place in Falkensee and its transformations: sanatorium, school of the National Socialist People’s Welfare, retirement home
No full textUwe Ulrich schildert an Hand eines konkreten Beispiels, nämlich eines Grundstückes in Falkenhagen, dessen mehrfach erweiterter Bebauung und der unterschiedlichen Nutzung der Gebäudekomplexe, die Wandlungen, denen Falkenhagen bzw. Falkensee seit dem Übergang vom 19. zum 20. Jahrhundert unterlagen. Auf dem von einem Falkenhagener Bauern angekauften Grundstück ließ ein Berliner Fabrikbesitzer zuerst eine Gartenvilla erbauten, parzellierte später seinen Grundbesitz, so dass auf der einen Hälfte ein aus einer deutsch-jüdischen Ärztefamilie stammender Sanitätsrat ein „Mittelstand-Sanatorium“ zur Krankenfürsorge errichtete. Dieses ging 1936 in das Eigentum der N.S. Volkswohlfahrt, einer Parteiorganisation der NSDAP, zur Unterbringung ihrer sog. Reichsführerschule über. Zu DDR-Zeiten wurden die Gebäude als Kreiskrankenhaus sowie später als „Feierabendheim“ (= Seniorenheim) genutzt.Using a specific example, namely a property in Falkenhagen, its multiple expansions, and the different uses of the building complexes, Uwe Ulrich describes the transformations that Falkenhagen and Falkensee have undergone since the transition from the 19th to the 20th century. On the property purchased from a Falkenhagen farmer, a Berlin factory owner first had a garden villa built, later subdividing his property into parcels, so that on one half, a medical officer from a German-Jewish family of doctors built a "Mittelstand-Sanatorium" for the care of the sick. In 1936, this became the property of the National Socialist People's Welfare, a party organization of the Nazi Party, to house its so-called Reichsführerschule (Reich Leader School). During the GDR era, the buildings were used as a district hospital and later as a "Feierabendheim" (retirement home)
Schafft Wissen Demokratie?
No full textDas Hochschulrahmengesetz verpflichtet Hochschulen dazu, ihre Studierenden „zu verantwortlichem Handeln in einem freiheitlichen, demokratischen und sozialen Rechtsstaat“ zu befähigen. Vor dem Hintergrund erodierender demokratischer Normen gewinnt dieser Auftrag an Dringlichkeit. Das Buch betrachtet, was Hochschulen tun, um den Anforderungen des Gesetzgebers gerecht zu werden. Zudem werden Veränderungen der Studierenden während und durch das Studium analysiert und Studierenden Raum gegeben, über ihre Erfahrungen zu reflektieren
Private Macht im Gesellschaftsrecht und die actio pro socio als Legitimationsfaktor
No full text„Es ist leichter, eine eingeseifte Sau am Schwanz zu packen,
als einen Aufsichtsrat zur Verantwortung zu ziehen.“
Dieser legendäre Satz, der dem berühmten Banker Herrmann Josef Abs zugeschrieben wird, beansprucht auch heute noch Gültigkeit, sofern es um staatseigene Kapitalgesellschaften geht. Macht und ihre Rechtfertigung klaffen besonders auseinander, wenn der Staat durch staatseigene Unternehmen handelt. Die demokratische Legitimationskette ist hier unterbrochen, die parlamentarische Kontrolle ausgeschaltet. Der Principal-Agent-Konflikt potenziert sich, nicht zuletzt durch die Doppelmandate von Politikern, die als Staatsrepräsentanten Gesellschafterfunktion ausüben, zugleich aber in Manager- oder Aufsichtsfunktion in der Gesellschaft agieren. Politiker werden zu Richtern in eigenen Angelegenheiten.
Rechtfertigungs- und Kontrollmechanismen, die diese Fremdbestimmungsregime überhaupt erst legitimieren, versagen daher bereits strukturell. Handlungslenkende und machtlegitimierende (Selbstbetroffenheits-)Mechanismen sind ausgehebelt. Die legitimationsstiftende Innenhaftung der handelnden Agents läuft ins Leere, obwohl gleich zwei Innenhaftungssysteme (Staats- und Gesellschaftsrecht) zur Verfügung stehen. Es bedarf daher einer Ersatzmachtbefugnis der Principals, die dieses Legitimationsdefizit zu beheben vermag. Diese liegt in der öffentlich-rechtlichen (doppelten) actio pro socio, die es einzelnen Fraktionen der jeweiligen Eigentümerparlamente erlaubt, Innenhaftungsansprüche der staatseigenen (Tochter-)Gesellschaft gegen ihre Manger oder Aufseher in Prozessstandschaft durchzusetzen.
