3383 research outputs found
Sort by
Kopplung des räumlichen und GTPase-Zyklus von Rheb ermöglicht Wachstumsfaktor-Signalisierung zu mTORC1
Get PDFMechanistic target of rapamycin complex 1 (mTORC1) ist ein zentraler Faktor des Anabolismus und wird durch Bindung bei Verfügbarkeit von Wachstumsfaktoren durch die kleine GTPase Rheb aktiviert. In dieser Arbeit wird gezeigt, dass die Aktivität von Rheb durch einen dynamischen räumlichen Zyklus der Membranbindung und Solubilisierung durch den GDI-ähnlichen Löslichkeitsfaktor PDEδ gesteuert wird. Dies ist abhängig von Arl2-GTP, das das gelöste Rheb-GTP von PDEδ auf perinukleare Membranen überträgt und dadurch mTORC1 aktiviert. Befinden sich Zellen in Abwesenheit von aktivierenden Stimuli wie Wachstumsfaktoren, wird Rheb-GTP durch TSC-GAP-Aktivität auf Membranen hydrolysiert und kann mTORC1 nicht aktivieren. Dies führt zu einer erhöhten Dissoziation von ausschließlich farnesyliertem Rheb von den perinuklearen Membranen ins Zytosol, wo es durch PDEδ gelöst wird. Im gelösten Zustand ermöglicht die Abwesenheit von GAP die GTP-Bindung von Rheb, wodurch der Zyklus abgeschlossen wird. In dieser Arbeit konnte gezeigt werden, dass jede Interferenz mit Proteinen dieses räumlichen Zyklus, zu einer Fehllokalisierung von Rheb und infolgedessen zu einer beeinträchtigen mTORC1-Signalweiterleitung führt. Die Inaktivierung der TSC-GAP-Aktivität durch Wachstumsfaktoren oder Mutationen führt zu einer GTP-Bindung von Rheb. Weiter konnte nachgewiesen werden, dass Zellen, denen TSC2-GAP-Aktivität fehlt, unempfindlich gegenüber Wachstumsfaktoren oder PDEδ/Arl2-Verfügbarkeit sind, da sie keine Änderung in der Rheb-Lokalisierung oder Abnahme der mTORC1-Signalausgabe durch die Störung des räumlichen Zyklus zeigen. Aufgrund der Bildung eines Komplexes mit mTOR zeigt Rheb-GTP eine Reduktion der Dissoziation von perinuklearen Membranen, wodurch der Wiedereintritt in den räumlichen Zyklus gestoppt und eine permanente mTORC1-Aktivierung ermöglicht wird. Es konnte gezeigt werden, dass die Kopplung des PDEδ/Arl2-vermittelten räumlichen Zyklus von Rheb an seinen GTPase Zyklus für eine korrekte mTORC1 Regulation und Aktivierung durch Wachstumsfaktoren notwendig ist.Mechanistic target of rapamycin complex 1 (mTORC1) is a central regulator of anabolism, activated by binding to the small GTPase Rheb upon growth factor availability. In this thesis, it is shown that the GTPase activity of Rheb is controlled by a dynamic spatial cycle of membrane binding and solubilization by the GDI-like solubilizing factor PDEδ. This is controlled by Arl2-GTP that unloads solubilized Rheb-GTP from PDEδ onto perinuclear membranes, activating mTORC1. When cells are deprived of activating stimuli, such as growth factors, Rheb-GTP is hydrolyzed through TSC GAP activity on membranes and unable to activate mTORC1. This results in an increased dissociation of solely farnesylated Rheb from perinuclear membranes to the cytosol, where it is resolubilized by PDEδ. In a soluble state, the absence of GAP allows for GTP loading of Rheb, closing the cycle. The results presented here show that any interference with proteins involved in the spatial cycle results in mislocalization of Rheb, and, as a consequence, impaired mTORC1 signaling. Inactivation of TSC GAP activity through presence of growth factors or mutation results in a GTP-loading of Rheb. Furthermore, we identified that cells lacking TSC2 GAP activity are insensitive to either growth factor or PDEδ/Arl2 availability, as they did not display any change in Rheb localization or decrease in mTORC1 signaling output upon perturbations in the spatial cycle. Due to formation of a complex with mTOR, Rheb-GTP shows an overall reduction in dissociation from perinuclear membranes, effectively stopping re-entrance into the spatial cycle and enabling permanent mTORC1 activation. We show that the coupling of PDEδ/Arl2-mediated spatial cycle of Rheb to its GTPase cycle is necessary for proper mTORC1 regulation and activation via growth factors
Zinc oxide polyvinylidene difluoride nanocomposite ultrafiltration membranes
