3383 research outputs found
Sort by
Regulation of Staphylococcus aureus infection of macrophages by CD44 and acid sphingomyelinase
No full textStaphylococcus aureus spielt eine wichtige Rolle bei Sepsis, Pneumonie und Wundinfektionen. Saure Sphingomyelinase (Englisch:acid sphingomyelinase, kurz Asm)-defiziente Mäuse sind sehr anfällig für pulmonale S. aureus Infektionen. Diese Arbeit identifiziert CD44 als neuen Rezeptor für S. aureus in Makrophagen. Die Aktivierung von CD44 durch S. aureus stimuliert die saure Sphingomyelinase, was zur Freisetzung von Ceramid, dem Clustering von CD44 in Ceramid-reichen Membranplattformen, der CD44/Asm-abhängigen Aktivierung von GTPasen aus der Familie der Rho-GTPasen, der Translokation von Phospho-Ezrin/Radixin/Moexin zur Plasmamembran und zu einer schnellen Reorganisation des Aktin-Zytoskeletts mit kortikaler Aktin-Polymerisation führt. Genetische Defizienz für CD44 oder für Asm unterbindet diese Ereignisse und vermindert dadurch die Internalisierung von S. arueus durch Makrophagen um ca. 60 – 80 %. Asm-defiziente Makrophagen weisen darüber hinaus eine verminderte Fusion von Phagosomen mit Lysosomen auf, was die intrazelluläre Tötung von S. aureus in den Markophagen verhindert. Dies ermöglicht die Vermehrung der internalisierten Pathogene und dadurch die Ausbildung einer schweren Pneumonie. Folglich spielt der CD44-Asm-Ceramid-Signalweg eine wichtige Rolle bei der Infektion von Makrophagen mit S. aureus.Staphylococcus aureus plays an important role in sepsis, pneumonia, and wound infections. Acid sphingomyelinase (Asm)-deficient mice are highly susceptible to pulmonary S. aureus infections. We identified CD44 as a novel receptor for S. aureus in macrophages. CD44 activation by S. aureus stimulates Asm, resulting in the release of ceramide, the clustering of CD44 in ceramide-enriched membrane platforms, CD44/Asm-dependent activation of Rho family GTPases, the translocation of phospho-ezrin/radixin/moesin to the plasma membrane, and the rapid rearrangement of the actin cytoskeleton with cortical actin polymerization. Genetic deficiency of CD44 or Asm abrogates these signaling events and thereby reduces the internalization of S. aureus by macrophages by approximately 60% to 80%. Asm-deficient macrophages also exhibit reduced the fusion of phagosomes with lysosomes, which prevents intracellular killing of S. aureus in macrophages and thereby allows internalized pathogens to replicate and cause severe pneumonia. Thus, the CD44-Asm-ceramide system plays an important role in the infection of macrophages with S. aureus
Implementation and optimization of the synthesis of musical instrument tones using frequency modulation
No full textIm Bereich der elektronischen Musik hat die Frequenzmodulation (FM) als eine
effiziente Methode zur Klangsynthese in jüngster Zeit enorm an Bedeutung gewonnen.
In der vorliegenden Arbeit werden Methoden zur Grundfrequenzschätzung und
zur FM-Synthese für Musikinstrumentenklänge untersucht, bewertet und optimiert.
Dazu wurde im Rahmen dieser Arbeit eine FM Analyse- und Syntheseumgebung
entwickelt, in welcher die hier betrachteten Verfahren implementiert wurden.
Zur Grundfrequenzschätzung in Musiksignalen wurde ein neuartiges Verfahren auf
Basis von Harmonic Pattern Match (HPM) entwickelt, welches eine höhere Schätzungsgenauigkeit
als bisher verwendete Verfahren bietet. Hierzu wird nach Festlegung
einer geeigneten Teilmenge der Spektraldaten die Autokorrelation sowohl im Zeitals
auch im Frequenzbereich analysiert, um Kandidaten für die Grundfrequenz des
Signals zu bestimmen. Anschließend wird die Übereinstimmung jedes dieser Kandidaten
mit dem Profil der Harmonischen des Musiksignals nach einem effizienten
Verfahren analysiert. Das vorgeschlagene Verfahren wurde analysiert und im Kontext
mit anderen Verfahren zur Grundfrequenzschätzung bewertet. Die praktische
Anwendbarkeit des HPM Verfahrens konnte gezeigt werden.
Zur Implementierung einer FM Synthese wird ein Verfahren zur Approximation
eines Spektrums auf Basis Genetischer Algorithmen (GA) vorgestellt. Die Problemstellung
des GA einschließlich eines Verfahrens zur Bestimmung optimaler FMParameter
wird beschrieben. Des Weiteren wurden im Hinblick auf eine optimierte
FM-Synthese die Anforderungen an das Trägersignal sowie an den Modulator untersucht,
mit dem Ziel einer Vorab-Festlegung des Parameterraums für akkurate
Syntheseresultate. Mit dem Ziel einer Datenreduktion bei der FM-Synthese wurde
eine stückweise lineare Approximation der Einhüllenden des Trägersignals entwickelt.