Dies lässt sich auf eine Gesamtanalogie der §§ 148, 309 Abs. 4 Satz 1, 310 Abs. 4, 317 Abs. 4, 318 Abs. 4, 323 Abs. 1 Satz 2 AktG, 715b BGB sowie §§ 136 Abs. 1 Satz 1 AktG, 47 Abs. 4 Satz 1 Fall 1 und Satz 2 Fall 2 GmbHG, 43 Abs. 6 GenG, 715 Abs. 1, 720 Abs. 4, 727 Satz 1 BGB, 15 Abs. 1 Satz 1 und 2 KWG stützen. Konsequent umgesetzt kann so auch für staatseigene Gesellschaften das Zitat von Abs endlich Rechtsgeschichte werden.„It's easier to grab a soaped-up sow by the tail than to hold a supervisory board liable.“ This legendary sentence, which is attributed to the famous banker Herrmann Josef Abs, is still valid today when it comes to state-owned corporations. Power and its justification are particularly controversial when the state exercises it through state-owned companies. The democratic legitimacy is interrupted and parliamentary control is eliminated. The principal-agent conflict is intensified by the dual mandates of politicians who exercise a shareholder function as representatives of the state, but at the same time act as managers or supervisors in the company. Politicians become judges in their own affairs. The justification and control mechanisms that legitimize this regime of power are therefore already structurally failing. The legitimizing internal liability of the acting agents loses its meaning, although two internal liability systems (constitutional law and corporate law) are available and public funds are involved. Behavior-guiding and power-legitimizing self-concern mechanisms fail in these constellations. A substitute power of the principals is therefore required to fix this legitimation deficit. This is achieved through the public law actio pro socio, which allows parliamentary groups of the owner parliaments to enforce internal claims of the state-owned company through a double actio pro socio (multiple derivative suit).
This enables each parliamentary group to enforce internal liability claims of the state-owned subsidiary against managers or supervisors in litigation for the state-owned subsidiary. This public law actio pro socio can be based on an overall analogy of Sections 148, 309 para. 4 sentence 1, 310 para. 4, 317 para. 4, 318 para. 4, 323 para. 1 sentence 2 German Stock Corporation Act (AktG), 715b German Civil Code (BGB) as well as Sections 136 para. 1 sentence 1 AktG, 47 para. 4 sentence 1 case 1 and sentence 2 case 2 German Limited Liability Companies Act (GmbHG), 43 para. 6 German Cooperative Society Act (GenG), 715 para. 1, 720 para. 4, 727 sentence 1 German Civil Code (BGB), 15 para. 1 sentence 1 and 2 German Banking Act (KWG). If implemented consistently, the quote from Abs can finally become legal history for state-owned companies as well
Mechanisms and dynamics of nuclear envelope permeabilization during semi-closed mitosis in Dictyostelium discoideum
No full textEukaryotische Zellen assemblieren während der Mitose eine mitotische Spindel, die für eine präzise Segregation der Chromosomen verantwortlich ist. Dafür ist es erforderlich, dass Tubulin-Dimere und Spindelassemblierungsfaktoren Zugang zum Inneren des Zellkerns erhalten. In höheren Eukaryoten wird dies durch den vollständigen Zerfall der Kernhülle erreicht und als offene Mitose bezeichnet. Im Gegensatz dazu durchlaufen niedere Eukaryoten wie Hefen eine geschlossene Mitose, bei der die Kernhülle während des gesamten Zellzyklus intakt bleibt und mitotische Regulatoren über den aktiven nukleären Import in den Zellkern transportiert werden. In Dictyostelium discoideum erfolgt eine semi-geschlossene Mitose, bei der die Kernhülle erhalten bleibt, jedoch zu Beginn der Mitose vorübergehend permeabilisiert wird, wodurch ein Proteinaustausch durch Diffusion erfolgt. Basierend auf früheren Studien wurde bisher angenommen, dass die Permeabilisierung der Kernhülle durch das Centrosom erfolgt, das während der Interphase kernassoziiert im Cytoplasma vorliegt und zu Beginn der Mitose in die Kernhülle integriert wird, um eine intra-nukleäre Mitosespindel auszubilden.
