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Reduzierung des Kontaktwiderstands in organischen Dünnschicht-Feldeffekttransistoren mit p- und n-Kanal
No full textPerformance of organic field-effect transistors (OFETs) is generally defined by two processes: injection of charge carriers at the electrode-organic interface and transport of charge carriers across the conduction channel at the gate dielectric-organic interface. In recent years, progress in understanding the electronic structure of π-conjugated organic solids and advancements in methods of chemical synthesis have allowed to develop organic semiconductor (OSC), whose effective mobility in devices exceeds that of amorphous silicon. However, as the efficiency of charge transport in the conduction channel increases, the inefficiency of the charge-carrier injection starts to play an ever more important role in the performance of OFETs. Nowadays contact resistance – a property that summarizes the effects of an inefficient charge-carrier injection in a device – is one of the main factors limiting the performance of OFETs. Therefore, in order to further advance the field of organic electronics, it is crucial to be able to understand the physical origin of contact resistance and its interplay with other performance characteristics of a device.
While contact resistance has been a topic of extensive research in recent years, its effects on the device performance are not yet completely understood. In particular, this is influenced by the fact that methods used for characterisation of OFETs are often adopted directly from the field of inorganic semiconductors. However, the van der Waals nature of intermolecular bonds in organic solids results in a much higher rates of disorder in comparison to inorganic semiconductors. Therefore, even extremely pure organic single crystals only exhibit a band-like transport, while the theory of inorganic semiconductors mostly deals with ideal electronic band structures. Another contribution stems from the specifics of thin films of OSCs not being taken into account during the preparation and electrical characterisation of devices. This includes, in particular, exposure to ambient air, which is known to affect the current-voltage characteristics of both p- and n-channel OFETs. Furthermore, the measured current-voltage characteristics implicitly include a complex interplay of phenomena at metal-organic and dielectric-organic interfaces, making the development of a simple analytical model a rather challenging task. As a result, unravelling the effects of individual interfaces on the device performance is often not possible. Finally, the importance of investigating devices with well-defined interfaces to establish a proper physical understanding of the involved phenomena cannot be underestimated.
To address the aforementioned issues, it was decided to develop a full-high vacuum (HV) process chain, which encompasses preparation and electrical characterisation of OFETs. Devices with a bottom gate-bottom contact geometry are used, which ensures well-defined interfaces between the organic layer, the source-drain electrodes and the gate dielectric. The use of a full-vacuum process allows to exclude the effects of exposure to ambient air and thus isolate the influence of the interfaces on the device performance. This makes it possible to demonstrate an interplay between the contact resistance and the effective mobility in OFETs. Furthermore, it is shown that even a short exposure to ambient air drastically alters the current-voltage characteristics, influencing extracted performance characteristics. To allow a deeper insight into the charge-carrier injection and transport phenomena in OFETs, a variable-temperature transfer length method (TLM) analysis is developed and used in combination with the full-HV process chain. As a result, a connection between the height of the injection barrier and the activation energy of charge transport is uncovered in both ?- and ?-channel devices. This connection indicates that a low activation energy of charge transport is required to ensure a low contact resistance. Furthermore, the reproducibility of the TLM analysis is investigated, whereby the importance of precisely defining the actual channel length of devices is demonstrated.
The results of this dissertation advance the understanding of the contact resistance and its relation with charge transport in the conduction channel of OFETs. The developed full-HV process chain and analysis methods are flexible and have great potential for future studies, in particular in investigation of electrode functionalisation techniques to achieve true ohmic contacts in organic electronics.Die Leistung der organischen Feldeffeckttransistoren (OFET) ist generell durch zwei Prozessen zu definieren: die Injektion der Ladungsträger an der elektrod-organischen Schnittstelle und der Transport der Ladungsträger über den Leitungskanal am Gate-Dielektrikum-organischen Schnittstelle. In letzter Zeit, Fortschritt des Verständnis der elektronischen Struktur von π-konjugierten molekularen Festkörper und Verbesserung der organischen Synthesemethoden haben es erlaubt, organische Halbleiter (OSC) zu entwickeln, deren Effektivmobilität in Geräte übersteigt die vom amorphen Silizium. Aber je höher die Effizienz der Ladungstransport im Ladungskanal wird, desto größere Rolle spielt die Ineffizienz der Ladungsträgerinjektion in der Leistung der OFET. Heutzutage ist der Kontaktwiderstand – eine Eigenschaft, die die Effekte von der ineffizienten Ladungsträgerinjektion in einem Gerät charakterisiert, – ein der Hauptfaktoren, die die Leistung von OFET limitieren. Deswegen ist es entscheidend, den physikalischen Grund des Kontaktwiderstandes und das Zusammenspiel davon mit anderer Leistungscharakteristika des Gerätes zu verstehen, um weitere Fortschritte im Bereich organischer Elektronik zu machen.
Obwohl der Kontaktwiderstand schon seit Jahren extensiv recherchiert wird, seine Wirkung auf der Geräteleistung ist noch nicht komplett klar. Das wird insbesondere von der Tatsache beeinflusst, dass die Methoden der OFET-Charakterisierung oft direkt aus dem Bereich anorganischer Halbleiter angenommen werden. Aber die van der Waals Natur der Molekularkräfte der molekularen Festkörper erzeugt Unordnungsrate, die viel höher ist, als bei anorganischer Halbleiter. Deswegen sogar extrem reine organische Einzelkristalle zeigen nur Bandgetreuetransport, während die Theorie der anorganischen Halbleiter handelt von idealer Bandstrukturen. Weiterer Beitrag dazu kommt aus dem nicht-Berücksichtigung der Einzelheiten der molekularen Dünnschichten während der Herstellung und Charakterisierung der Geräten. Das beinhaltet insbesondere die Luftaussetzung, die sowohl auf die Strom-Spannung-Kennlinie der p-, als auch n-Kanal Transistoren auswirkt. Zudem bezieht die gemessene Strom-Spannung-Kennlinie eine komplexe Zusammenspiel von Phänomenen am metalorganischen- und dielektrikorganischen Schnittstellen implizit ein, womit die Entwicklung eines einfaches analytisches Modells nur herausfordernd wird. Hierauf ist oft das Enträtseln der Wirkung einzelner Schnittstellen auf die Geräteleistung nicht möglich. Schließlich ist es schwer zu überbewerten, die Wichtigkeit der Untersuchungen von Geräte mit scharf umgerissener Schnittstellen, um eine richtige Verständnis der Grundphänomen zu erstellen.