Einen weiteren Aspekt der Optimierung stellt die Verknüpfung von Formanten in der
Matching-Prozedur dar, wobei die Harmonischen der Formanten mit entsprechenden
Faktoren gewichtet werden. Auf diese Weise wird eine deutlich genauere Approximation
des Timbres des zu synthetisierenden Klangs erreicht. Hierzu wurden
die Schätzung der spektralen Einhüllenden und die Extraktion der Formanten
analysiert und implementiert. Die im Rahmen dieser Arbeit entwickelte Testumgebung
ermöglicht die Schätzung der Parameter und die Analyse und Bewertung der
so erzeugten FM-Syntheseresultate.Frequency modulation (FM) as an efficient method to synthesize musical sounds is
of great importance in the area of computer music. In this thesis, the estimation
of fundamental frequency, the FM synthesis procedure of musical instrument tones
and the optimization on FM synthesis were analysed, evaluated, improved and implemented.
A FM analysis and synthesis environment was developed, in which the
presented work in this thesis were implemented.
For the estimation of fundamental frequency of music signals, an algorithm based on
harmonic pattern match (HPM) was designed to achieve more reliable estimation
accuracy. After defining the spectrum subset, the autocorrelation was applied on the
spectrum subset to exploiting candidates of fundamental frequency, and an efficient
mechanism to evaluate the match between each candidate and the harmonic pattern
of the musical signal was designed. Evaluation of the proposed algorithm and several
other estimation algorithms was performed.
For the implementation of FM synthesis, the matching procedure of spectra using
genetic algorithm (GA) was described, including the definition of the task in GA
and the searching procedure of optimized FM parameters through GA. For the optimization
on FM synthesis, the requirements of carrier and modulator were analysed
and the parameter space was examined, based on which a method for the predetermination
of parameter space was designed to achieve accurate synthesis results. For
data reduction in FM synthesis, the piecewise linear approximation of the carrier
amplitude envelope was designed.
Further step on the FM synthesis optimization was implemented by the combination
of formants in the spectra matching procedure, in which the formant harmonics
were emphasized by the weighting coefficients to achieve more accurate timbre of
the synthesized sounds. The spectral envelope estimation and the formant extraction
were analysed and implemented. For the analysis and implementation of FM
synthesis, a testing environment program was developed, offering the functionality
of parameter estimation and performance evaluation in FM synthesis
Selectivity of probe molecules in liquid phase adsorption to activated carbons
No full textDie Adsorption hat als Feinreinigungsverfahren große industrielle Bedeutung. Im Vergleich zu anderen thermischen Trennverfahren, wie Rektifikation, Extraktion oder Absorption, sind die physikalischen Vorgänge jedoch zumeist weniger gut verstanden. Auch sind industrielle Adsorptionsverfahren technologisch vielfach weniger reif als andere thermische Trennverfahren. Für eine effiziente Auslegung von Adsorptionsapparaten fehlt es oft sowohl an der Stoffdatenbasis, als auch an geeigneten Simulationsmodellen.
Speziell die Adsorption aus der flüssigen Phase an Aktivkohlen ist bisher ein in vielerlei Hinsicht unverstandenes Phänomen. Komplexe Wechselwirkungen an einer chemisch stark heterogenen Oberfläche sowie eine breite Porenradienverteilung tragen dazu bei. Vielfältige Anwendungen, insbesondere im Bereich der Trinkwasseraufbereitung, der Lösemittelrückgewinnung und der Goldindustrie, machen die Aktivkohle jedoch zu einem der bedeutendsten industriellen Adsorbentien. Gerade hier besteht daher ein Bedarf an Beiträgen zur Grundlagen- und Anwendungsforschung.
Bekanntermaßen beeinflusst die heterogene Oberflächenchemie der Aktivkohle das Ergebnis des Adsorptionsprozesses stark. Eine eindeutige Vorhersage, wie sich die Oberflächenchemie auf das Adsorptionsgleichgewicht auswirkt, kann jedoch meist nicht getroffen werden. Zwar existieren diverse physikalische und chemische Messverfahren, mit denen die Oberflächeneigenschaften der Aktivkohle charakterisiert werden können, jedoch liefert keine der bekannten Methoden ein umfassendes Bild der Oberflächenchemie. Oftmals sind nur qualitative Aussagen über die Oberflächeneigenschaften möglich. Eine Übertragung der Charakterisierungsergebnisse auf Simulationsmodelle wurde bisher nur selten versucht. Zumeist sind Simulationen auf die Interpolation von Messdaten mittels Isothermenmodellen beschränkt.
