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Isolierung und Charakterisierung antitumoral wirkender Substanzen aus karibischer Propolis mit Schwerpunkt auf Verbindungen mit spezifischen anti-Krebsstammzellen-Eigenschaften
No full textZiel dieser Arbeit war die Isolierung von antitumoral wirksamen Substanzen aus kubanischer Propolis, die in Tieren eine antitumorale Aktivität aufweist. Diese Substanzen kommen als Kandidaten für die Entwicklung von Chemotherapeutika in Betracht, die chemotherapie-refraktäre Krebsstammzellen spezifisch angreifen können. Für diese Absicht wurden als biologisches Untersuchungssystem chemotherapie-resistente und nicht resistente Zelllinien unterschiedlicher Krebsarten etabliert, wobei die resistenten Zelllinien eine Reihe von Charakteristika von Krebsstammzellen aufweisen. Mit diesem System konnten 18 wirksame Substanzen in Reinform isoliert werden.
Aufgrund der chemischen Komplexität der kubanischen Propolisspezies wurde sie in drei Areale aufgetrennt, wobei in A acht, in B zwei und in C wiederum acht wirksame Substanzen gefunden worden sind. Areal A enthielt fünf Substanzen, deren Struktur und Namen bereits bekannt sind, dazu eine bisher unbekannte und zwei weitere Verbindungen, bei denen keine Strukturaufklärung möglich war. Die identifizierten Substanzen gehören zu den Flavonoiden, Isoflavonoiden und Chalkonen. In Areal B wurden Nemoroson und Retusapurpurin A identifiziert. In Areal C sind die allermeisten Verbindungen der Gruppe der PPAP zuzuordnen. Das Areal enthält die bereits bekannten Substanzen Propolon A und DEHP, drei bisher unbekannte PPAP, deren Struktur aufgeklärt werden konnte, und drei PPAP-ähnliche Substanzen, von denen aber keine endgültigen Strukturen vorliegen.
Molekularbiologische Analysen zur Aufklärung der Wirkmechanismen der isolierten Verbindungen ergaben, dass Laxifloran und Conferol A aus Areal A starke Tubulinpolymerisierungshemmer sind. Die Wirkmechanismen der restlichen Substanzen bleiben offen. Die Wirkmechanismen der Verbindungen aus Areal B sind in der Literatur gut beschrieben und lagen daher nicht im Fokus dieser Arbeit. In Areal C wurde DEHP als starker Hemmer der Topoisomerasen I und II sowie die DNA-Polymerase identifiziert. Für zwei PPAP (CZ4-1-2 und CZ4-2) wurde in den Zellen eine Inhibition der enzymatischen Aktivität der Signaltransduktionselemente c-Raf, MEK1/2 und ERK1/2 beobachtet, was ein wichtiger Wirkmechanismus für diese Substanzen darstellen könnte. Für die restlichen Substanzen konnten bislang keine Wirkmechanismen entschlüsselt werden.
Ein bedeutsames Ergebnis dieser Arbeit ist die Identifizierung von neun Verbindungen, die eine deutliche Wirkung in hoch hemotherapie-refraktären Krebszellen zeigen. Diese Eigenschaft ist klinisch relevant, weil solche Substanztypen in Patienten zum Einsatz kommen könnten, die eine Resistenz gegen die Standardtherapien entwickelt haben. Außerdem könnten diese Verbindungen als Leitsubstanzen für die Entwicklung neuartiger Medikamente benutzt werden. Die detaillierte Aufklärung der Wirkweise der Substanzen und die Analyse ihrer Zielstrukturen sollen zukünftige Forschungsschwerpunkte sein, ebenso wie die Untersuchung ihrer akuten und chronischen Toxizität sowie ihrer antitumorale Aktivität im Tiermodell.The aim of this thesis was the isolation of antitumoral active compounds from Cuban propolis. Those compounds are interesting candidates for the development for novel chemotherapeutics, which target the resistant cancer stem cells (CSC). For this purpose we established a broad panel of resistant and non resistant cell lines of different cancer species, in which the resistant cancer cells show properties of CSC. Employing this cell panel and successive HPLC cycles we isolated 18 active substances in a pure form.
Due to the chemical complexity the Cuban propolis was divided into three areas, where area A contained eight, area B two and area C eight cytotoxic substances. Five out of the eight substances in area A were already known and are belonging to the chemical classes of flavonoids, isoflavonoids and chalcones (A3-2, A4-6, A5-3 & A6). Additionally there was one un-known xanthone (A4-7) and two substances without a structure (A2-3 & A4-5). Area B consisted of nemorosone (B1) and retusapurpurine A (RNP). Most of the substances in area C were members of the polycyclic polyprenylated acylphloroglucinols (PPAP). Beside of propolone A (C4-2-1) and DEHP (CZ6) there were three unknown PPAP with an identified chemical structure (CZ4-1-1, CZ4-2 & CZ4-3) and another three unidentified compounds (C4-2-2, CZ4-1-2 & CZ5).