Get PDFUltrafiltration ist ein weitverbreitetes Membranverfahren zur Wasseraufbereitung. Während die Anwendung dieses Prozesses etabliert ist, besteht immer noch ein großes Interesse an der Verbesserung der Membranen. Diese Arbeit beschäftigt sich mit der Herstellung von Polyvinylidenfluorid (PVDF) Membranen und der Integration von Zinkoxid Nanopartikel in diese. Zuerst wurde eine Basismembran mit attraktiver Leistung entwickelt und anschließend bis zu einem Pilotversuch optimiert. Gleichzeitig wurden Nanocomposite Membranen auf Grundlage der Basismembran hergestellt. Dazu wurden die Nanopartikel in dem Lösungsmittel dispergiert und anschließend wurde das Polymer hinzugegeben, um die Gießlösung zu erhalten. Diese wurden anhand der Scherviskosität charakterisiert. Dadurch wurde überprüft, ob Agglomerate in der Gießlösung vorhanden sind. Die Membranen wurden mittels Nicht-Lösungsmittel induzierter Phasenseparation (NIPS) unter kontrollierten Klimabedingungen erzeugt. Es wurde untersucht inwieweit verschiedene Faktoren die Integration und Agglomeration der Partikel während der Phasenseparation beeinflussen. Dazu zählen die Verwendung des hydrophilen Additivs Polyvinylpyrrolidone (PVP), die Geschwindigkeit der Phasenseparation, die Oberflächenmodifikation der Partikel mit PVP, Trifluoressigsäure, Essigsäure und Oxalsäure sowie die Anwesenheit von Acrylsäure (AA) Einheiten im Membranpolymer. Es konnte dabei festgestellt werden, dass die Verwendung von PVP in der Gießlösung sowie die Reduktion der Geschwindigkeit der Phasenseparation die Agglomeration der Partikel verringert, wobei die Integration allerdings nicht verbessert wurde. Die Oberflächenmodifikation mit Carbonsäuren war unter den Bedingungen bei der Herstellung von Gießlösungen nicht stabil und auch bezüglich der Erzeugung einer hohen Oberflächenbedeckung nicht erfolgreich. Auf Grund dieser Defizite war kein Einfluss auf die Membraneigenschaften feststellbar. Die Oberflächenmodifikation mit PVP hingegen konnte eine Änderung der Hansen Parameter der Partikel realisieren, wodurch die Agglomeration auch in harten Nicht-Lösungsmitteln unterdrückt und die Integration der Partikel in die Polymermatrix erreicht wurde. Es konnten außerdem Hinweise gefunden werden, dass eine Vergrößerung des Partikeldurchmessers durch Agglomeration vor der Phasenseparation zu einer besseren Integration der Partikel führt, da diese nicht vollständig in die Nicht- Lösungsmittel Phase migrieren. Die Verwendung des Copolymer P(VDF-co-AA) als Membranpolymer konnte einen ähnlichen Effekt erzeugen unter der Voraussetzung, dass kein hartes Nicht-Lösungsmittel verwendet wurde, da dieses die Bindung zwischen Polymer und Partikel stört und damit den Effekt negiert.Ultrafiltration is a widely-used membrane process for water purification. While the application of the process is an established practice, there is still a profound interest in the improvement of the membranes. The present work is about the preparation of polyvinylidene fluoride (PVDF) membranes and nanocomposite membranes with zinc oxide nanoparticles. As a first step, a basis membrane was developed which exhibited an attractive filtration performance. This membrane formulation was optimized and produced in pilot scale. Meanwhile, nanocomposite membranes were prepared using the formulation of the basis membrane as starting point. For the preparation of the dope solution, the nanoparticles were dispersed in the solvent and the polymer was added afterwards. The membranes were prepared by the non-solvent induced phase separation (NIPS) under controlled climate conditions. It was evaluated how several factors effect the agglomeration and integration of the particles during the phase separation. These were the implementation of the hydrophilic additive polyvinylpyrrolidone (PVP) in the dope, the rate of the phase separation, the surface modification of the particles with PVP, trifluoroacetic acid, acetic acid, and oxalic acid, and the presence of acrylic acid (AA) repetition units in the membrane polymer. It was found that the implementation of PVP and the reduction of the phase separation rate reduce the agglomeration tendency of the particles while the integration was not improved. The particle surface modification with carboxylic acids exhibited no influence on the membrane over the pristine particles. This can be attributed to the low surface coverage and the instability of the modification under the conditions of dope solution preparation. In contrast, the surface modification with PVP facilitated a change in the Hansen parameter of the particles. This led to a decrease of agglomeration even in hard non-solvents and improved the integration of the particles into the polymer matrix. The implementation of the copolymer P(VDF-co-AA) as membrane polymer induced a comparable effect under the condition that soft non-solvents were used. Since hard solvents disrupt the bonding between the polymer and the particle. Some results indicated that the increase in particle size, which is caused by agglomeration in the dope solution, can lead to a better integration of the particle because the decrease in diffusivity hinders the migration of the particles into the non-solvent phase