Um es zu versuchen, die obengenannte Fragen zu antworten, wurde es entschieden, eine Vollhochvakuumprozesse zu erstellen, die Herstellung und elektrische Charakterisierung der OFET umfasst. Geräte mit einer bottom-Gate-bottom-Kontakt Geometrie werden benutzen, um scharf umgerissene Schnittstellen zwischen der organischen Schichte, der Source-Drain-Elektroden und der Gate-Dielektrikum sicherzustellen. Die Verwendung einer Vollvakuumprozesse erlaubt den Ausschluss der Wirkung von Luftaussetzung und damit die Isolierung des Einflusses der Schnittstellen auf die Geräteleistung. Damit ist es möglich, ein Zusammenspiel zwischen den Kontaktwiderstand und die Effektivmobilität in OFETs zu zeigen. Zudem wird es demonstriert, dass sogar eine kurze Luftaussetzung in der Strom-Spannung-Kennlinie eine drastische Änderung erzeugt, die die extrahierende Leistungscharakteristika stark beeinflusst. Um neue Erkenntnisse über die Ladungsträgerinjektion und Ladungstransport in OFET zu gewinnen, eine temperaturvariabele Transfer-Length-Methode wird entwickelt und zusammen mit der Vollhochvakuumprozesse verwendet. Infolge wird eine Verbindung zwischen die Höhe der Injektionsbarriere und die Aktivierungsenergie der Ladetransport sowie in ?-, als auch in ?-Kanalgeräte entdeckt. Diese Verbindung deutet auf eine Voraussetzung hin, um einen niedrigen Kontaktwiderstand sicherzustellen, nämlich dass die Aktivierungsenergie der Ladetransport auch niedrig sein muss. Weiterhin wird die Reproduzierbarkeit der TLM-Analyse untersucht, womit die Wichtigkeit von der Festlegung der tatsächlichen Kanallänge der Geräte veranschaulicht wird.
Die Ergebnisse dieser Dissertation bringen das Verständnis des Kontaktwiderstandes und seine Verbindung mit der Ladetransport im Ladekanal der OFET voran. Die entwickelte Vollhochvakuumprozesse und Analysemethoden sind flexibel und verfügen über großes Potenzial an künftige Forschung, insbesondere an Untersuchungen der Elektrodenmodifikation, die eine Möglichkeit zu wahren ohmischen Kontakten für organische Elektronik bietet
Aufklärung der Biosynthese von Echinulin und anderer pilzlicher Sekundärmetabolite in Ascomyceten
No full textFungi exemplify extraordinary structural diversity, enabling them to thrive across virtually every ecologi-cal niche on Earth. This remarkable adaptability is driven by their unparalleled metabolic flexibility, particularly their ability to biosynthesize secondary metabolites (SMs). While these compounds are not essential for immediate survival, they confer significant ecological advantages, enabling fungi to endure extreme conditions and compete most effectively within their ecological niche. For humanity, fungal SMs are both a curse, e.g. as harmful mycotoxins, and a blessing, offering immense pharmaceutical potential. Many fungal SMs, refined through microbial competition, display remarkable specificity for pharmacological receptors. Their discovery and medical application once heralded the "Golden Age of Antibiotics," with up to half of FDA-approved drugs now stemming from secondary metabolites or derivatives.
Despite decades of research, the explored knowledge of fungal metabolism represents only a fraction of their genomic potential. Alarmingly, the anthropogenic climate crisis is causing an irreversible loss of this untapped diversity and its pharmaceutical potential every day. This underscores the critical role of fungi in addressing major clinical challenges, making both the research and harnessing of fungal me-tabolism more urgent than ever, particularly for developing therapeutics against multidrug-resistant pathogens, neurodegenerative diseases, and for other pressing challenges of our time, including adapta-tion to climate and pollution crises.
This thesis aims to expand our understanding of fungal biosynthetic pathways and enrich the portfolio of native and biochemically modified SMs, as well as enzymes for further chemoenzymatic synthesis of those. In particular, the research focuses on the structures of indole diketopiperazine (DKP) alkaloids and lipophilicity-enhancing prenylation reactions, which can significantly enhance bioactivity of ad-dressed structures. Genome mining in A. ruber CBS135680 revealed several new biosynthetic gene clusters (BGCs). Further bioinformatics predicted two of them potentially involved in the echinulin and flavoglaucin group biosynthesis, both of high pharmaceutical interest due to their diverse biological activities. Surprisingly, only three prenyltransferases were found in the fungal genome, which stands in stark contrast to the highly prenylated structures of echinulin and neoechinulin. Their synthesis would typically require a significantly higher number of PTs, as, according to current research, each enzyme catalyzes only one specific prenylation reaction. Biochemical studies confirmed that the echinulin biosynthetic cascade is controlled by just two prenyltransferases. EchPT1, a reverse C2-prenyltransferase, catalyzes the first prenylation step on the DKP scaffold, forming preechinulin. The unique prenyltransferase EchPT2 catalyzes up to three consecutive dimethylallyl additions to preech-inulin and its dehydro forms, neoechinulins A and B, producing at least 23 native derivatives with two to four prenyl groups, exhibiting diverse prenylation patterns but a common C7-prenylation endpoint. This confirms EchPT2’s unique structural configuration, which enables it to accept and catalyze prenylation on its own mono-, di-, and triprenylated intermediates revealing a previously uncharacterized in vivo enzymatic potential for a fungal prenyltransferase. Detailed MS and NMR analyses of fungal extracts and in vitro enzyme-generated intermediates provided critical insights into the dynamics of this novel prenylation cascade. Furthermore, this work also marked the first documentation of two tetraprenylat-ed echinulin derivatives in A. ruber.
Probing all eight reversely C2-prenylated stereoisomers of cyclo-Trp-Ala and cyclo-Trp-Pro variants with EchPT2 revealed a significant influence of substrate stereochemistry on the consecutive prenylation cascade. While triprenylated products were detected in all reactions, tetraprenylated derivatives emerged as the second most predominant products with (R,S)-configured isomers, resulting in the structural elucidation of four new triprenylated and four new tetraprenylated compounds. These findings ultimately highlight EchPT2’s remarkable potential as a biocatalyst for generating a novel generation of polyprenylated DKPs with potential pharmaceutical applications, especially as its precision in regio- and chemo selective catalysis enables access to difficult-to-alter ring positions on substrate scaffolds that are almost unattainable through conventional synthetic approaches.
In a collaborative projects with Dr. Nies and Dr. Ran, the biosynthesis of salicylaldehyde flavoglaucin in A. ruber was elucidated. The heterologous expression of the remaining third prenyltransferase in E. coli and the full flavoglaucin cluster in A. nidulans, combined with deletion and feeding experiments and detailed NMR structure analysis, confirmed the functions of the associated enzymes. These studies also established the role of the third A.ruber PT, FogH, in catalyzing the prenylation of a salicyl alcohol intermediate, which is subsequently oxidized to salicylaldehyde. Dr. Nies conducted the genetic experi-ments, Dr. Ran performed the isolation and structure elucidation of the compounds, while I contributed the overexpressed FogH prenyltransferase for biochemical characterization.