Molecular biological analyses for the clarification of the mechanism of action of the isolated substances showed that A3-2 and A4-6 were strong inhibitors of tubulin polymerization. The mechanism of action for the other compounds of area A remained unknown. The substances of area B with their mechanism of action were well described in the literature and because of that not in the focus of this thesis. DEHP from area C was a strong inhibitor of topoisomerases I and II as well as of the DNA polymerase. CZ4-1-2 and CZ4-2 blocked the activity of the signal transduction elements c-Raf, MEK1/2 and ERK1/2 in the cells. The mechanisms of action of the remaining area C substances were not identified.
A major result of this thesis was the identification of nine compounds, which are highly active in therapy-refractory cancer cells. This is clinical important, because those agents can be used for patients who developed a radio- and chemotherapy-refractory tumor. Furthermore these substances can be used as lead structures for novel drugs.
A detailed clarification of the mechanisms of action and identification of the cellular targets of the propolis substances should be the aim and focus of future research, as well as analyses of acute or chronic toxicity and antitumorale activity of the compounds in an in vivo animal model
Person fit analysis with simulation-based methods
No full textAberrant responding in test or questionnaire data violating the principles of item response theory is a prevalent phenomenon in psychological and educational sciences. By means of person fit statistics aberrant responding is identified that prevents the computation of inadequate ability estimates. Simulation-based methods for person fit analysis were investigated in simulation studies with regard to Type I error and statistical power to detect aberrancy. Real data analyses from psychological and educational sciences further illustrate the usefulness of person fit statistics based on the presented approaches.
In Study 1, a Markov chain Monte Carlo algorithm for sampling data matrices denoted as the Rasch Sampler is applied for simulating the null distribution of person fit statistics under the Rasch model. Results are compared to standardized statistics and illustrate the new approach (1) to correctly recover the nominal Type I error rates (while the standardized statistics deviate substantially) and (2) to offer predominantly similar or higher statistical power. Results from the application to Rasch-scalability problems of two subscales taken from Heller and Perleth’s (2000) multidimensional intelligence test (KFT) confirmed findings from the simulation studies.
In Study 2, the Type I error and power of person fit tests based on weighted maximum likelihood ability estimators and parametric bootstrap were evaluated. Results were compared to established methods for person fit analysis. Bootstrapping based on robust maximum likelihood estimators improves the statistical power but a satisfactory recovery of nominal Type I error rates requires strong downweighting of aberrant item responses. Bootstrapping based on the Warm’s (1989) estimator applied as scoring method to original and simulated data displayed promising results concerning Type I error recovery and statistical power. Results from the simulations were matched by findings from the analysis of four samples of students with disabilities participating in a state-wide administered large-scale assessment program to investigate whether assessment of competence is invalidated by test modifications for these students.
Both studies provide new insights on the benefits of simulation-based methods for the application of person fit tests to detect aberrant response behavior.Abweichendes Antwortverhalten in Test- und Fragebogendaten gegenüber den Annahmen der Item-Response-Theorie stellt ein häufiges Phänomen in der Psychologie und den Bildungswissenschaften dar. Personen-Fit-Statistiken können herangezogen werden, um derartiges Antwortverhalten zu identifizieren und die Schätzung inadäquater Fähigkeitsausprägungen zu verhindern. Simulations-basierte Methoden zur Personen-Fit-Analyse werden mit Hilfe von Simulationsstudien in Bezug auf Typ-I-Fehler und statistische Power untersucht. Real-Daten aus der Psychologie und Bildungsforschung werden genutzt, um die Bedeutung der Ergebnisse beispielhaft zu untermauern.
In Studie 1 wird der Rasch Sampler, ein Markov-Chain-Monte-Carlo-Algorithmus zur Ziehung binärer Datenmatrizen, herangezogen, um die Verteilung von Personen-Fit-Statistiken für das Rasch-Modell zu simulieren. Die Ergebnisse werden mit standardisierten Personen-Fit-Statistiken verglichen und verdeutlichen (1) die Einhaltung des nominalen Typ-I-Fehlers (im Gegensatz zu deutlichen Abweichungen der standardisierten Statistiken) sowie (2) überwiegend vergleichbare oder höhere statistische Power im neuen Ansatz. Die Anwendung der Methode auf die Forschungsfrage nach der Rasch-Skalierbarkeit von zwei Subskalen von Heller und Perleth’s (2000) multidimensionalem Intelligenztest (KFT) unterstreicht Ergebnisse der Simulationsstudien.
In der zweiten Studie werden Typ-I-Fehler und statistische Power verschiedener (parametrischer) Personen-Fit-Statistiken basierend auf gewichteten Maximum-Likelihood-Fähigkeitsschätzern untersucht und mit etablierten Ansätzen verglichen. Ein parametrischer Bootstrap basierend auf robusten Maximum-Likelihood-Schätzern erhöht die statistische Power, jedoch fällt die Einhaltung des nominalen Typ-I-Fehlers nur dann zufriedenstellend aus, wenn der Einfluss abweichender Item-Antworten bei der Berechnung des Schätzers durch Wahl einer geeigneten Gewichtung stark reduziert wird. Ein parametrischer Bootstrap basierend auf Warms (1989) Schätzer, angewendet auf Original- und simulierte Daten, verzeichnet vielversprechende Ergebnisse bezüglich der Einhaltung des Typ-I-Fehlers sowie der statistischen Power. Ergebnisse der Simulationen werden durch Ergebnisse einer Analyse von vier Stichproben von Förderschülern ergänzt, welche Erkenntnisse zur Invarianz zwischen konventioneller und angepasster Testadministration bei einem regionalen Large-Scale Assessment Programm erlauben.