Pricing in innovative drugs according to Arzneimittelmarktneuordnungsgesetz (AMNOG) – Status quo and need for action from a health economic point of view
No full textMit dem am 01.01.2011 in Kraft getretenen Arzneimittelmarktneuordnungsgesetz (AMNOG) ging ein Paradigmenwechsel im Hinblick auf die Erstattung und Preisbildung bei neuen, patentierten Arzneimitteln einher. Die nunmehr von der Politik ausgegebene Losung „Der Preis folgt dem Nutzen“ intendiert, den Preis eines Arzneimittels in ein adäquates Verhältnis zu seinem Nutzen zu setzen, was aus gesundheitsökonomischer Sicht grundsätzlich als positiv zu bewerten ist. Aktuell ist in Deutschland jedoch noch keine zufriedenstellende Lösung der Umsetzung von Patientennutzen in Arzneimittelpreise realisiert worden.
Unter dem Gesichtspunkt allokativer Effizienz als zentralem Blickwinkel der vorliegenden Dissertation weist das AMNOG-System eine Reihe von Defiziten auf, die qualitativ-theoretisch wie quantitativ-empirisch herausgearbeitet werden.
Daran anknüpfend unterbreitet der Verfasser politische Handlungsempfehlungen, die darauf abzielen, die Preisbildung rationaler als bislang zu gestalten und dabei die allokative Effizienz in der GKV-Arzneimittelversorgung zu erhöhen
Ein Aufsatz über Währungsrisiken und Portfoliostrategien
No full textThe carry trade is a zero net investment strategy that borrows in low yielding currencies and subsequently invests in high yielding currencies. It has been identified as highly profitable FX strategy delivering significantly excess returns with high Sharpe ratios. This work shows that these excess returns are compensation for bearing FX variance and crash risk. Additionally, factor risks that affect foreign money changes, foreign inflation changes, as well as changes to a newly developed Carry Trade Activity Index and the VIX index, as a proxy for global risk aversion, make up the carry trade risk anatomy.
Furthermore, this study investigates an efficient parametric portfolio policy model to improve the return distribution of the currency carry trade investment strategy. This is done by modeling the optimal weight as a function of the carry trade’s risk characteristics. Especially, when using global FX option-implied variance risk, as well as global consumer price inflation and commodity prices as background risk factors, the model delivers extremely-efficient out-of-sample results with annualized mean returns of up to 8.4% from 2007 to 2015, accompanied with a low standard deviation, positively skewed returns and leading to Sharpe ratios around unity, including transaction costs.
The last part examines the relationship between currency option’s implied skewness and its future realized skewness, where the difference is known as the skewness risk premium (SRP). The SRP indicates whether investors pay a premium to be insured against future crash risk. Past investigations about implied and realized skewness within currency markets showed that both measures are loosely connected or even exhibit a negative relationship that cannot be rationalized by no-arbitrage arguments. It will be shown that this phenomenon can be explained in terms of investor’s position-induced demand pressure and FX momentum effects. In order to exploit the disconnection of skewness, a simple skew swap trading strategy proposed by Schneider and Trojani (2015) have been set up. The resulting skew swap returns are relatively high, but the return distribution is extremely fat-tailed. To appropriately compare different skew swap strategy returns, this paper proposes a Higher Moment Sharpe Ratio that also takes higher moments into account
That Robot Touch that Means so Much: On the Psychological Effects of Human-Robot Touch