A further research project with Dr. Ran explored advanced structural modifications and ring expansion of initially prenylated DKPs through the activity of redox enzymes. A new non-heme FeII/2-oxoglutarate (FeII/2-OG)-dependent oxygenase, EAW25734, was shown to catalyze as double bond migration and hydroxylation within the dimethylallyl moiety of tryprostatin B. This enzymatic activity significantly expanded the chemical diversity of prenylated DKPs, highlighting its potential for generating novel, cyclic bioactive compounds. The characterized and overproduced enzyme was handed over to Dr. Ran, who conducted the subsequent analysis.
Overall, this work contributed to the exploration of the echinulin and flavoglaucin biosynthesis in A.ruber and expanded the biocatalytic toolbox with the three A. ruber prenyltransferases and one FeII/2-OG-dependent oxygenases. These enzymes enable complex regio- and stereospecific tailoring reactions on prenylated natural and synthetic DKP scaffolds. The findings lay the foundation for future studies aimed at engineering novel bioactive DKP derivatives and highlight the potential of combinatorial biosynthesis for producing structurally complex molecules that would be challenging to synthesize through conventional chemical methods.Pilze zeichnen sich durch eine außergewöhnliche strukturelle Vielfalt aus, die es ihnen ermöglicht hat, nahezu jede ökologische Nische der Erde zu erobern. Diese bemerkenswerte Anpassungsfähigkeit beruht auf einzigartiger metabolischer Flexibilität, insbesondere durch die Biosynthese sekundärer Metabolite (SMs). Obwohl nicht essenziell für das unmittelbare Überleben, verschaffen diese Verbin-dungen den Pilzen entscheidende ökologische Vorteile, indem sie ermöglichen, extreme Bedingungen zu überstehen und effektiv in der jeweiligen ökologischen Nische zu konkurrieren. Für die Menschheit stellen SMs schädliche Mykotoxine aber auch ein immenses pharmazeutisches Potenzial dar.
Viele dieser Metabolite, durch evolutionären Druck im mikrobiellen Wettbewerb optimiert, zeigen eine hohe Spezifität für pharmakologische Rezeptoren. Ihre Entdeckung und medizinische Anwendung läuteten einst das „Goldene Zeitalter der Antibiotika“ ein, wobei heute bis zu 50 % der von der FDA zugelassenen Arzneimittel auf sekundären Metaboliten oder deren Derivaten basieren.
Trotz jahrzehntelanger Forschung repräsentiert das bislang erschlossene Wissen über den Stoffwechsel von Pilzen jedoch nur einen Bruchteil ihres genomischen Potenzials. Gleichzeitig führt die anthropogene Klimakrise zunehmend zu einem irreversiblen Verlust der unerschlossenen Vielfalt und ihres pharma-zeutischen Potenzials. Sowohl die Erforschung als auch die Nutzbarmachung des mikrobiellen geneti-schen Schatzes sind daher dringlicher denn je, insbesondere im Hinblick auf die wachsende Bedrohung durch multiresistente Krankheitserrege, neurodegenerative Erkrankungen und andere globale Heraus-forderungen unserer Zeit, einschließlich der tiefgreifenden Auswirkungen der Klima- und Ressourcenkri-se.
Die vorliegende Dissertation widmet sich vor allem der Aufklärung unbekannter pilzliche Biosynthese-wege sowie der biochemischen Nutzbarmachung neuer Enzyme zur Erweiterung des Portfolios nativer und biochemisch modifizierter SMs mit potentieller Bioaktivität. Der Fokus liegt auf Diketopiperazin-(DKP)-Alkaloiden mit dem pharmazeutisch relevanten Indol-Grundgerüst sowie Prenylierungsreaktio-nen, die durch gesteigert Lipophilie die Bioaktivität adressierter Verbindungen signifikant steigern können.
Durch Genome Mining in Aspergillus ruber CBS135680 wurden mehrere potenzielle Biosynthese-Gencluster (BGCs) identifiziert. Vertiefende bioinformatische Analysen ließen uns zwei BGCs postulieren, die potenziell für die Biosynthese von Echinulin und Flavoglaucin codieren, beides strukturelle Gruppen von hohem pharmazeutischem Interesse aufgrund ihrer vielfältigen biologischen Wirkungen, aber bis dato unbekannter Biosynthese. Überraschenderweise wurden im pilzlichen Genom jedoch nur drei Gene für Prenyltransferasen (PTs) gefunden, was im deutlichen Widerspruch zu den mehrfach prenylier-ten Echinulin- und Neoechinulinstrukturen steht, deren Synthese weitaus mehr PTs erfordern müsste, da nach bisherigem Forschungsstand jedes Enzym nur eine spezifische Prenylreaktion katalysiert. Molekularbiologische und biochemische Untersuchungen bestätigten jedoch, dass die echinulin-Biosynthese mitsamt aller verschiedener Prenylierungsmuster nur durch zwei PTs kontrolliert wird. EchPT1, eine reverse C2-Prenyltransferase, katalysiert den ersten Prenylierungsschritt am DKP-Grundgerüst und bildet dabei Preechinulin. Die einzigartige Prenyltransferase EchPT2 katalysiert darauf-hin in einer komplett neuartigen, Multiprenylierungskaskade bis zu drei aufeinanderfolgenden Dime-thylallyl-Additionen an Preechinulin und seiner Dehydroformen, Neoechinuline A und B. Das Enzym produziert durch Akzeptanz seiner eigenen prenylierten Produkte als Substrate dabei mindestens 23 native 2- bis 4-fach prenylierte Derivate der echinulin und Neoechinulingruppen mit unterschiedlichen Prenylierungsmustern, und Reihenfolgen - aber einer jeweils gemeinsamen C7-Prenylierung als End-punkt. Durch detaillierte MS- und NMR-Analysen von Pilzextrakten und den Zwischenprodukten aus in vitro Enzymreaktionen konnte die Dynamik und Reihenfolge der Prenylierungskaskade entschlüsselt, sowie zwei tetraprenylierte Echinulinderivate erstmalig in A. ruber strukturell aufgeklärt und beschrie-ben werden.