Die Ergebnisse der beiden vorliegenden Studien erbringen neue Erkenntnisse bezüglich der Vorteile simulations-basierter Methoden bei der Anwendung von Person-Fit-Statistiken
Vergleichende Untersuchungen zum Wirt-Parasit-Verhältnis von Aalen und Schwimmblasenparasiten der Gattung Anguillicola
No full textThe results of the present thesis substantially increase the knowledge on the host-parasite interactions of freshwater eels (Anguilla) and nematode parasites of the genus Anguillicola in general and in particular of A. novaezelandiae. Differences between the natural occurrence of A. crassus and A. novaezelandiae were revealed and larval stages of the latter species were studied for the first time in New Zealand. By performing an experimental laboratory infection of European eels with A. novaezelandiae it was possible to compare the species to recent studies on A. crassus and reveal fundamental differences. The eels’ hsp70 response related to Anguillicola sp. infections was studied for the first time. Levels of stress induced by A. novaezelandiae were comparable to those induced by A. crassus. A co-infection of eel with both species was performed and the hypotheses of hybridisation tested. In summary the results prove, that the knowledge on one species cannot simply be transferred to other species of the same genus. Further research is needed to extend our understanding of Anguillicola and its eel host. The Anguilla-Anguillicola system is an excellent example of effects on indigenous species caused by world trade and the negative impact of invasive parasites. In the future eel trade, in particular with live eels, should be handled more cautiously to prevent the further spread of Anguillicola species.Die Ergebnisse der vorliegenden Dissertation erweitern das Wissen über das Wirt-Parasit-Verhältnis von Aalen (Anguilla) und parasitischen Nematoden der Gattung Anguillicola im Allgemeinen, als auch über A. novaezelandiae im Besonderen. Unterschiede im natürlichen Vorkommen von A. crassus und A. novaezelandiae wurden aufgezeigt und larvale Stadien der letztgenannten Art erstmals in Neuseeland untersucht. Durch die experimentelle Infektion des Europäischen Aals mit A. novaezelandiae konnte die Art mit Studien über A. crassus verglichen und grundlegende Unterschiede entdeckt werden. Die Effekte einer Anguillicola sp. Infektion auf die hsp70-Reaktion des Aals wurde erstmals untersucht. Durch A. novaezelandiae und A. crassus induzierte Stresslevel waren vergleichbar. Eine Infektion des Aals mit beiden Parasitenarten wurde durchgeführt und die Hypothese einer Hybridisierung getestet. Zusammengefasst zeigen die Ergebnisse, dass man das Wissen über eine einzelne Art nicht einfach auf andere Arten der gleichen Gattung übertragen kann. Weitere Forschungsarbeiten sind nötig, um Anguillicola und seinen Aalwirt besser verstehen zu können. Das Anguilla-Anguillicola-System stellt ein exzellentes Beispiel für die Auswirkungen des Welthandels auf endemische Arten und deren Schädigung durch invasiver Parasiten dar. Zukünftig sollte der Aalhandel, insbesondere mit lebenden Aalen, viel vorsichtiger gehandhabt werden, um eine weitere Ausbreitung von Anguillicola Arten zu vermeiden
Ab Initio Molecular Dynamics Simulation of Proton Transfer in Narrow Ionomer Pores
No full textDie Porengröße eines Ionomers in Polymerelektrolytbrennstoffzellen determiniert maßgeblich dessen Protonenleitfähigkeit.
UnterAnwendungvon ab initio Molekulardynamik (MD)wurde
der Transfer von Protonen bereits in unterschiedlichen theoretischen
Studien anhand verschiedener Modelle enger Poren
mit niedrigem Hydratationsniveau simuliert.
Die Diffusion der Protonen wird wesentlich durch den so genannten
Grotthuss-Mechanismus angetrieben, dessen Voraussetzung
die Vernetzung des Protonenkomplexes über Wasserstoffbrückenbindungen mit Wassermolekulen ist. Ziel war es daher
hier, die Dynamik, Quantität, Fluktuation sowie Persistenz
von Wasserstoffbrückenbindungen in engen Poren zu ermitteln
und zu untersuchen. Gegenstand sind Ionomer-Poren, bestehend
aus hydrophilen Sulfonatgruppen und dem hydrophoben
Rückgrat des Ionomers. Die Auswirkung des Wassergehalts
auf das chemische Gleichgewicht innerhalb der Ionomer-Poren
wird anhand der Wahrscheinlichkeit für das Auftreten verschiedener
Zustände des Protonenkomplexes aufgezeigt. Dabei
erfolgt die Dissoziation von Protonen, wenn die Anzahl der
Wassermoleküle pro hydrophiler Sulfonatgruppe, ungefähr
den Wert 3 erreicht. Die Abhängigkeit der Konzentration an
Hydronium- und Zundel- Zuständen der Protonenkomplexe
vom Wassergehalt wird dargelegt und diskutiert.
Außerdem wird das Einsetzen des Protonentransports innerhalb
der engen Ionomer-Pore durch den Vergleich der Diffusionskoefzienten bei unterschiedlichem Wassergehalt demonstriert.