Ziel dieser Arbeit ist es, Beiträge zum Verständnis der Flüssigphasenadsorption an Aktivkohlen zu liefern. Dabei soll ein Charakterisierungsverfahren der Aktivkohleoberfläche entwickelt werden, das eine quantitative Beschreibung der Oberflächenchemie erlaubt. Die Ergebnisse sollen dann in ein thermodynamisches Gleichgewichtsmodell zur Berechnung des Adsorptionsexzesses integriert werden
Charakterisierung des murinen pulmonalen phagoyztischen Netzwerks während einer Aspergillus fumigatus Infektion
No full textAspergillus fumigatus ist ein ubiquitärer, luftübertragener Schimmelpilz, der eine weit verbreitete Gefahr für immunsupprimierte Patienten darstellt und in der Lage ist, die invasive Aspergillose (IA) hervorzurufen, ein Krankheitsbild mit hoher Sterblichkeitsrate. In immunkompetenten Individuen hingegen wird diese Infektion sehr effizient mit Hilfe der phagozytotischen Eigenschaften verschiedener Zelltypen des Immunsystems, wie beispielsweise Alveolarmakrophagen, Neutrophile Granulozyten und Dendritische Zellen, bekämpft. Möglicherweise spielen jedoch neben den drei oben genannten professionellen Phagozyten, auch „unprofessionelle“ phagozytotische Zellen, wie die alveolaren Epithelzellen des Typs I und II (AEC) eine zentrale Rolle für die Bewältigung der Pilzinvasion. Obwohl bereits viele Studien die Interaktion zwischen professionellen Phagozyten und A. fumigatus detailliert analysiert haben, konzentrieren sich nur wenige Arbeiten auf die Interaktion des Pilzes mit alveolaren Epithelzellen. Aus diesem Grund wurde im Rahmen dieser Arbeit mit der Analyse der Proteomregulation der AECII nach pulmonaler A.fumigatus Infektion begonnen. Zuerst wurde ein Protokoll zur negativen, magnetischen Isolierung muriner AECII mit einer Reinheit von über 90% erfolgreich etabliert. Mit Hilfe dieser Methode wurden dann AECII aus infizierten Mauslungen isoliert und ihr Proteom im Vergleich zu AECII aus nicht infizierten Tieren mittels Flüssigchromatographie/Massenspektrometrie (LCMS) analysiert. Aus der sich ergebenden Liste signifikant regulierter Proteine wurde das Protein mit der deutlichsten Hochregulierung für weitere Untersuchungen im Rahmen von A.fumigatus Infektionen ausgewählt. Durch weitere experimentelle Ansätze, wie qRT-PCR, Western Blot und Immunhistochemie konnte zunächst die deutliche Hochregulierung des Proteins bestätigt werden. Anschließend wurde ein Mausmodel mit knock-out für das entsprechende Protein verwendet, um seine Bedeutung unter Infektionsbedingungen zu untersuchen. Aus Parametern wie Überlebensrate, Kolonie bildenden Einheiten (CFUs), Neutrophilenrekrutierung in die Lunge infizierter Tiere und TNF-α-Sekretions-Level in Proben aus der bronchoalveolaren Lavage, konnten keine Unterschiede in dieser Mauslinie im Vergleich zu Wildtypmäusen festgestellt werden. Die Rolle und Bedeutung weiterer vielversprechenden Proteine aus der in dieser Arbeit erstellten Liste sollten daher in künftigen Arbeiten charakterisiert werden
Einen weiteren zu untersuchenden Zelltyp in dieser Studie stellten die Neutrophilen Granulozyten dar, da sie in Bezug auf Anzahl und Funktion die wichtigsten Zellen im Verlauf einer A.fumigatus-Infektion der Lunge sind. Darüber hinaus ist Neutropenie die häufigste Todesursache bei Patienten mit invasiver Aspergillose . Das Ziel in diesem Teil der Studie war es, die Neutrophilen Granulozyten aus verschiedenen Stellen der Maus zu isolieren. Zu diesem Zweck mussten Protokolle etabliert werden für die Isolierung von Neutrophilen aus dem Knochenmark, Blut und bronchoalveolarer Lavage (BAL) von A. fumigatus infizierten Tieren . Die neue „Catchup“ Mauslinie mit transgenen tdTomato exprimierenden Neutrophilen stellte hierfür das perfekte Werkzeug dar. Nach der Isolierung von Neutrophilen wurde ihre Proteinzusammensetzung mittels LCMS charakterisiert. Über 3000 Proteine wurden detektiert und mittels Hauptkomponentenanalyse untersucht. Diese Daten zeigten, dass die Neutrophilengruppe aus der BAL-Isolation mit unmittelbarem Kontakt zu Pilzsporen die deutlichsten Änderungen bezogen auf die Proteinmenge aufweist. Diesem Ergebnis folgend sollten sich künftige Untersuchungen, wie z.B. die Charakterisierung von Phänotypen in entsprechenden knock out Mäusen, auf Proteine konzentrieren, die in dieser experimentellen Gruppe deutlich reguliert waren.Aspergillus fumigatus is a ubiquitous, airborne mold and a common threat for immunosuppressed patients as it can induce invasive aspergillosis, characterized by a tremendously high mortality rate. Immunocompetent individuals on the other hand, encounter this infection very efficiently due to the phagocytic action of different immune cell types such as alveolar macrophages, neutrophil granulocytes and dendritic cells we believe, that beside these professional phagocytes, “unprofessional” phagocytic cells, such as alveolar epithelial type I and II cells (AEC) also constitute a central element for encountering fungal invasion.
Although many studies have deeply analyzed the interaction between professional phagocytes and A. fumigatus, just few works have concentrated on the fungal interaction with alveolar epithelial cells. With this ground, we started with analyzing the proteome regulation of AECII after pulmonary A. fumigatus infection. We started with the successful establishment of a negative, magnetic isolation protocol to isolate primary murine AECII with purity greater than 90 %. Using this method, we isolated AECII from infected murine lungs and characterized their proteomic constitution by liquid chromatography mass spectrometry (LCMS) in comparison to AECII from uninfected animals. From the resulting list of significantly regulated proteins the protein with the highest up-regulation was chosen for further investigation in the context of an A. fumigatus infection. By additional experimental approaches, such as qRT-PCR, Western Blot and Immunohistology we could first of all confirm the initially detected high level of up-regulation. Subsequently, we employed a knock-out mouse model for the protein to investigate its significance under infection conditions. Addressing different parameters, such as survival, colony forming units (CFU), Neutrophil recruitment to the lungs of the infected animals and TNF- α secretion level in bronchoalveolar lavage fluid, we unfortunately could not find a different behavior of this mouse strain, compared to wildtype animals. Hence, future work should characterize the role and importance of further promising proteins from the generated list of this work.