Durch systematische Reaktionen aller acht revers C2-prenylierter Stereoisomere der zyklischen Dipepti-de cyclo-Trp-Ala und cyclo-Trp-Pro mit EchPT2 konnte die Substrat-Promiskuität sowie Kontrolle der Substratstereochemie auf die Prenylierungskaskade untersucht werden. Neben triprenylierten Produk-ten in allen Ansätzen, wurden in Reaktionen mit (R,S)-konfigurierten Isomeren tetraprenylierte Derivate als zweithäufigste Produkte nachgewiesen. Dies führte zur strukturellen Aufklärung von vier neuen triprenylierten und vier neuen tetraprenylierten DKP-Derivaten. Diese Ergebnisse unterstreichen das immense Potenzial von EchPT2 als effizienter Biokatalysator für die Herstellung neuartiger polypreny-lierter DKPs.
In Kooperationsprojekten mit Dr. Nies und Dr. Ran wurde die Biosynthese von Salicylaldehyd-Flavoglaucin in A. ruber aufgeklärt. Die Heterologe Expression der verbleibenden PT in E. coli sowie des vollständigen Flavoglaucin-Clusters in A. nidulans, kombiniert mit Deletions- und Fütterungsexperimen-ten sowie detaillierten NMR-Analysen, bestätigten neben den biosynthetischen Funktionen der anderer BGC-Enzyme auch die Rolle der dritten PT, FogH, als Katalysator der Prenylierung eines Salicylalkohol-Zwischenprodukts, das anschließend zum finalen Salicylaldehyd oxidiert wird.
Ein weiteres Forschungsprojekt mit Dr. Ran widmeten sich komplexeren strukturelle Modifikationen und Ringerweiterungen durch Redoxenzyme an initial prenylierten DKP-Grundstrukturen. Die bioche-misch charakterisierte FeII/2-Oxoglutarat-abhängige Oxygenase (FeII/2-OG), EAW25734, katalysierte z.B. eine Doppelbindungsmigration und Hydroxylierung innerhalb der Dimethylallylgruppe von Tryprostatin B.
Insgesamt trug diese Arbeit zur Aufklärung der Echinulin- und Flavoglaucin-Biosynthese in A. ruber bei und erweiterte das biokatalytische Repertoire um drei Prenyltransferasen–inklusive der neuartigen Polyprnyltransferase EchPT2–sowie einer FeII/2-OG-Oxygenase. Diese Enzyme ermöglichen komplexe regio- und stereospezifische Modifikationen an prenylierten natürlichen und synthetischen DKP-Grundgerüsten. Die Ergebnisse bilden die Grundlage für zukünftige Studien zur gezielten Entwicklung neuartiger polyprenylierter DKP-Derivate und unterstreichen das Potenzial der kombinatorischen Biosynthese zur Herstellung strukturell komplexer Moleküle, die mit herkömmlichen chemischen Methoden nur schwer bis gar nicht zugänglich wären
The role of general cognitive skills in integrating visual and linguistic information during sentence comprehension: individual differences across the lifespan
No full textIndividuals exhibit massive variability in general cognitive skills that affect language processing. This variability is partly developmental. Here, we recruited a large sample of participants (N = 487), ranging from 9 to 90 years of age, and examined the involvement of nonverbal processing speed (assessed using visual and auditory reaction time tasks) and working memory (assessed using forward and backward Digit Span tasks) in a visual world task. Participants saw two objects on the screen and heard a sentence that referred to one of them. In half of the sentences, the target object could be predicted based on verb-selectional restrictions. We observed evidence for anticipatory processing on predictable compared to non-predictable trials. Visual and auditory processing speed had main effects on sentence comprehension and facilitated predictive processing, as evidenced by an interaction. We observed only weak evidence for the involvement of working memory in predictive sentence comprehension. Age had a nonlinear main effect (younger adults responded faster than children and older adults), but it did not differentially modulate predictive and non-predictive processing, nor did it modulate the involvement of processing speed and working memory. Our results contribute to delineating the cognitive skills that are involved in language-vision interactions.Gefördert durch den Open-Access-Publikationsfonds der UB Marburg
"Es wird künftig nur noch einen Adel geben..." Aristokratismus in Nationalsozialismus und "Drittem Reich"
No full textDie Arbeit beschäftigt sich mit den Semantiken von Adel und Aristokratie in Nationalsozialismus und „Drittem Reich“. Entgegen dem ausdrücklich formulierten Anspruch, „Künftig nur noch einen Adel“ zu kennen (nämlich jenen „der Arbeit“), existierten im NS mehrere, zum Teil miteinander konkurrierende Adelsentwürfe. Die Arbeit untersucht, wie diese Ideen und Konzepte semantisch gefüllt waren, wie sie an den Aristokratismus der Hochmoderne anknüpften und welche Funktion sie innerhalb des nationalsozialistischen Ideologiearsenals einnahmen. Dazu wird zunächst der breit (und zum Teil kontrovers) geführte Diskurs um (neuen) Adel in der Weimarer Republik dargestellt, in dessen Kontext auch die Adelskonzepte des NS entstanden. Daran anknüpfend werden jene Gruppen untersucht, die im „Dritten Reich“ zum Adel gehören sollten. Abschließend werden Konzepte von Adeligkeit im Widerstand analysiert.This study examines the semantics of nobility and aristocracy in National Socialism and the Third Reich. Contrary to the explicitly stated claim that ‘in future there will be only one nobility’ (namely that of ‘labour’), several, in some cases competing, concepts of nobility existed in Nazi Germany. This work examines how these ideas and concepts were semantically filled, how they tied in with the aristocracy of high modernism, and what function they served within the National Socialist ideological arsenal. To this end, it first presents the broad (and sometimes controversial) discourse on (new) nobility in the Weimar Republic, in the context of which the Nazi concepts of nobility also emerged. It then examines the groups that were to belong to the nobility in the Third Reich. Finally, it analyses concepts of nobility in the resistance
Moving spiders do not boost visual search in spider fear
No full textPrevious research on attention to fear-relevant stimuli has largely focused on static pictures or drawings, and thus did not consider the potential effect of natural motion. Here, we aimed to investigate the effect of motion on attentional capture in spider-fearful and non-fearful participants by using point-light stimuli and naturalistic videos. Point-light stimuli consist of moving dots representing joints and thereby visualizing biological motion (e.g. of a walking human or cat) without needing a visible body. Spider-fearful (n = 30) and non-spider-fearful (n = 31) participants completed a visual search task with moving targets (point-light/naturalistic videos) and static distractors (images), static targets and moving distractors, or static targets and static distractors. Participants searched for a specified animal type (snakes, spiders, cats, or doves) as quickly as possible. We replicated previous findings with static stimuli: snakes were detected faster and increased distraction, while spiders just increased distraction. However, contrary to our hypotheses, spider targets did not speed up responses, neither in the group of control nor in the group of spider-fearful participants. Interestingly, stimuli-specific effects were toned down, abolished, or even changed direction when motion was introduced. Also, we demonstrated that point-light stimuli were of similar efficiency as naturalistic videos, indicating that for testing effects of motion in visual search, “pure” motion stimuli might be sufficient. As we do show a substantial modulation of visual search phenomena by biological motion, we advocate for future studies to use moving stimuli, equivalent to our dynamic environment, to increase ecological validity.Gefördert durch den Open-Access-Publikationsfonds der UB Marburg
Immersive medical training: a comprehensive longitudinal study of extended reality in emergency scenarios for large student groups
No full textYoung healthcare professionals and medical graduates often fall short in the practical experience necessary for handling medical emergencies. This can not only lead to strained feelings of inadequacy and insecurity among future physicians and less experienced healthcare providers in general, but also to detrimental outcomes for patients as emergency medicine demands rapid decision-making with low tolerance for errors. New didactic modalities and approaches may be needed to effectively address this shortcoming. Immersive technologies are powerful novel educational tools with untapped potential in medical training, and may be particularly suitable for simulation trainings in the high-stakes field of emergency medicine.