Faktoren, wie "hydrophile Fallen", die bezüglich der
Poren-Beschaffenheit die Protonenmobilität einschränken könnten,
werden dargelegt und erörtert. Zudem werden die günstigsten
Abstände der hydrophilen Gruppen zueinander vorgeschlagen.
Das hier aufgezeigte Dichtespektrum der Ionomer-Poren, welches
Aufschluss über die dynamischen und strukturellen Eigenschaften
des molekularen Systems gibt, verdeutlicht, dass einige
der Banden des Spektrums mit den verschiedenen Protonenkomplexen
assoziert sind.In polymer electrolyte membrane fuel cells the narrowness of
the ionomer pore may be considered as the rate determining
factor for proton transfer. This proton conduction has been
studied theoretically in various models of such narrow pores
with low hydration levels by using ab initio molecular dynamics
(MD) simulation.
The diffusion of a proton is possible, or at least strongly enhanced
by the so called Grotthuss-mechanism, which has as a
prerequisite the existence of hydrogen-bonded water molecules
around the proton complex. Therefore, the objective of this
study was to investigate the dynamics of the hydrogen bonds
in order to obtain life times, fluctuations, and average numbers
of hydrogen bonds in narrow pores, consisting here of
hydrophilic sulfonate groups and the hydrophobic backbone
of the ionomer. The effect of the water content on the chemical
equilibria within these narrow pores is demonstrated by
establishing the probabilities of observing different states of the
proton complex. Dissociation occurs when the number of water
molecules per hydrophilic sulfonate group, is around 3.
Dependencies of the concentration of hydronium and Zundel
states of proton complexes on the water content are shown.
The onset of the proton mobility in the narrow ionomer pore is
demonstrated by comparing the diffusion coeffcients at various
levels of water contents. Possible factors related to the pore
structure, which hinder the proton mobility, such as hydrophilic
traps, are discussed. The most favorable spacing between hydrophilic
groups is suggested.
The spectral densities of the translational motion of atoms in the
ionomer pore, which shed light on the dynamical and structural
properties of the molecular system, are represented, suggesting,
that some of the bands in the spectral densities are associated
with the different proton complexe
Controll effects of standardized assessment to previous lessons - Lernstand8 examplifys testcoaching
No full textIn dieser Dissertation wird Testcoaching als einer der Haupteffekte zentraler Vergleichsarbeiten (wie VERA8) untersucht. Obwohl die Veränderung des Unterrichtens eines der Hauptziele der Einführung zentraler Vergleichsarbeiten in Deutschland ist, wird Testcoaching in diesem Rahmen unter zwei Perspektiven untersucht: Einmal kann die Vorbereitung auf zentrale Vergleichsarbeiten die Validität der Ergebnisse einschränken. Vor allem jene Lehrkräfte sollten daher vorbereiten, die schlechte Ergebnisse befürchten und von denen angenommen wird, dass sie ihren Unterricht mit Hilfe der Resultate verbessern. Unter dieser Perspektive ist Testcoaching als Teil eines Feedbackprozesses zu verstehen und wird daher unter der Folie der Feedback Interventions Theorie von Kluger und DeNisi (1998) und dem Rahmenmodell der pädagogischen Nutzung von Vergleichsarbeiten nach Helmke & Hosenfeld (2005) analysiert. Weiter kann Testcoaching aber auch als eine spezifische Form des Unterrichts betrachtet werden. Von dieser Perspektive aus bereiten Lehrkräfte auf zentrale Vergleichsarbeiten vor, weil sie annehmen, dass dies von ihnen erwartet werde. Die Qualität der Vorbereitung wird hier mit dem Lehrer-Handlungskompetenz-Modell von Baumert & Kunter (2006) in Bezug gesetzt. Es wird erwartet, dass gerade die Lehrkräfte besser vorbereiten, die über eine höhere Selbstwirksamkeitserwartung und andere personenbezogene Ressourcen verfügen als andere Lehrkräfte.
Es wurden zwei parallele schriftliche Befragungen durchgeführt, um Testcoaching als Steuerungswirkung zentraler Vergleichsarbeiten zu untersuchen. In beiden Studien wurde das Vorbereitungsverhalten von Mathematik-Lehrkräften erhoben, die 2010 mindestens eine achte Klasse an einem Gymnasium in Nordrhein-Westfalen unterrichteten. Bei der Auswertung wurden Latente Klassenanalysen verwendet, um die Lehrkräfte auf Grundlage ihrer personenbezogegen Ressourcen (Studie A) bzw. ihrem Umgang mit Daten aus zentralen Vergleichsarbeiten (Studie B) zu klassifizieren. Darüber hinaus wurden das Ausmaß und die Qualität des Testcoachings auf VERA8 in Nordrhein-Westfalen allgemein analysiert.