In dieser Arbeit wurde die Untersuchung des Permeabilisierungsmechanismus vertieft. Um die zeitlichen Abläufe der Kernhüllenmodifikation im Verhältnis zur Permeabilisierung der Kernhülle zu betrachten, wurde ein rot-fluoreszierender Permeabilisierungsmarker mit einem Kernlokalisierungssignal (NLS) etabliert. Der Marker, NLS-Td-Tomato, lokalisiert während der Interphase im Zellkern und diffundiert zu Beginn der Mitose ins Cytoplasma, wodurch die Permeabilisierung der Kernhülle visualisiert wird. Durch die Co-Expression von NLS-Td-Tomato mit verschiedenen grün-fluoreszierenden Markern des Centrosoms (CP75, Cep192) und des Kernporenkomplexes (Nup62, Nup93, Nup210) wurde die Kernhüllendynamik während der Mitose untersucht. Erstmals wurde mittels konfokaler Lebendzellmikroskopie gezeigt, dass die Kernporenkomplexe in D. discoideum während der Mitose teilweise zerfallen – ähnlich wie in Aspergillus nidulans – und dass NLS-Td-Tomato zeitgleich aus dem Zellkern ins Cytoplasma diffundiert, was die Permeabilisierung der mitotischen Kernhülle zeigt. Es konnte zudem gezeigt werden, dass die Insertion des Centrosoms in die Kernhülle etwa zur gleichen Zeit erfolgt. Ein RNA-Interferenz (RNAi)-vermittelter Knockdown des centrosomalen Proteins CP75 zeigte jedoch, dass die Kernhüllenpermeabilisierung unabhängig von der Insertion des Centrosoms stattfindet. Die CP75-RNAi-behandelten Zellen zeigten einen ausgeprägten Phänotyp mit gestörter Centrosominsertion sowie Defekten in der Spindelbildung. Die Permeabilisierung der Kernhülle, das heißt die Diffusion von NLS-Td-Tomato aus dem Zellkern, war dabei zu keinem Zeitpunkt beeinträchtigt.
Des Weiteren konnte das Protein Nup53, eine Komponente des inneren Rings des Kernporenkomplexes, am Centrosom lokalisiert werden. Mithilfe eines BioID-Assays wurde eine potenzielle Interaktion mit CP75 nachgewiesen. Allerdings ließen sich keine weiteren Rückschlüsse auf eine mögliche centrosomale Funktion bei der Kernhüllendynamik ziehen.For chromosome segregation during mitosis tubulin and spindle assembly factors need to get access to the nuclear interior. In higher eukaryotes this is achieved by complete nuclear envelope (NE) breakdown (open mitosis), whereas lower eukaryotes, such as yeast, retain an intact NE during the entire cell cycle with protein translocation that occurs through nuclear pore complexes (NPCs) by the regulated nucleocytoplasmic transport (closed mitosis). Dictyostelium discoideum undergoes semi-closed mitosis, where the NE remains intact but becomes permeabilized at the onset of mitosis, allowing free diffusion between the cytoplasm and the nucleus. Previous studies suggested that NE permeabilization occurs through the insertion of the centrosome, which resides in the cytoplasm during interphase and becomes embedded into the NE during mitosis to build an intra-nuclear spindle.
This study continued the investigation of the NE permeabilization mechanism. Using live-cell-microscopy, it was shown for the first time, that the NPCs in D. discoideum undergo partial disassembly during mitosis, similar to the permeabilization process observed in the filamentous fungus Aspergillus nidulans. The dynamic changes of the NPCs during mitosis were illustrated through the NPC components Nup62 (central FG-Nup) and Nup93 (inner ring Nup). To examine the temporal events of NE modification regarding to its permeabilization, the nuclear localization sequence (NLS)-containing permeabilization marker NLS-Td-Tomato was established. NLS-Td-Tomato localizes to the nucleus during interphase and visualizes the NE permeabilization through its diffusion into the cytoplasm at the onset of mitosis. Through pairwise expression of NLS-Td-Tomato and fluorescent marker proteins for the centrosome, the NE and NPC components (Nups), it was shown, that the permeabilization of the mitotic NE occurs simultaneously with the insertion of the centrosome into the NE and the partial NPC-disassembly.
The RNA interference-mediated depletion of the centrosomal Protein CP75, resulted in phenotypes characterized by defects in centrosome insertion, without affecting the NE permeabilization, as indicated by the unaltered diffusion of NLS-Td-Tomato from the nucleus into the cytoplasm during mitosis. This suggests that the permeabilization of the NE occurs independently of centrosome insertion. Finally, the NPC protein Nup53 was detected at the centrosomal core-structure. Using a BioID assay, a potential interaction with CP75 was identified. However, no further conclusions could be drawn regarding a possible centrosomal function in NE dynamics