Herein, we systematically explored the educational potential of extended reality (XR) technology, particularly virtual reality (VR), in the management of patients presenting as medical emergencies, combining the use of the STEP-VR application with an untethered hardware setup.
Importantly, we aimed at studying multiple, large cohorts of senior medical students involving a total of 529 participants and collecting data over a period of two years. We assessed students’ acceptance of the training through a modified questionnaire measuring device handling, content complexity, degree of immersion, learning success, and seminar design.
Our results show high, sustained acceptance and ease of use across different student cohorts and subgroups, with most students finding XR/VR engaging and beneficial for acquiring emergency medicine skills. Importantly, the prevalence of simulation sickness was minimal. Moreover, no major effect of the head-mounted displays (HMDs) price range was noted with regard to the learning experience. The results underscore the potential of XR/VR capabilities in effectively enhancing medical education, particularly in areas of high-stakes clinical scenarios and emergency care, by providing realistic and reproducible immersive training environments.
In summary, our findings suggest that XR/VR-based training approaches could significantly contribute to preparing future physicians for the complexities of emergency medical care, encouraging the integration of such technologies into medical curricula. However, careful consideration must be given to its suitability for all students and the practical challenges of its implementation, highlighting the need for further research to harness its full potential for medical education.Gefördert durch den Open-Access-Publikationsfonds der UB Marburg
Morphological Characterization of Alpha-Synucleinopathy in a Parkinson's Mouse Model
No full textDie Parkinson-Krankheit ist eine neurodegenerative Erkrankung, die durch motorische
und nicht-motorische Symptome gekennzeichnet ist. Ursache scheint ein komplexes
Zusammenspiel von genetischen Faktoren und Umweltfaktoren zu sein, die zahlreiche
grundlegende zelluläre Prozesse beeinflussen. Histopathologisches Korrelat der
Erkrankung sind zytoplasmatische Aggregate, die maßgeblich aus fehlgefaltetem a-
Synuklein bestehen und je nach Lokalisation Lewy-Körperchen oder Lewy-Neuriten
genannt werden. Zum genaueren Verständnis der zugrunde liegenden Mechanismus
sowie letztendlich zur Etablierung neuer krankheitsmodifizierender
Therapiemöglichkeiten sind geeignete in vivo Modelle unerlässlich. Ein solches Modell
bietet die intrazerebrale Injektion von präformierten a-Synuklein-Fibrillen in Mäuse.
Das Ziel dieses Promotionsprojektes war es, das auf der Injektion von präformierten
Fibrillen basierende Modell in unserer Arbeitsgruppe zu etablieren, zu phänotypisieren
und anhand des Modells Untersuchungen durchzuführen, die zu einem besseren
Verständnis der induzierten a-Synuklein-Pathologie auf zellulärer Ebene beitragen
sollten. Hierzu wurden präformierte Fibrillen aus murinem a-Synuklein in die Substantia
nigra Pars compacta von Mäusen injiziert und 12 Wochen später geopfert. Die Mäuse-
Kohorte für die TEM-Untersuchung erhielt zusätzlich eine Fluorogold-Injektion in das
Striatum. Die Gehirne der Mäuse wurden anschließend herauspräpariert, aufbereitet
und geschnitten. Die Herstellung dieser Gehirnschnitte inklusive Injektion, Operation
und Aufbereitung der Gehirnschnitte sind explizit kein Teil dieses Promotionsprojektes.
Anschließend wurden die bereitgestellten Gehirnschnitte im Rahmen dieses
Promotionsprojektes gefärbt und mittels Immunhistochemie oder
Transmissionselektronenmikroskopie untersucht.
Konkret umfasste diese Arbeit drei Themenkomplexe. Zunächst wurde untersucht, ob
die präformierten a-Synuklein-Fibrillen nach intrazerebraler Injektion in die Substantia
nigra Pars compacta eine Aggregatpathologie auslöst und ob diese mit einer messbaren Neurodegeneration einhergeht. Darüber hinaus wurde anhand eines
Bewertungssystems die Ausbreitung der Pathologie in weitere Gehirnregionen evaluiert
und mit dem Konnektom der Substantia nigra Pars compacta sowie der Braak-Stadien
verglichen. Zu guter Letzt wurde die Aggregatpathologie elektronenmikroskopisch
untersucht und charakterisiert.
In den oben genannten Untersuchungen konnte gezeigt werden, dass die Injektion von präformierten a-Synuklein Fibrillen eine ausgeprägte Aggregatpathologie mit einer
Transduktionsrate von etwa 40% auslöste, die mit einem Zellverlust von etwa 30%
einherging. Die Aggregate waren immunreaktiv für S129-phosphoryliertes a-Synuklein
und p62 sowie resistent gegen Proteinase K-Abbau. Somit wiesen sie wichtige Merkmale
der humanen Lewy-Körperchen auf. Des Weiteren zeigte sich eine Ausbreitung der
Pathologie über weite Distanzen in nahezu alle untersuchten Hirnregionen. Die
Ausbreitung erfolgte prädominant auf der ipsilateralen Seite und nach rostral. Das
Ausbreitungsmuster ließ sich hier nicht alleine durch das Konnektom der Substantia
nigra Pars compacta erklären. Stattdessen könnte ein Zusammenspiel aus a-Synukleinspezifischen
Faktoren und den charakteristischen Eigenschaften von Sender- und
Empfängerzellen das Ausbreitungsmuster bestimmen. In der
elektronenmikroskopischen Charakterisierung ergab sich in Übereinstimmung mit
Untersuchungen an humanen Lewy-Körperchen das Bild einer komplexen perinukleären
Aggregatpathologie mit einem hohen Anteil dysmorpher und degenerierter
Mitochondrien sowie einer Vielzahl von Lysosomen in unterschiedlichen
Aktivierungszuständen und eine Vielzahl von tubulo-vesikulären Strukturen.