The next cell type to investigate in this study was neutrophil granulocytes as they are known to be the major immune cells in number and function for facing A. fumigatus infection inside the lung. Additionally, neutropenia is the main cause of death for IA patients. The aim for this part of the study was to isolate neutrophil granulocytes from different sites of the same mouse. In other words, protocols for neutrophil isolation of bone marrow, blood and bronchoalveolar lavage (BAL) of A. fumigatus infected animals had to be set up. The novel “Catchup” mouse line with transgenic tdTomato expressing neutrophils was the useful tool to perform this task. After neutrophil isolation, they were further investigated in protein level by LCMS. Over 3000 proteins were detected and analyzed in a principal component plot. According to this data the neutrophil group isolated from BAL with direct contact to fungal spores indicated the most variance in protein abundancies. With this hint further investigation on the expressed proteins from this experimental group should be performed such as looking for phenotypes in the knock out mice for the most relevant regulated proteins during A. fumigatus infection
Advanced modeling and analysis of the doubly-fed induction generator based wind turbines
No full textThe doubly fed induction generator based wind turbine (DFIG-WT) with a partially rated
converter, which is currently the dominating concept in the market, suffers from high
short-circuit current and DC voltage magnitudes during symmetrical and
unsymmetrical grid faults. The incorporated frequency converter is sensitive against high
current and voltage magnitudes. Therefore, a proper protection is essential. This can be
achieved through protective devices like chopper and/or crowbar or through full
disconnection from the grid under severe fault conditions. However, this may not subject the
DFIG-WT to the grid codes requirements. Furthermore, the high short-circuit current
magnitudes will eventually elevate the fault current levels in the grid. Therefore, a deep
understanding of the dynamic response of the DFIG-WT during different types of fault is
essential in, assessing fault ride through (FRT) capability, proper design of the electric power
system component and right settings of the protective relays for selective disconnection. In
this thesis a detailed modelling of the individual components of the DFIG-WT considering all
the system non-linarites was made. A controller was developed for each of the turbine,
the machine side converter and the line side converter. The controller allows for
maximum energy yield, fast and accurate response, and a separate control of the positive
and negative sequence components as well as selective frequency components. A new
criterion was proposed to assess the stability of the DFIG-WT output currents and voltages
when connected to the grid with the consideration of the system’s non-linarites. A detailed
analysis of the DFIG-WT response to symmetrical and unsymmetrical faults was carried out.
The analysis has considered the complete system considering the controller influence as well
as the system’s non linarites. Based on the analysis a new set of mathematical
equations describing the short-circuit current, transient impedance, time constants and
eigen frequencies were proposed and validated against the actual behavior, and the results
showed a very high accuracy. From the provided analysis new methods for reduction of the
peak short-circuit current was developed. The new methods result in the highest peak current
reduction without exploiting the converter voltage limits, or operating in over modulation or
disconnection of the wind turbine. Finally but not last, a method to estimate the equivalent
parameters of the DFIG-WT for fault current calculation in the same manner as for IEC
60909 was proposed. The new method requires the aid of parameter identification and
no load FRT test to estimate the equivalent parameters without any knowledge of the
controller configuration. Furthermore, a new method was proposed to estimate the
equivalent R X ratio in meshed networks. The new method leads to better accuracy in
comparison to the methods found in IEC-60909.Die doppelgespeiste Asynchrongenerator basierte Windenergieanlage (DASM-WEA) leidet an hohen Kurzschlussströmen und hohen Gleichstromspannungen bei symmetrischen und asymmetrischen Netzfehlern. Die WEA Umrichter sind empfindlich gegenüber hohen Strömen und Spannungen, deswegen sind Schutzeinrichtungen wichtig. Dies kann durch den Einsatz des Bremschoppers und/oder Überspannungsschutzsystemen, oder durch die vollständige Trennung vom Netz bei schwerwiegenden Störfällen erreicht werden. Des Weiteren propagieren die hohen Kurzschlussströme unter bestimmten Umständen ins Netz. Tiefes Verständnis des dynamischen Verhaltens von DASM-WEAs während verschiedener Störfälle ist wichtig für die Beurteilung der FRT Fähigkeiten, richtige Auslegung der Komponenten des elektrischen Systems und die richtigen Einstellungen der Schutzrelais zur selektiven Abschaltung. Als Teil dieser Doktorarbeit sind detaillierte Modelle einzelner Komponenten von DASM-WEAs unter Berücksichtigung von Nichtlinearitäten gemacht worden. Ein Regler wurde für jeweils für die WEA, für den Generatorseitigen- und den Netzseitigen-Umrichter entwickelt. Der Regler erlaubt eine maximale Energieausbeute, eine schnelle und genaue Reaktion sowie separate Regelung für das Mitsystem und das Gegensystem als auch selektive Frequenzkomponenten. Ein neues Kriterium wird vorgestellt, um die Stabilität der Ausgangsströme und -spannungen der DASM-WEA unter Berücksichtigung von Nichtlinearitäten zu bewerten. Eine detaillierte Analyse der DASM-WEA Reaktion auf symmetrische und asymmetrische Störungen wurde ausgeführt. Die Analyse berücksichtigt das gesamte System, sowohl den Einfluss des Reglers als auch die Nichtlinearitäten des Systems. Basierend auf dieser Analyse wurde ein neuer Satz mathematischer Formeln vorgestellt, welche Kurzschlussströme, transiente Impedanzen, Zeitkonstanten und Eigenfrequenzen beschreiben. Diese wurden dem echten Verhalten gegenüber validiert, welches eine hohe Genauigkeit aufzeigte. Basierend auf dieser Analyse wurden neue Methoden zur Reduzierung des hohen Kurzschlussstromes entwickelt. Die neuen Methoden resultieren in der höchsten Reduzierung des Kurzschlussstromes ohne die Umrichter Spannungsgrenzen zu überschreiten, die Trennung der WEA oder den Betrieb in Übermodulation. Als letztes wurde noch eine Methode zur Schätzung der äquivalenten Parameter des DASM-WEA für Fehlerstromberechnungen vorgestellt, in ähnlicher Weise wie in der IEC-60909. Die neue Methode benötigt nur Parameter Identifikation und Lastfreie FRT Tests um die äquivalenten Parameter ohne die Kenntnisse über die Reglerkonfiguration zu schätzen. Des Weiteren wurde eine neue Methode vorgeschlagen das R/X Verhältnis in vermaschten Netzen zu schätzen. Die neue Methode führt zur höheren Genauigkeit als die der Methoden aus der IEC-60909
Laser generated functional nanoparticle-polymer-composites as ion release systems for medical applications
No full textDie Wundheilung beim Menschen ist ein äußerst komplexer Prozess, der insbesondere bei schweren Brandverletzungen aufgrund möglicher Infektionen einen langen Zeitraum in Anspruch nehmen kann. Durch die Verletzung ist der Haushalt der Metallionen, welche essentiell an der Wundheilung beteiligt sind, gestört. Ein vielversprechender Ansatz zur Unterstützung der Heilung liegt daher in der Ionenzugabe aus Verbandsmaterialien, wofür sich besonders lasergenerierte Nanopartikel-Polymer-Komposite anbieten.