No full textRobots are unique compared to other forms of artificial intelligence because they own a physical body that allows them to get into physical contact with humans. There is a huge amount of literature and empirical work that demonstrates the importance of touch for the development of man as well as other species as monkeys. Especially, the positive impact of interpersonal touch on health, bonding and attachment has been frequently observed. Furthermore, positive evaluative consequences of interpersonal touch on the toucher, i.e., the initiator of touch, and the surroundings has been revealed, as well as an influence on compliance and helping. Taken together it seems as if touch is a powerful way of nonverbal communication that is capable to increase the well-being of the receiver, and the initiator of touch, too. Against the background of earlier work in the realm of human-computer interaction that demonstrated that people equate interactions with interactive media as computers or robots with interpersonal interactions (media equation: Nass & Moon, 2000; Reeves & Nass, 1996; see also Krämer & Hoffmann, 2016, for an updated overview), it is assumed that touch from a robot can result in comparable positive impacts on human well- being. As a prerequisite for the examination of the physiological and psychological effects of human-robot touch, basic research was first necessary to structure the field of human- robot touch in comparison to interpersonal touch. For that purpose, four empirical studies were conducted that untangled the perception of human-robot touch referring to research on interpersonal touch, to test whether the media equation also applies to a fundamental interpersonal phenomenon such as touch. Therefore, the perception of different forms of human-robot touch with different robots (Study 1 & 2) in different interaction contexts (Study 3) were first considered in the most controllable way by means of the observation and evaluation of photographs. In addition, the underlying appraisal process that decides upon the final reaction to robot touch was theoretically and practically considered based on expectancy violations theory (Burgoon, 1983; Burgoon & Hale, 1988) that originates from the field of interpersonal communication. Finally, actual touch initiated by a robot to participants in a laboratory experiment were regarded and analyzed with respect to the impact of robot touch on participants’ subjective evaluation, as well as on observable reactions as laughing, compliance and helping (Study 4). In conclusion, influencing variables that determine the desirability of human-robot touch were revealed, namely
characteristics of the robot (morphology and size), characteristics of the person (e.g., attitudes towards touch, attitudes towards robots, touch expectancies), the intimacy and direction of touch, i.e., who touches whom, and the meaning assigned to human-robot touch regarding relational interpretations of closeness and affection. Finally, positive emotional reactions to actual robot-initiated touch, and heightened compliance have been observed in a laboratory experiment.Roboter sind im Vergleich zu anderen Formen der künstlichen Entitäten einzigartig, da sie über einen physischen Körper verfügen, der ihnen erlaubt, in Berührung mit Menschen zu gelangen. Eine Vielzahl an empirischen Studien konnte bereits zeigen, dass die Bedeutung eine fundamentale Rolle in der Entwicklung von Menschen wie auch anderen Arten wie zum Beispiel Affen spielt. Allem voran wurde die positive Wirkung der zwischenmenschlichen Berührung auf die individuelle Gesundheit wie auch die zwischenmenschliche Bindung häufig belegt. Darüber hinaus wurden positive Konsequenzen der zwischenmenschlichen Berührung auf die Evaluation des Berührers, d. h. des Initiators der Berührung, und der Umgebung aufgedeckt, sowie ein Einfluss auf die Bereitschaft einer Bitte nachzukommen und Hilfeleistung zu zeigen. Zusammengenommen scheint Berührung eine einflussreiche Form nonverbaler Kommunikation zu sein, die in der Lage ist, das Wohlbefinden des Empfängers wie auch Initiators zu erhöhen. Vor dem Hintergrund früherer Arbeiten auf dem Gebiet der Mensch-Computer Interaktion, die zeigen, dass Menschen dazu neigen Interaktionen mit interaktiven Medien wie Computern oder Robotern mit der zwischenmenschlichen Kommunikation gleichsetzen (media equation: Nass & Moon, 2000; Reeves & Nass, 1996; see also Krämer & Hoffmann, 2016, für einen aktuellen Überblick), wird davon ausgegangen, dass eine Berührung durch einen Roboter vergleichbare positive Auswirkungen auf das menschliche Wohlbefinden haben kann. Als Voraussetzung für die Untersuchung der physiologischen und psychologischen Auswirkungen von Mensch-Roboter Berührung war zunächst grundlegende Forschung notwendig, um das Gebiet der Mensch-Roboter Berührung im Vergleich zur zwischenmenschlichen Berührung zu strukturieren. Zu diesem Zweck wurden vier