Dementsprechend zeigt die Aggregatpathologie elektronenmikroskopisch eher das Bild
einer Lipidopathie als einer Proteinopathie.
Somit konnte in diesem Promotionsprojekt erfolgreich das auf der Injektion von
präformierten a-Synuklein-Fibrillen basierende Modell in unserer Arbeitsgruppe
etabliert und gezeigt werden, dass die ausgelöste Aggregatpathologie die wichtigsten
Merkmale von humanen Lewy-Körperchen reproduziert. Weiterhin legen die Ergebnisse dieser Studie verschiedene Aspekte des Krankheitsprogresses dar und bieten damit eine
wertvolle Grundlage für die weitere Untersuchung der zugrunde liegenden
Mechanismen der Ausbreitung und involvierten zellulären Prozesse.Parkinson's disease is a neurodegenerative disease characterized by motor and nonmotor
symptoms. It appears to be caused by a complex interplay of genetic and
environmental factors that influence numerous fundamental cellular processes. The
histopathological correlate of the disease are cytoplasmic aggregates, which consist
mainly of misfolded a-synuclein and are called Lewy bodies or Lewy neurites, depending
on their localization. Suitable in vivo models are essential for a more precise
understanding of the underlying mechanism and ultimately for the establishment of
new, disease-modifying therapeutic options. One such model is the intracerebral
injection of preformed a-synuclein fibrils into mice. The aim of this study was to
establish and phenotype the model based on the injection of preformed fibrils in our
research group and to use the model to carry out studies that should contribute to a
better understanding of induced a-synuclein pathology at the cellular level. For this
purpose, preformed fibrils of murine a-synuclein were injected into the substantia nigra
pars compacta of mice and sacrificed 12 weeks later. The mouse cohort for the
examination via transmission electron microscopy also received a fluorogold injection
into the striatum. The brains of the mice were then dissected, prepared and cut. The
production of these brain slices, including injection, surgery and preparation of the brain
slices are explicitly not part of this doctoral project. The brain sections provided were
then stained as part of this doctoral project and analyzed using immunohistochemistry
or transmission electron microscopy.
Specifically, this work covered three topics. Firstly, it was investigated whether the
preformed a-synuclein fibrils trigger an aggregate pathology after intracerebral
injection into the substantia nigra pars compacta and whether this is accompanied by
measurable neurodegeneration. In addition, the spread of the pathology to other brain regions was evaluated using a scoring system and compared with the substantia nigra
pars compacta connectome and the Braak stages. Finally, the aggregate pathology was
examined and characterized using electron microscopy.
The above studies showed that injection of preformed a-synuclein fibrils induced a
pronounced aggregate pathology with a transduction rate of about 40%, which was
accompanied by a cell loss of about 30%. The aggregates were immunoreactive for S129-
phosphorylated a-synuclein and p62 and resistant to proteinase K degradation. Thus, they exhibited important characteristics of human Lewy bodies. Furthermore, the pathology spread over long distances to almost all brain regions examined. The spread occurred predominantly on the ipsilateral side and rostrally. The pattern of spread could not be explained solely by the connectome of the substantia nigra pars compacta. Instead, an interplay of a-synuclein-specific factors and the characteristic properties of transmitting and receiving cells could determine the spreading pattern. In agreement with studies on human Lewy bodies, electron microscopic characterization revealed a complex perinuclear aggregate pathology with a high proportion of dysmorphic and degenerated mitochondria as well as a large number of lysosomes in different states of activation and a large number of tubulo-vesicular structures. Accordingly, the aggregate pathology shows the image of a lipidopathy rather than a proteinopathy under the electron microscope. Thus, in this study, the model based on the injection of preformed a-synuclein fibrils was successfully established in our group and it was shown that the induced aggregate pathology reproduces the most important features of human Lewy bodies. Furthermore, the results of this study reveal various aspects of disease progression and thus provide a valuable basis for further investigation of the underlying mechanisms of proliferation and cellular processes involved
Implementierung des wahlfreien Zugriffs auf DNA-Datenspeichersysteme
No full textThe current era of exponentially increasing data volumes has led to unprecedented demand for data storage capacity. Estimates show that by the year 2025, around 175 zettabytes of data will be created globally. Despite continuous improvements in current data storage technologies, they are already outpaced, failing to cope with the ever-growing demand. Thus, alternative storage technologies are explored and studied to confront this predicament. Deoxyribonucleic acid (DNA) has emerged as one of the promising alternatives among these endeavors due to its remarkable properties. DNA consists of four basic building units called nucleotides and is a naturally occurring biomaterial found in all known living organisms. It provides a theoretical storage density of 455 exabytes/g, around six orders of magnitude higher than current storage devices. DNA is environmentally friendly and does not require energy once data is preserved. Crucially, DNA can endure up to several millennia, providing dense and long-term storage at a low cost.
However, using DNA for storage today entails several unsolved challenges. Writing and reading DNA is still more expensive compared to current storage technologies. Furthermore, the methods for reading and writing DNA require specific considerations. For example, not every sequence of nucleotides is valid, as some arrangements are error-prone in the writing and reading processes. Crucially, reading specific regions on DNA (random access) is poorly supported. The currently available address space on DNA is very small, at around a few hundred addresses. Notably, efficient and scalable random access on DNA is essential, given its large storage capacity. Current solutions for accessing specific data on DNA introduce several biochemical complications, significantly hindering subsequent access. In addition, they require additional storage on a traditional storage device to store specific meta-data. This extra storage is needed to support random access on DNA. These drawbacks make implementing DNA storage today unfavorable despite DNA's remarkable advantages.
This thesis studies the abovementioned drawbacks and aims to provide practical and efficient solutions for using DNA as storage. In particular, this thesis focuses on providing novel methods for randomly accessing data on DNA. The proposed techniques in this thesis enlarge the address space from a few hundred to several billion addresses, enabling high-scale random access on DNA. Several optimization steps are included, returning DNA codes fulfilling the necessary biochemical constraints. Moreover, this thesis introduces the first method to efficiently support content-based queries on DNA. Data objects on DNA can be accessed based on their content, a considerable improvement over previous methods. The proposed techniques are further extended to support more generic queries, such as range queries, providing rich query support on DNA. Supporting a wide range of queries enhances the pressing need for random access capabilities on DNA and reduces the associated costs significantly. Targeted information can be extracted fine-grained from DNA, reducing the overhead in the costly DNA reading process. Crucially, supporting such complex queries is achieved without relying on additional storage on a traditional storage device.