In dieser Arbeit wurde die Herstellung eines Kompositmaterials mit lasergenerierten Nanopartikeln als Ionendepot, in situ eingebettet in eine Copolymermatrix, auf rein wässriger Basis durchgeführt. Dadurch konnten die hohen Reinheitsansprüche für medizinische Anwendungen erfüllt werden. Bei der Herstellung von Nanopartikeln wurde für eine möglichst hohe Produktivität eine Optimierung der Laser-, Prozess-, Material- und Fluidparameter durchgeführt. Darüber hinaus wurde eine Untersuchung der Laser-Material-Wechselwirkung anhand der Erzeugung von laser-induzierten periodischen Oberflächenstrukturen durchgeführt, wobei der Einfluss der Lösungsmitteleigenschaften auf die Strukurbildung gezeigt wurde. Dies ermöglichte ein besseres Verständnis des Laserabtragsprozesses.
Damit wurden Komposite mit unterschiedlichen Zusammensetzungen hergestellt, welche anschließend durch Elektrospinnen zu einem Fasernetzwerk als Wundauflage oder durch Bioextrusion zu einem Scaffold weiterverarbeitet werden konnten. Die Systeme zeigten eine stabile Einbettung der Nanopartikel im Polymer sowie eine gute Biokompatibilität. Ionenfreisetzungsstudien belegten eine kontinuierliche Ionenabgabe eines oder mehrerer Elemente über einen Zeitraum von 105 h. Nach der Bestimmung des Ionengehalts in einer Wunde zu verschiedenen Heilungszeiten anhand von Rattenhaut zeigte dies, dass die Komposite für eine Unterstützung aller Heilungsstadien genutzt werden können. Zudem konnte durch die Eisenionenfreisetzung auch eine Verbesserung der Zelladhäsion und Viabilität von humanen Endothelzellen, sowie in ersten Experimenten ein Einfluss auf die frühe Stammzelldifferenzierung erzielt werden.
Die Studien dieser Arbeit zeigten, dass die hergestellten Nanopartikel-Polymer-Komposite durch ihre einfache und flexible Herstellung für verschiedene Anwendungen schnell angepasst und in verschiedenen Bereichen der Medizin angewendet werden können.Human wound healing is a really complex process which could take a long time, especially for severe burn wounds due to infections. Caused by the thermal injury, the balance of metal ions, which are essentially involved in wound healing, is disturbed. A promising solution to support the wound healing process is the addition of ions by wound coverages. For this purpose the use of laser-generated nanoparticle-polymer composites is a very good opportunity.
In this work a composite material consisting of laser-generated nanoparticles serving as ion depot, embedded in situ into a copolymer matrix, was prepared using a completely water-based synthesis route. Thus, the high purity standard for medical applications was fulfilled. To reach the highest possible nanoparticle productivity, an optimization of laser, process, material and liquid parameters was conducted. In addition to that, an examination of the laser-material-interaction was made to get a better understanding of the laser ablation process. This was done by the generation of laser-induced periodic surface structures where the influence of the liquid characteristics on the formation mechanism was shown.
Using this synthesis route, composites of various compositions were prepared, which could be electrospun to a fiber network functioning as wound coverage or bioextruded to scaffolds. These systems showed a stable embedding of nanoparticles in the polymer matrix and a good biocompatibility. Ion release studies verified a continuous ion release of one or more elements for at least 105 h. After the determination of the content of ions in a wound at different wound healing durations using the skin of rats, it could be shown that the composite materials could be used to support all stages of wound healing. Additionally, the release of ions from iron nanoparticles led to an improved cell adhesion and viability of human endothelial cells, as well as first experiments showed an influence on the early differentiation of stem cells.