Obwohl die Effektstärken maximal im mittleren Bereich liegen, können beide Perspektiven Unterschiede im Umfang und in der Qualität von Testcoaching zwischen den Lehrkräften erklären. In der Tat bereiteten Lehrkräfte, die über größere personenbezogene Ressourcen verfügten, mit größerer Qualität vor (Studie A). Lehrkräfte, die einen intensiveren Umgang mit früheren Ergebnissen zeigten und schlechte Ergebnisse befürchteten, investierten mehr Zeit und bereiteten variantenreicher vor (Studie B). Grundsätzlich bereiteten aber fast alle Lehrkräfte auf VERA8 intensiv vor. Beispielsweise betrug die durchschnittlich berichtete Vorbereitungszeit zwei bis drei Wochen und 90% der befragten Lehrkräfte nutzten frühere Testaufgaben. Daher lassen die Resultate den Schluss zu, dass das Instrument VERA8 deutlich überarbeitet werden muss.Following from not satisfactory results of German pupils in large-scale-assessment like TIMSS1995 or PISA2000, national standardized assessments were implemented in all sixteen German states. This tool, as a part of the current school policy called Neue Steuerung, is due to allow both support and accountability. Teachers should use the data from this standardized assessment to improve their lessons by realizing and reflecting the results single handed, as described by the Rahmenmodell der pädagogischen Nutzung von Vergleichsarbeiten by Helmke/Hosenfeld (2005). Several studies analyzed the teachers’ usage of data from national standardized assessments according to this theoretical model, but none of them considered the lessons before the assessments. This is ever more astonishing, as teaching to the test effects as a result of accountability is well documented in others countries.
In this doctoral thesis, testcoaching is investigated as one of the main effects of standardized assessment (VERA8). But also chances in teaching are one of the many intended effects of the implementation of national standardized assessment in Germany. Testcoaching is analyzed from two perspectives: On the one hand, teaching to the test can limit the expressiveness of standardized assessment results, as result validity deteriorates. Particular those teachers should teach to the test, who fear bad results and who are expected to use data to improve their lessons. Under this approach, testcoaching is seen as a part of a feedback process. Testcoaching behavior is hence analyzed in connection with the Feedback Intervention Theory of Kluger/DeNisi (1996) and the Rahmenmodell der pädagogischen Nutzung von Vergleichsarbeiten by Helmke/Hosenfeld (2005). On the other hand, testcoaching can be seen as a specific lesson type. From this point of view, teachers are teaching to the test because they assume it was committed. To this the quality of teachers’ lesson competence can be described by the Lehrer-Handlungskompetenz-Modell by Baumert/Kunter (2006). It is expected that teachers prepare better to national standardized assessment which have more self-efficacy and other personnel resources as other teachers do.
Two parallel survey studies were used to review the testcoaching as an effect of standardized assessment. In both studies the preparing of 8th grade maths teachers of a half of all Gymnasien in North Rhine-Westphalia were reviewed by a survey in the year 2010. I use latent class analysis to group teachers by their personnel resources (study A) and their usage of data of the standardized assessments (study B) to explore the quality of their testcoaching. In addition, the degree and the quality in general of testcoaching to the standardized assessment VERA8 in North Rhine-Westphalia is reported.
Even though all effect sizes are medium at best, both approaches can explain differences in the degree and quality of testcoaching. In fact, teachers with higher personnel resources prepare with higher quality (study A). Teachers which showed an intensive usage of data from standardized assessment VERA8 and fear bad results from the tests teach more extensive in time and variability (study B). Differences aside, almost all surveyed teachers teach for the test in one way or the other. For example, on average, teachers prepare their students for two to three weeks and about 90% of them use old test questions in some shape or form. The results suggest revision work to the tool VERA8
Light Emission Induced by Tunneling Electrons
No full textThis thesis presents the analysis of light emitted from the tip-sample junction of a scanning tunneling microscope (STM) which is induced by the tunneling current flowing between the tip and the sample. In the course of this thesis, an experiment that combines STM with highly sensitive photon detection was set up. This technique is also referred to as STM-induced light emission (STM-LE). Different modes of measurement reveal the lateral distribution of the induced emission yield as well as the dependency of the emission intensity on the applied bias voltage and the spectral distribution of the emitted light in STM-LE spectra. Different sample systems are applied to study the effect of various factors that may influence the emission intensity. This gives access to energy transfer processes with atomic scale precision.
The careful analysis of the light emission induced on pristine and adsorbate covered Ag(111)-surfaces reveals that mainly the local density of states (LDOS) of the sample governs the lateral variation of the emission intensity.
A special focus of this thesis lies on the analysis of the effect of organic adlayers on the induced light emission. For molecules adsorbed on Ag(111), the induced light emission intensity is reduced as compared to the bare Ag-surface. In contrast, the light emission induced on monolayers of archetype organic molecules adsorbed on various ultrathin layered Bi-structures on Cu(111) is enhanced as compared to the substrate.
Spectroscopic measurements on C60 and 3,4,9,10-perylene-tetracarboxylic-dianhydride (PTCDA) adsorbed on the initial monolayer of bismuth (Bi) on Cu(111) show that the LDOS provided by the organic molecules significantly manipulates the dependency of the emission intensity on the applied bias voltage. However, the enhancement of the emission yield may additionally be associated to a rather low interaction between the ultrathin Bi-structures and the organic overlayers.