Furthermore, this thesis introduces DNAContainer, a uniform interface to DNA storage providing simple put and get operations, as known from traditional storage devices. DNAContainer hides the complexity tailored to DNA storage, making DNA storage more accessible, even for non-experts. Internally, DNAContainer implements the introduced enhancements and techniques and thus offers an efficient and scalable approach to random access. It further provides a linear virtual address space, simplifying data management on DNA. Hence, it facilitates the seamless integration of DNA storage into the storage hierarchy of a database management system. Moreover, it implements data structures on DNA, such as array and list, further enhancing data management.
In summary, this thesis provides novel solutions to implement and enhance random access capabilities on DNA. The results demonstrate the tremendous scalability of the introduced methods, allowing addressing and accessing up to several billion objects on DNA. Further enhancements in supported queries on DNA improve random access capabilities on DNA and reduce the associated cost. Finally, DNAContainer provides a standard interface with a virtual address space for using DNA, lowering the hurdle for using DNA as storage.Die Menschheit erzeugt jedes Jahr eine enorme Menge an Daten. Tatsächlich wächst diese Datenmenge exponentiell und führt dazu, dass der jährliche Bedarf an Speicherplatz stark anwächst. Es wird damit gerechnet, dass im Jahr 2025 bis zu 175 Zettabytes an Daten weltweit produziert werden. Die Technologien, die aktuell zum Speichern dieser Datenmengen genutzt werden, stoßen bereits an ihre Kapazitätsgrenzen und schaffen es nicht mit diesem starken Wachstum Schritt zu halten. Daher werden alternative Technologien erforscht, um diesem Dilemma entgegenzuwirken. Eine der vielversprechendsten Entwicklungen auf diesem Gebiet ist die Nutzung von Desoxyribonukleinsäure (DNA) als Speichermedium. DNA besteht aus vier Grundbausteinen, den Nukleotiden und ist in jedem Lebewesen zu finden. DNA kann theoretisch bis zu 455 Exabytes/g an Daten speichern, eine Speicherungsdichte sechs Größenordnungen höher als bei herkömmlichen Datenspeichern. Darüber hinaus verbraucht DNA keine Energie, um Daten langfristig zu speichern und bietet daher eine umweltfreundliche Lösung an. Letztlich ist DNA langlebig und kann Daten über Jahrtausende konservieren, wodurch sie einen entscheidenden Vorteil gegenüber traditionellen Speicherlösungen bietet.
Allerdings birgt die Nutzung von DNA als Datenspeicher immer noch ungelöste Herausforderungen. Das Schreiben und Lesen von DNA ist immer noch teurer als bei herkömmlichen Speichertechnologien. Weiterhin können Daten nicht direkt in DNA abgelegt werden, da bestimmte biochemische Regeln eingehalten werden müssen. Zum Beispiel sind bestimmte Reihenfolgen von Nukleotiden nicht erlaubt, da sie Fehler beim Schreiben und Lesen verursachen. Zudem wird wahlfreier Zugriff auf DNA nur rudimentär unterstützt. Der aktuell unterstützte Adressbereich auf DNA ist sehr klein und besteht nur aus ein paar hundert Adressen. Tatsächlich ist ein effizienter und großer Adressraum auf DNA essentiell, um die enorme Speicherkapazität von DNA zu erfassen. Die heutigen Methoden, um wahlfreien Zugriff auf DNA zu unterstützen, sind mit biochemischen Komplikationen verbunden und erschweren den wiederholten Zugriff auf die DNA. Zusätzlich benötigen diese Methoden extra Speicherplatz auf einem herkömmlichen Speicher, um wichtige Meta-Daten zu erfassen, die wahlfreien Zugriff auf DNA ermöglichen. Auch wenn DNA viele Vorteile bietet, erschweren die verbunden Herausforderungen heute noch dessen Nutzung.
Diese Dissertation widmet sich den oben genannten Herausforderungen. Sie stellt neuartige Methoden für die Implementierung von einem skalierbaren wahlfreien Zugriff auf DNA vor. Die vorgestellten Methoden vergrößern den Adressraum für DNA-Speicher erheblich. Genauer werden statt ein paar hundert nun mehrere Milliarden Adressen unterstützt. Weitere Optimierungsstufen sorgen dafür, dass die erzeugte DNA den biochemischen Anforderungen entspricht. Darüber hinaus stellt diese Arbeit die erste Methode zur effizienten Unterstützung inhaltsbasierter Abfragen auf DNA vor. Dies bedeutet, dass Datenobjekte in DNA gezielt nach ihrem Inhalt gesucht und ausgelesen werden können. Die entwickelten Methoden wurden dahingehend erweitert, dass auch generische Anfragen, wie z.B. Bereichsanfragen, auf DNA unterstützt werden. Dies stellt eine maßgebliche Erweiterung des Umfangs des wahlfreien Zugriffs sowie der unterstützen Anfragen auf DNA dar. Da Datenobjekte gezielt aus der DNA extrahiert werden können, senkt dies zusätzlich die Lesekosten, da nur die relevanten Teile der DNA gelesen werden. Letztlich benötigen die entwickelten Methoden keinen extra Speicherplatz auf herkömmlichen Datenträgern.
Ein weiterer Aspekt dieser Arbeit besteht darin, eine einheitliche Schnittstelle zum DNA-Speicher bereitzustellen. Dazu wurde DNAContainer entwickelt, eine Schnittstelle, welche über klassiche put und get Operationen verfügt, wie sie von herkömmlichen Datenträgern bekannt sind. Intern basiert DNAContainer auf den Techniken, welche im Laufe dieser Arbeit entwickelt wurden. Die Schnittstelle bietet einen linearen virtuellen Adressbereich an, um die Nutzung von DNA zugänglicher zu machen. DNAContainer ermöglicht es, DNA auch ohne Fachkenntnisse als Speicher zu nutzen. Damit erleichtert DNAContainer die Integration von DNA-Speicher in die bestehende Speicherhierarchie eines Datenbanksystems. Darüber hinaus werden Datenstrukturen, wie Arrays und Listen, unterstützt, um die Datenverwaltung weiter zu vereinfachen.