The studies of this work demonstrated, that the prepared nanoparticle-polymer composites could be quickly adapted for different applications due to their easy and flexible synthesis route. Therefore they could be used in many fields of medicine
Behaltensleistungen von Siebtklässlern unter retroaktiver Interferenz - mit einem vergleichenden Exkurs zu Daten des Gesamtprojektes -
No full textSchmerzen im Kindes- und Jugendalter werden mit hohen Prävalenzen für Deutschland berichtet. Sie führen zu physischen Problemen wie Schlafstörungen, zu psychischen, emotionalen und kognitiven Störungen und zu sozialen Problemen in der Familie oder durch vermehrte Fehlzeiten in der Schule. Außerdem ist im Lebenslauf der betroffenen Kinder eher mit einer Chronifizierung der Schmerzen zu rechnen.
Diese Arbeit untersucht Behaltensleistungen unter retroaktiver Interferenz bei Siebtklässlern mit und ohne rezidivierende Kopf- und Bauchschmerzen, zudem erfolgt ein vergleichender Exkurs zu Behaltensdaten des Gesamtprojekts. Dabei werden Parameter der Lernleistungen von der 2. bis zur 4. Klasse analysiert und die Resultate mit den Ergebnissen der Siebtklässler verglichen. Außerdem werden 43 Kinder im Längs- schnitt untersucht, so dass eine Entwicklung von der 2. bis zur 7. Klasse beobachtet und analysiert werden kann.
Für alle Klassen werden die in der experimentellen Gedächtnisforschung bekannten mittleren Merkspannen und die für die retroaktive Interferenz typischen altersentsprechenden Lernkurven präsentiert. Die Lernleistungen konsolidieren erwartungsemäß während der fünf Lerndurchgänge; es zeigt sich der vorhergesagte Deckelungseffekt. Auch nach zeitlicher Verzögerung werden hohe Wiedererkennungsleistungen berichtet. Die Schmerzfaktoren „Rezidivität“ und „Intensität“ führen für die Leistungsparameter des Behaltens unter der experimentellen Bedingung der retroaktiven Interferenz nicht zu nachweisbaren Unterschieden. Die Abrufleistung nach zeitlicher Verzögerung unterscheidet sich jedoch signifikant; entgegen der Erwartung erzielen jedoch Kinder mit häufigen und intensiven Schmerzen die höchsten Abrufleistungen. Die Lernleistungen der Jungen und Mädchen werden über die Lerndurchgänge hinweg altersabhängig immer besser; beide Gruppen erreichen in der siebten Klasse vergleichbare Lernergebnisse. Die Lernverläufe sind jedoch in Abhängigkeit vom Geschlecht signifikant unterschiedlich.
Die Thematik der Wechselwirkung von Schmerzerfahrungen und kognitiven Dysfunktionen sollte vermehrt in der Öffentlichkeit publik gemacht werden, zudem sollten weitere Untersuchungen im klinischen Setting stattfinden, um auch Eltern für diese Interaktion zu sensibilisieren. Die in dieser Arbeit zur Verfügung gestellten Referenzdaten können beim Vergleich eine wichtige Basis darstellen
Electrocaloric Effect in lead-free Relaxor Ceramics
No full textHeutzutage ist die Nachfrage nach umweltfreundlichen, skalierbaren und effizienten Kühltechnologien rasant angestiegen, die alternativ zu konventionellen Kompressionskühltechnologien mit umweltschädlichen Gasen zum Einsatz kommen sollen. Eine anspruchsvolle Variante ist die Festkörper-Kühltechnologie basierend auf den elektrokalorischen Effekt (electrocaloric effect, Abk.: ECE). Der ECE beschreibt die Eigenschaft von polaren Materialien, die adiabatisch ihre Temperatur bzw. isotherm ihre Entropie ändern, wenn ein elektrisches Feld angelegt oder entfernt wird.
In der vorliegenden Arbeit wird insbesondere der ECE in bleifreien Relaxorkeramiken untersucht. Relaxoren sind spezielle Ferroelektrika, die im Gegensatz zu herkömmlichen ferroelektrischen Materialien in der paraelektrischen Phase polare Nanocluster bilden.
In der Arbeit wurden zuerst zwei Messmethoden entwickelt, womit der ECE auf direkter Weise einerseits isotherm und andererseits quasi-adiabatisch gemessen werden können. Die Ergebnisse der direkten Messmethoden wurden anschließend gegeneinander und mit der häufig verwendeten indirekten Messmethode auf Basis von Maxwell-Gleichungen verglichen, um die Kompatibilität dieser Messmethoden einzuschätzen. Es wurden hierbei Materialien mit unterschiedlichen Dotierungen des bekannten Bariumtitanat- Systems (Formel: BaTiO3, Abk.: BTO) untersucht, wie Ba(ZrxTi1-x)O3 (BZT), Ba(SnxTi1-x)O3 (BSnT) und (1-x)Ba(Zr0.2Ti0.8)O3–x(Ba0.7Ca0.3)TiO3 (BZT-xBCT). Darüber hinaus wurde der Vergleich des ECE im bleihaltigen System 0.92Pb(Mg1/3Nb2/3)O3–0.08PbTiO3 (PMN-8PT) mit unterschiedlichen Dotierungen hinzugezogen. Im PMN-8PT System wurde der ECE außerdem in Vielschicht-Keramikkondensator Form (multilayer ceramic capacitor, MLC) gemessen. MLC Systeme sind anwendungstechnisch sehr interessant. Sie haben dank dem Aufbau mit mehreren aufeinander liegenden Dickschichten (ca. 50-100 µm dick) die Eigenschaft mit kleinen elektrischen Spannungen (im Vergleich zu Bulk Materialien) akzeptable EC-Werte zu erzielen. Des Weiteren besitzen MLCs im Gegensatz zu einzelnen Dünnschicht-Systemen hohe thermische Massen, was ebenfalls für den thermischen Transport bei möglichen Anwendungen von Bedeutung ist. Bei nahezu allen untersuchten Systemen wurden Maxima des ECE in der Nähe der jeweiligen Phasenumwandlungstemperatur vom ferroelektrischen (FE) in den paraelektrischen (PE) Zustand beobachtet. Dies zeigt, dass durch den feldinduzierten Phasenübergang in der Nähe der Umwandlungstemperatur höhere EC-Entropieänderungen und somit auch höhere EC-Temperaturänderungen erreichbar sind.Nowadays the demand for environmentally friendly, scalable and efficient cooling technologies has increased rapidly, which should be able to replace conventional vapor-compression refrigeration systems, where hazardous gases are used. A promising alternative is the solid-state refrigeration based on the electrocaloric effect (ECE). The ECE describes the property of polar materials which change their temperature in adiabatic condition or the entropy isothermally, when an electric field is applied or removed.