A careful analysis of the spectral distribution of the light emitted from the tip-sample junction provides the identification of the pathways of excitation as well as the particular involved energetic transitions. For the organic layers on Bi/Cu(111), the enhancement of the induced light emission intensity does not involve radiative transitions between molecular states. Like in the case of the pristine surfaces, inelastically tunneling electrons drive collective electronic excitations localized to the tip-sample junction, so called tip induced plasmons (TIPs), which subsequently decay radiatively. The electronic states of the adsorbed molecules are directly involved in the inelastic tunneling processes and actively modify the coupling to the TIP modes.Lichtemission induziert durch tunnelnde Elektronen
Die vorliegende Arbeit befasst sich mit der Analyse von Licht, das angeregt durch den fließenden Tunnelstrom vom Spitze-Probe-Kontakt eines Rastertunnelmikroskops (STM, vom Englischen: scanning tunneling microscope) emittiert wird. Im Zuge der Arbeit wurde ein entsprechendes Experiment aufgebaut, in dem ein Rastertunnelmikroskop mit einem hochempfindlichen Aufbau zur Lichtdetektion kombiniert wurde. Die zugehörige experimentelle Technik wird auch als STM-induzierte Lichtemission (STM-LE) bezeichnet.
Der experimentelle Aufbau erlaubt es, sowohl die laterale Verteilung als auch den Verlauf der induzierten Lichtintensität mit der angelegten Tunnelspannung aufzuzeichnen. Zudem ist eine spektrale Analyse des emittierten Lichts möglich. Verschiedene Modellsysteme werden im Hinblick auf den Einfluss unterschiedlicher Faktoren auf die Emissionsintensität untersucht. Dies erlaubt einen Einblick in Energietransferprozesse auf atomarer Skala.
Die Analyse der Lichtemission von reinen und adsorbatbedeckten Ag(111)-Oberflächen zeigt, dass für die laterale Verteilung der Emissionsintensität hauptsächlich die lokale Zustandsdichte (LDOS, vom Englischen: local density of states) der Probe verantwortlich ist.
Ein besonderer Schwerpunkt der hier gezeigten Experimente liegt auf der Untersuchung des Einflusses organischer Molekülschichten auf die induzierte Lichtemission. Für adsorbierte Molekülschichten auf Ag(111) beobachtet man eine Abnahme der induzierten Emissionsintensität im Vergleich zur Anregung auf der reinen Substratoberfläche. Im Gegensatz hierzu ist die Intensität der Lichtemission im Vergleich zum Substrat stärker, wenn sie auf organischen Monolagen auf verschieden dicken Bismut-Filmen auf Cu(111) induziert wird.
Spektroskopische Untersuchungen an den beiden Modellmolekülen C60 und 3,4,9,10-Perylen-Tetracarbonsäure-Dianhydrid (PTCDA) adsorbiert auf einer Monolage Bismut auf Cu(111) zeigen, dass die LDOS der Moleküle den Verlauf der Emissionsintensität als Funktion der angelegten Tunnelspannung bestimmt. Die beobachtete Erhöhung der Lichtausbeute für die Molekülschichten wird zudem mit einer schwachen Wechselwirkung der Moleküle mit dem Substrat verbunden.
Die eingehende Analyse der spektralen Verteilung des emittierten Lichts erlaubt es, die zugrundeliegenden energetischen Übergänge zu identifizieren. Im Falle von Molekülen auf Bismut auf Cu(111) sind bei der Anregung der Lichtemission keine strahlenden Übergänge innerhalb der Moleküle involviert. Wie im Fall der reinen Silber- und Bismut-Kupfer-Oberflächen beruht die Anregung der Lichtemission rein auf inelastischen Tunnelprozessen zwischen der Spitze und der Probe. Diese koppeln an kollektive elektronische Anregungen des Spitze-Probe-Kontakts, sogenannte spitzeninduzierte Plasmonen (TIPs, vom Englischen: tip induced plasmons), die strahlend zerfallen. Die adsorbierten Moleküle stellen Zustände für die inelastischen Tunnelprozesse zur Verfügung und beeinflussen aktiv die Kopplungsstärke zu den TIP-Moden
Particle-induced osteolysis in Fetuin-A knock-out mice
No full textFragestellung: Die partikelinduzierte Osteolyse ist die Hauptursache für die Lockerung von Hüft-Endoprothesen. Eine Beeinflussung durch Glykoproteine wie Fetuin-A ist bisher nicht bekannt. Ergebnisse anderer Untersuchungen lassen allerdings einen Zusammenhang vermuten. Demnach beeinflusst Fetuin-A unter anderem die Phagozytose von Fremdpartikeln, TNF-α und Adiponektin. In dieser Studie wird untersucht, ob Fetuin-A bzw. Fetuin-A Knock-out einen Einfluss auf die partikelinduzierte Osteolyse hat.
Methodik: Als Grundlage diente das murine Calvaria-Osteolysemodell mit Implantation von ultrahochmolekulargewichtigen Polyethylen (UHMWPE)-Partikeln auf die Schädelkalotte. Untersucht wurden 4 Gruppen mit jeweils 5 Mäusen: Gruppe 1 (Wildtyp) und Gruppe 3 (Fetuin-A Knock-out) wurden operiert ohne anschließende Partikelimplantation. Gruppe 2 (Wildtyp) und Gruppe 4 (Fetuin-A Knock-out) wurden Partikel implantiert. Systemische Parameter des Knochenstoffwechsels wurden bestimmt. Nach 14 Tagen wurde der Versuch beendet. Die partikelinduzierte Osteolyse wurde quantitativ und qualitativ mittels Mikro-CT und 3-D Rekonstruktionen analysiert. Eine standardisierte Histomorphometrie nach Parfitt wurde durchgeführt.