Zusammenfassend stellt diese Arbeit neuartige Lösungen zur Implementierung und Verbesserung von wahlfreien Zugriff auf DNA vor. Die Ergebnisse demonstrieren die Skalierbarkeit der entwickelten Methoden, die die Adressierung und den Zugriff auf bis zu mehreren Milliarden Objekten auf DNA effizient ermöglichen. Weiterentwicklungen bei unterstützten DNA-Anfragen erweitern den wahlfreien Zugriff auf DNA und senken die damit verbundenen Kosten. Schließlich bietet DNAContainer eine standarisierte Schnittstelle mit einem virtuellen Adressraum für die Nutzung von DNA, wodurch die Hürde für die Nutzung von DNA als Speicher gesenkt wird
Festschrift einmal anders : Ein Verzeichnis mittelalterlicher Schreibernennungen im ‘Handschriftencensus’
No full textIm ‘Handschriftencensus’ werden mittelalterliche Schreiberinnen und Schreiber systematisch erfasst und in das neu angelegte Personenverzeichnis integriert. Der Beitrag stellt die Erweiterung vor und zeigt beispielhaft Möglichkeiten und Perspektiven dieses überarbeiteten Datenbestandes auf.‘Handschriftencensus’ systematically collects the names of medieval scribes while
integrating them into the newly created person index. The paper presents this feature, showing
by way of example how the revised database opens up new possibilities and perspectives
Minimally invasive treatment of aortic valve stenosis: a current comparative analysis
No full textHintergrund und Ziel der Studie: Die aktuelle Studienlage setzt die TAVI gerade für Patienten mit hohem und mittlerem Operationsrisiko hinsichtlich vieler Outcomes mit dem chirurgischen AKE gleich. Es wurde jedoch noch kein Vergleich zwischen transfemoraler kathetergestützten Aortenklappen-implantation (TF-TAVI) und chirurgischem Aortenklappenersatz mittels partieller oberer Ministernotomie validiert.
Ziel unserer Studie ist es, das klinische Ergebnis inklusive der Mortalität und der intrahospitalen Morbidität sowie im Rahmen einer Pilotstudie die Lebensqualität von AKS-Patienten, die eine TF-TAVI oder einen MIC-AKE erhalten haben, näher zu beleuchten.
Methoden: Es wurden Daten von 197 Patienten, die im Untersuchungszeitraum in unserer Einrichtung behandelt wurden, zum Ausgangszeitpunkt, periprozedural sowie postprozedural retrospektiv erhoben: 137 TF-TAVI- und 60-MIC-AKE-Patienten. Die Propensity Scoring-Methode wurde verwendet um zwei Gruppen in einem 1:1-Verhältnis zu erstellen. Eine Beurteilung der Lebensqualität anhand des SF-36-Fragebogens wurde im Rahmen der ambulanten postprozeduralen Kontrollen durchgeführt. Der Fragebogen wurde sowohl anhand einer eigens definierten Kategorisierung als auch anhand des Schlüssels RAND 36-Item Health Survey Scoring System ausgewertet.
Ergebnisse: Nach dem Propensity Matching blieb die TF-TAVI im Vergleich zum MIC-AKE mit einer kürzeren Eingriffsdauer (136 ± 50 vs. 298 ± 36 min, p > 0.01), einem kürzeren Intensivaufenthalt (2.68 ± 2.70 vs. 4.29 ± 2.43 Tage, p > 0.01), geringen Mengen an transfundierten Erythrozytenkonzentraten (0.46 ± 2.05 vs. 1.60 ± 2.00 IU, p = 0.02) sowie häufigeren Blockereignissen (42.9 % vs. 0 %, p < 0.01) und Schrittmacherimplantationsraten (17.1 % vs. 0 %, p < 0.05) assoziiert.
Die MIC-AKE-Patienten zeigten eine bessere postprozedurale Lebensqualität, insbesondere in den Kategorien körperliche Funktionsfähigkeit (TAVI 43,75 Pkte vs. MIC-AKE 78,13 Pkte, p < 0,005), Alltagseinschränkungen durch den körperlichen Gesundheitszustand (TAVI 26,67 Pkte vs. MIC-AKE 56,25 Pkte, p < 0,005) sowie Fatigue (TAVI 39 Pkte vs. MIC-AKE 54,69 Pkte, p < 0,05).
Fazit: Obwohl der MIC-AKE mit geringeren Raten von Schrittmacherimplantation und paravalvulärer Leckage ein besseres technisches Ergebnis liefert als die TF-TAVI, ist er nach wie vor mit einem höheren Bedarf an Transfusionen, einer längeren Beatmungs- und einer längeren Beatmungs- und Intensivaufenthaltsdauer assoziiert.
Der chirurgische Aortenklappenersatz mittels Mini-Sternotomie zeigte in der Pilotstudie im Vergleich zur TF-TAVI ein besseres Ergebnis hinsichtlich der Lebensqualität in allen untersuchten Kategorien, sodass hier der Bedarf nach weiterer vergleichender Forschung gesehen wird.Background: Current studies equate TAVI with SAVR for medium and high risk patients across the board. Yet a study comparing transfemoral transcatheter aortic valve implantation (TF-TAVI) to SAVR via upper mini-sternotomy (PUMS-SAVR) has not been validated.
This study aims to take a closer look at clinical outcomes including mortality and in-hospital morbidity in patients suffering from aortic valve stenosis and having received treatment either via TF-TAVI or PUMS-SAVR as well as their postprocedural quality of life within the scope of a pilot study.
Methods: Baseline, procedural and post-treatment data of 197 consecutive patients were retrospectively collected, 137 TF-TAVI and 60 PUMS-SAVR patients treated at our institution. The propensity score method was used to create two groups in a 1:1 fashion. Health-related quality of life (HrQoL) assessment was carried out at the out-patient routine control presentation for select patients via SF-36 questionnaire and evaluated using a specifically defined categorisiation as well as the RAND 36-Item Health Survey Scoring System.
Results: After propensity matching, TF-TAVI remained associated with lower
procedural time (136 ± 50 vs. 298 ± 36 min, p > 0.01), shorter intensive care unit stay (2.68 ± 2.70 vs. 4.29 ± 2.43 days, p > 0.01), fewer transfusions of packed red cell units (0.46 ± 2.05 vs. 1.60 ± 2.00 IU, p = 0.02) as well as higher heart block (42.9 % vs. 0 %, p < 0.01) and permanent pacemaker implantation rates (17.1 % vs. 0 %, p < 0.05) compared to PUMS-SAVR.
PUMS-SAVR is associated with better postprocedural HRQoL, particularly regarding physical functioning (TAVI 43,75 pts vs. MIC-AKE 78,13 pts, p < 0,01), role limitations due to physical health (TAVI 26,67 pts vs. MIC-AKE 56,25 pts, p < 0,01) and levels of energy/fatigue (TAVI 39 pts vs. MIC-AKE 54,69 pts, p < 0,05).
Conclusions: Although PUMS-SAVR offers a better technical outcome with lower rates of permanent pacemaker implantation and less paravalvular leakage than TF-TAVI, it is still associated with a higher need for transfusion, as well as longer ventilation times and intensive care unit stays.
Patients who received treatment via PUMS-SAVR presented higher levels of postprocedural HRQoL throughout all evaluated categories, proving the necessity for further examination regarding the comparison between PUMS-SAVR and TF-TAVI