In the present work ECE is investigated in lead-free relaxor ceramics. Relaxors are special ferroelectrics that form polar nanoclusters in contrast to conventional ferroelectric materials in the paraelectric phase.
At the beginning, two measurement methods have been developed whereby the ECE can be measured directly on the one hand isothermal and on the other quasi-adiabatic. The results of the direct measurements were compared with each other and with frequently used indirect estimations based on Maxwell relations to judge the compatibility of these measurement methods. Materials with different dopings based on the well-known Bariumtitanate (Formula: BaTiO3 ≙ BTO) system were investigated, such as Ba(ZrxTi1-x)O3 (BZT), Ba(SnxTi1-x)O3 (BSnT) and (1-x)Ba(Zr0.2Ti0.8)O3-x (Ba0.7Ca0.3)TiO3 (BZT-xBCT) systems. In addition, ECE measurements were performed for comparison in lead-containing system 0.92Pb(Mg1/3Nb2/3)O3–0.08PbTiO3 (PMN-8PT) with different dopants. In the PMN-8PT system, EC measurements were also performed in multilayer ceramic capacitor design (MLC). From the technical application point of view MLC systems are very interesting. Due to their structure with several superimposed layers (each layer is 50-100 microns thick) they have the property achieving acceptable EC values by applying small voltages (compared to bulk materials). Furthermore, MLCs possess high thermal capacity in contrast to thin-films, which is also important for the thermal transport for potential applications. In almost all studied systems maxima of the ECE were observed in the vicinity of the phase transition temperature from ferroelectric (FE) to the paraelectric (PE) state. This shows that with the field-induced phase transition larger EC entropy changes and thus also higher EC temperature changes can be achieved in the vicinity of the transition temperature
The wedding in the era of globalization: a German-Russian comparison
No full textABSTRACT
Die Globalisierung erfasst im 21. Jahrhundert in steigendem Maße den Bereich der Kultur und bringt neue Entwicklungstendenzen hervor, die häufig Gegensätze beinhalten. In Zeiten zunehmender Vermischung verschiedener kultureller Stile, Bräuche und Traditionen ist das Ritual Hochzeit ständigen Veränderungen unterworfen. Neue digitale Informations- und Kommunikationstechnologien beeinflussen den Kulturaustausch und die Übernahme von kulturellen Artefakten, wobei die angloamerikanische Kultur weltweit als Leitkultur fungiert.
Infolge mehrerer Transformationen wurde das Hochzeitsritual aus den primitiven Urformen (Raubheirat, Brautkauf) herausgelöst und entwickelte sich zu der uns vertrauten Form. Rituelle Transformationsprozesse verlaufen unmerklich und fließend, aber ihre Folgen sind im europäischen Raum augenfällig. Hier sind für Deutschland und Russland u. a. zu nennen: 1) die Bedeutungstransformation (Transformation des Hochzeitsrituals von einem rite de passage in ein rite de confirmation), 2) die Entstehung einer neuen Heiratsform (die gleichgeschlechtliche Ehe im westeuropäischen und deutschen Kulturraum), 3) der Wandel der Brautmode (weißes Brautkleid), 4) eine steigende Tendenz zur Theatralisierung des Hochzeitsereignisses (Hochzeit in Game-Show-Format). Die Globalisierung verursacht Transformationen auf vier Ebenen des Hochzeitsereignisses: 1. Hochzeitssymbole, 2. Hochzeitsvorbilder, 3. Hochzeitsrituale, 4. Hochzeitswerte. Insbesondere die Hochzeitsvorbilder – Hochzeiten von ‚gekrönten Häuptern‘, von Film-, Sport- und Popstars usw. – wurden und werden seit Ende des 20. Jahrhunderts über die Neuen Medien schneller verbreitet als je zuvor. Das gibt den Menschen neue Ideen, regt zur Nachahmung an, eröffnet jedoch auch neue Freiheiten für eine individuelle Gestaltung von Hochzeitsritualen. Die grenzüberschreitende kulturelle Expansion bringt einen Wandel der Hochzeitssymbole mit sich. Durch die globale Informationsvernetzung und durch die multikulturelle Symbiose in den Gesellschaften dringen immer mehr ‚fremde‘ symbolische Handlungen aus anderen Kulturen in den deutschen und den russischen Kulturraum ein (z. B. das Hochzeitsauto mit klappernden Blechdosen und einem Just-married-Schild, Blumenkinder, Hochzeitsschmetterlinge usw.). Die tiefere, nicht sichtbare Ebene des Hochzeitsereignisses, nämlich die Ebene der Werte, wird vom Kulturwandel allerdings nur langsam beeinflusst. Die in der mentalen Dimension einer Kultur verankerten Standards (Meinungen, Überzeugungen, Denkweisen, Wissen, Werte, Normen, Gefühle etc.) scheinen hierfür der Grund zu sein.