Ergebnisse und Schlussfolgerung: Beim Wildtyp führte die Partikelimplantation im µCT (BV/TV 6.25 ± 0.17% vs. 6.00 ± 0.09%, P≤0.05) und in der Histomorphometrie (Mittelliniensuturfläche: 0.06 ± 0.02 mm² vs. 0.14 ± 0.06 mm²; P≤0.05) zu einer signifikanten Osteolyse. Bei den Partikel behandelten Gruppen zeigten die Fetuin-A Knock-out Mäuse im Vergleich zu den Wildtypmäusen eine signifikant verstärkte Osteolyse im µ-CT (BV/TV 5,71 ± 0.09% vs. 6.00 ± 0.09%, P≤0.001) und in der Histomorphometrie (Mittelliniensuturfläche: 0.32 ± 0.14 mm² vs. 0.14 ± 0.06 mm², P≤0.0001). Ein signifikanter Unterschied der Osteoklastenzahl ließ sich bei diesen beiden Gruppen aber nicht feststellen. Anhand der Serumanalyse konnte kein Rückschluss auf das Ausmaß der Osteolyse gezogen werden.
Zusammenfassend beschreibt diese Studie erstmalig eine bisher unbekannte Wirkung des Glykoproteins Fetuin-A auf den Knochenstoffwechsel. Als Ursache für die geringere Knochenprotektion des Fetuin-A Knock-outs kommt ein komplexes Zusammenspiel verschiedener Einflüsse von Fetuin-A in Frage, zum Beispiel auf Entzündung, Calcifizierung, Apoptose und Knochenbildung. Sollte sich in weiteren Studien eine Protektion vor der partikelinduzierten Prothesenlockerung durch eine Substitution von Fetuin-A zeigen, könnte dieser Ansatz für eine mögliche Prothesenbeschichtung genutzt werden
The implementation potential of deliberative democracy concepts on the Internet
No full textDie theoriegeleitete Arbeit untersucht das Verwirklichungspotenzial deliberativer Demokratiekonzepte im Internet. Aufbauend auf einer Darstellung der Kerngedanken deliberativer Demokratiekonzepte und der kommunikationswissenschaftlichen Grundlagen des Internets werden anhand der Standards der Interaktivität und Partizipation analysiert, inwiefern die computervermittelte Kommunikation und Netzöffentlichkeit einen deliberationsförderlichen Kontext bilden. Bieten die Spezifika der Netzöffentlichkeit und die Besonderheiten der computervermittelten Kommunikation das Potenzial, offline zu beobachtende Umsetzungsprobleme deliberativer Standards zu beheben? Welche ambivalenten Folgeprobleme zeigen sich im Internet? Sind die Besonderheiten des Internets einer produktiven und konstruktiven Diskussion über politische Probleme durch eine relativ große Zahl von Menschen förderlich oder abträglich?
Dabei konnte festgestellt werden, dass das Potenzial des Internets sowohl positive als auch negative Auswirkungen für das Umsetzungspotenzial deliberativer Demokratieprozesse hat. Das Internet als heterogene Plattform, die wachsenden Bedeutung der Netzöffentlichkeit und computervermittelten Kommunikation führen nicht zu unidirektionalen Kausaleffekten, sondern müssen differenziert betrachtet werden.
Die wachsende Relevanz des Internets muss als Potenzial wahrgenommen werden, um deliberativen Verfahren einen Institutionalisierungsrahmen zu bieten. Dabei geht es nicht darum, dass deliberative Demokratiekonzepte für sich alleine genommen gewährleisten können, dass eine politische Ordnung funktioniert. Innerhalb der drei grundlegenden Optionen zur Entscheidungsfindung (Argumentieren, Verhandeln und Abstimmen) muss vielmehr nachgedacht und diskutiert werden über Verfahren, die ein „adäquates Mischungsverhältnis zwischen den drei genannten Optionen ermöglichen. Die Netzöffentlichkeit und die computervermittelte Kommunikation bieten das Potenzial, die Option „Argumentieren“ zu stärken.Communications, as well as a functioning public are crucial for the functioning of a democracy. Thus theories of democracy are also theories of communication and the public sphere. Changing circumstances suggest rethinking both democracy and the public sphere outside the limits of previous forms. If we understand democracy as a specific form of communication, the development of new communication technologies provides new conditions under which political opinions and decision-makings are formed and have consequences for the development and understanding of the concept of democracy. Changes in the communication structures and the shift from a hub-and-spoke architecture to a distributed architecture with multidirectional connections and the elimination of communications costs in the networked public sphere have fundamentally altered the capacity of individuals to be active participants in the public sphere. Political articulation and accessing the political public is much easier for individual users in the networked public sphere in contrast to traditional mass media.