Marina ZarudkoABSTRACT
The globalization in the 21st century increasingly involves the area of culture and gives rise to new tendencies of development that often contain contrasts. In times of a growing in-termingling of cultural styles, customs and traditions, the wedding ritual is subject to a con-stant change. New digital information and communication technologies influence the cultural exchange and the adoption of cultural artifacts, whereby the Anglo-American culture func-tions as a leading culture throughout the world. As a result of multiple transformations, the wedding ritual was separated from the ancient primitive form (marriage by abduction, pur-chasing a bride) and developed into the form we know. Ritual transformation processes hap-pen unnoticed and seamless, but their consequences are evident in the European region. As for Germany and Russia, one can name among others: 1) the transformation of the meaning (transformation of wedding rituals from a rite de passage to a rite de confirmation), 2) the emergence of a new wedding type (the same-sex marriage in the west European and German cultural area), 3) the change of the bridal fashion (white wedding dress), 4) a growing tenden-cy towards the theatricalization of the wedding event (wedding in game show format). The globalization causes transformations across four dimensions of the wedding event: 1. wedding symbols, 2. wedding role models, 3. wedding rituals, 4. wedding values. In particular, the weddings of role models – the weddings of royals or movie, sport and pop stars etc. – are spreading faster than ever via the new media since the end of the 20th century. This provides people with new ideas, inspires imitations, while it also establishes new liberties for the indi-vidual design of wedding rituals. The border-transcending cultural expansion entails a change of wedding symbols. Through the global information networks and multicultural symbiosis within societies, more and more ‘foreign’ symbolic acts from other cultures enter the German and the Russian cultural area (for instance, the wedding car with clattering tin cans and a ‘Just Married’ sign, flower girls, wedding butterflies etc.). The deeper, invisible layer of the wed-ding event, i.e. the level of values, is however influenced rather slowly by the cultural change. The standards anchored in the mental dimension of a culture (opinions, convictions, mindsets, knowledge, values, norms, feelings, etc.) seem to be the reason for that.
Marina Zarudk
Quantitative atomic force microscopy of rubber systems
No full textZum gegenwärtigen Zeitpunkt basiert die Erforschung der morphologischen und mechanischen Eigenschaften von Elastomeren zum großen Teil auf bewährten empirischen Methoden.
In der Oberflächenanalytik werden zur Charakterisierung von Kautschuksystemen Verfahren wie die Lichtmikroskopie die Rasterelektronen- und die Transmissionselektronenmikrokopie genutzt. Diese stoßen jedoch aufgrund des begrenzten Auflösungsvermögens, des geringen Kontrastes oder des relativ hohen Präparationsaufwandes häufig an ihre Grenzen. Zur Untersuchung des mechanischen Materialverhaltens haben sich u. a. Messverfahren an Bulksystemen, wie das quasi-statische Härteprüfverfahren, die dynamisch-mechanische Analyse oder die Ultraschallspektroskopie, etabliert. Dabei sind die Verträglichkeit sowie die Materialeigenschaften auf Wechselwirkungen begründet, die auf molekularer Ebene stattfinden. Diese sind mit den genannten konventionellen Untersuchungsmethoden nicht zugänglich.
Mit der Rasterkraftmikroskopie steht dagegen ein Messverfahren zur Verfügung, welches die Bestimmung hochaufgelöster Morphologien und lokale Materialeigenschaften bis in den Nanometermaßstab erlaubt. Sie nutzt zur Detektion die zwischen Messsonde und Probenoberfläche wirkenden intermolekularen Wechselwirkungskräfte. Die Auswertung und Interpretation des Mischkontrastes ist jedoch komplex, da dieser aus einer Kombination des elastischen und adhäsiven Materialverhaltens resultiert.
Durch die, in dieser Arbeit, angewandte amplituden- und frequenzmodulierte Rasterkraftmikroskopie wird es möglich, die mechanischen Eigenschaften einzelner Compoundbestandteile in Form des Elastizitätsmoduls und des Loss Tangens zu differenzieren und quantifizieren. Die erarbeitete Kalibrationsfunktion zur Bestimmung des Elastizitätsmoduls, deckt dabei sowohl den Modulbereich der Polymere als auch den der Füllstoffe ab. Da insbesondere die viskoelastischen Eigenschaften von Elastomeren stark durch die Temperatur sowie durch die angelegt Frequenz beeinflusst werden, muss bei der Ergebnisinterpretation das Temperatur-Frequenz-Superpositionsprinzip berücksichtigt werden. Neue Informationen über Struktur-Eigenschafts-Beziehungen werden durch die Betrachtung des Bound Rubbers, als füllstoffumhüllende Kautschukphase gewonnen. Somit bildet die Rasterkraftmikroskopie durch die Untersuchung verschiedener Kautschukkomponenten, Rußtypen und deren Mischverhalten die Basis für die Entwicklung und Optimierung von Hochleistungskautschuken. Durch den vielfältigen technischen und materialwissenschaftlichen Nutzen des Verfahrens, lässt sich die Technik universell für die Charakterisierung von Polymerblendsystemen einsetzen