The definitions of deliberative democracy concepts vary. Its core elements requires reason giving, deliberative democracy must take place in public, must be accessible to all citizens who are affected by a decision and is dynamic and keeps open the option for continuing dialogue. These requirements are difficult to implement in a society which is dominated by traditional mass media. For deliberative democracy concepts the changes in the media structure that is associated with an increased importance of the networked public sphere and computer-mediated communication opens up the possibility of hitherto existing restrictions in the traditional media to become obsolete. But there has also been significant criticism of the democratizing effects of the Internet. Utopian and dystopian visions prevail in assessing the promise of the Internet. Citizens have always used new communication tools to persuade their fellow citizens toward different ends. Technology can be used to help the cause of human liberation, and can also be used to control populations and constrain freedom. This dissertation argues that utopian and dystopian visions suffer both from clear conceptual problems. The rise of the Internet does not lead to unidirectional causal effects in the direction of more or less democracy.
In the first step, the two central terms for the work are analyzed: Concepts of deliberative democracy and the Internet. Building on this foundation the aim of theory-based analysis is to evaluate the potential of deliberative democracy for realization in the networked public sphere and computer-mediated communication, without losing sight of the potential for innovation and possible risks. Can the virtual sphere and computer mediated communication promote rational discourse? Can the internet bring together people from diverse backgrounds to discuss problems? What ambivalent problems with an expansion of communicative options in the Internet are given?
On the one hand the networked public sphere and computer mediated communication mean that every user oft the Internet can potentially be a distributor and has the possibility of accessing directly information from other users. On the other hand there are major objections to the assertion that the networked public sphere expands discourse. The first is that the Internet leads to new to new forms of fragmentation or information overload in the public sphere. People with a higher socioeconomic status use the Internet more actively and acquire new information at a higher rat and uses the Internet more information oriented than less educated people. Furthermore is the issue of the digital divide still of significance. The thesis of this dissertation is that the unique qualities of the networked public sphere and computer mediated communication have the potential of applying theoretical ideals like that of deliberative democracy that may fall outside the scheme envisioned by theorists prior to the dispersion of the Internet
Goal quality in social space focussed youth welfare - an empirical analysis in the context of the current debate on effectiveness
No full textIndividual goals can be highly relevant in the process of helping parents to bring up their children, for instance in the field of youth welfare. On the one hand, they are able to translate the will of the clients into a desirable status, which is standard practice in the so-called concept of „social space focussed welfare“. On the other hand, they are predestined as a basis for evaluating the helping process by reviewing the attainment of such goals. An important requirement for both is a certain quality of the goals which is generally described by the acronym SMART (specific, measurable, assignable, realistic and time-related). However, up to now there is a shortage of empirical studies dealing with the systematic analysis of the above mentioned quality and accordingly of feasible methods for evaluating the effectiveness of the welfare on the basis of the attainment of goals.
Hence, in this dissertation a study is presented to bridge that gap. Based on an elaborate description of both the „social space focussed concept“ and the essential principals of academic evaluation the quality of goals was measured by comparing ratings of different experts (for example inter-rater reliability). The most important result of the study is the fact that the quality of goals depends on the number of goals as well as the number of ratings. The more of them are involved in the process, the more accurate the measurement is. Therefore, the quality also seems to be more uncertain, the less goals and ratings of different experts are analysed („principle of uncertainty“). Thus, it is impossible to determine the quality of only one goal by only one rater. Adapted from these empirical findings a method for three-dimensional evaluation is finally drafted and reviewed regarding its potentials for practice and for the development of promising research projects, especially in the field of „social space focussed youth welfare“
Calculation of Monte-Carlo Sensitivities for a portfolio of time coupled options and application to conventional power plants
No full textCurrent European energy markets are significantly influenced by a strongly growing share of highly volatile renewable electricity generation, not only changing the absolute level and structure of electricity prices but also leading to an increased demand for conventional generation flexibility to compensate supply and demand variations. Standardised reserve energy products provide an established way to trade such flexibility, however imposing additional operational constraints on the involved generation portfolios. This enforces the ability of utilities to derive values and sensitivities of their asset portfolios subject to external reserve requirements in order to manage market price risks and perform state of the art portfolio optimisation.
In this thesis we adopt the Proxy Simulation Scheme (PSS) method of Fries and Kampen (2007) – originally developed with a focus on fixed income markets – for the rolling intrinsic valuation of stylised power plants subject to complex technical constraints. Thereby we succeed to overcome well known numerical performance issues of standard Monte-Carlo approaches and are able to derive robust Monte-Carlo portfolio sensitivities with respect to the underlying price of electricity of both first and second order (∆ and Γ). We employ electricity prices that are affected by a strong photovoltaic production to take into account the current reality of energy markets in Europe. To our knowledge this application of the PSS methodology to energy related real option valuation has not been presented in academic literature before.
Based on this approach we are able to analyse the impact of technical constraints including minimum up- and down-time and externally imposed reserve requirements on the risk profile of stand-alone power plant options in detail. We confirm the quality of our results via backtesting with a Delta-Gamma hedging framework and a Taylor series approach to replicate single step probability densities of option values via numerically derived sensitivities.
Furthermore we evaluate and discuss a variety of power plant option portfolios including technically more flexible and inflexible portfolios as well as larger and smaller portfolios. Thereby we are able to analyse the impact of reserve requirements on different portfolios allowing us to provide a complete value and risk assessment of varying levels of reserve requirements in each portfolio context.
Finally we compare portfolio results of simplified and numerically more cost efficient option dispatching rules with the full rolling intrinsic approach as applied otherwise throughout this thesis