empirische Studien durchgeführt, die dazu dienten die Wahrnehmung und Beurteilung von Mensch-Roboter Berührung mit der der Wahrnehmung und Beurteilung zwischenmenschlicher Berührung zu vergleichen, um anschließend theoretische und empirische Befunde aus dem zwischenmenschlichem Kontext auf den Bereich der Mensch-Roboter Interaktion übertragen zu können. Dazu wurde die Wahrnehmung verschiedener Formen von Mensch-Roboter Berührung mit verschiedenen Robotern (Studie 1 & 2) in verschiedenen Interaktionskontexten (Studie 3) zunächst durch die kontrollierte Beobachtung und Bewertung von Fotos untersucht. Darüber hinaus wurde der zugrundeliegende Beurteilungsprozess, der von der ersten Wahrnehmung von Mensch-Roboter Berührung über die Interpretation und Beurteilung schließlich für die finale Reaktion auf Berührung verantwortlich ist, auf Basis der Expectancy Violations Theory (Burgoon, 1983; Burgoon & Hale, 1988) betrachtet. Abschließend wurde im Rahmen eines Laborexperimentes, der Effekt tatsächlicher Berührung durch einen humanoiden Roboter auf das subjektive Empfinden und beobachtbare Reaktionen wie Lachen, Einwilligungsbreitschaft und Hilfeverhalten untersucht (Studie 4). Zusammenfassend lässt sich feststellen, dass Eigenschaften des Roboters (Morphologie und Größe), Merkmale der Person (z.B. Einstellungen gegenüber zwischenmenschlicher Berührung, Einstellung gegenüber Robotern, Berührungserwartungen), die Intimität und Richtung der Berührung, d.h. wer berührt wen, und die zugeschriebene Bedeutung der Berührung einen Einfluss auf die Wahrnehmung und Akzeptanz on Mensch-Roboter Berührung nehmen. Schlussendlich konnte im Rahmen eines Laborexperimentes gezeigt werden, dass positive emotionale Konsequenzen und eine erhöhte Einwilligungsbereitschaft auf die echte Berührung durch einen Roboter folgten
Vom kleinen Monomer zum Organogel – orthogonal schaltbare metallosupramolekulare Polymere
No full textIn dieser Arbeit werden Y-förmige kleine Monomere mit zwei orthogonalen Bindungsstellen dargestellt, die durch nicht-kovalente Wechselwirkungen eine neue Klasse von orthogonal schaltbaren supramolekularen Polymeren in polaren Lösemitteln ausbilden. Die Bindungsstellen werden zum einen von einem selbstkomplementären Zwitterion, entwickelt von Schmuck, dargestellt und zum anderen durch eine Metall-Ligand-Koordination, wobei hier auf einen Terpyridinliganden zurückgegriffen wurde. Dabei wurden fünf Systeme generiert und miteinander verglichen, wobei unter anderem untersucht wurde, welche Unterschiede das System aufweist, wenn zwei zwitterionische Einheiten mit einem Terpyridinliganden verbunden werden, im Gegensatz zu der Kombination von zwei Terpyridineinheiten mit einem zwitterionischen Bindungsmotiv. Hierzu wurde jeweils der gleiche Linker als Grundgerüst fungieren.
Durch die Kombination der beiden beschriebenen Bindungsmotive miteinander in einem Molekül, konnten bei dem richtigen pH-Wert (pH = 5-7) und der Zugabe eines Metalls, dreidimensionale metallosupramolekulare Polymere erhalten werden. Aufgrund der zwei verschiedenen Bindungsstellen kann der Aggregationszustand des Systems durch unterschiedliche externe Stimuli, wie z.B. pH-Änderung, Metallkomplexierung/-dekomplexierung, zwischen Monomer, Oligomer und Polymer gezielt reversibel gesteuert werden. Zudem können die Systeme gezielt durch die Konzentrationsänderung zwischen kleinen containerartigen Strukturen und großen vernetzten 3D-Polymeren geschaltet werden.
Zudem ist es möglich, dass einige Systeme bei hohen Konzentrationen (c >130 mM) ein metallosupramolekulares Gel ausbilden, welches ebenfalls durch verschiedene externe Stimuli (Temperatur, Änderung des pH-Wertes, Temperatur, Metallkomplexierung/-dekomplexierung) reversibel geschaltet werden können
Synthese und Charakterisierung von Nanopartikeln: anisotrope Edelmetall-Nanopartikel und Zinkoxid-Nanopartikel
No full textIn dieser Arbeit wurden zwei Themengebiete bearbeitet. Zum einen die Herstellung von anisotropen Edelmetall-Nanopartikeln aus Gold und Silber, zum anderen die Darstellung von Zinkoxid-Nanopartikel für den Einsatz in Quantenpunkt-Leuchtelementen.
Es wurden erfolgreich anisotrope Edelmetall-Nanopartikel hergestellt und umfassend charakterisiert. Es wurden zwei Synthesemethoden gewählt: zum einen die heterogene Nukleation, zum anderen die homogene Nukleation. Die heterogene Nukleation, oder Seeded-Growth-Methode, führt dabei zu hundeknochenförmigen Gold-Nanopartikeln mit einer Länge von 70 nm und einem Durchmesser von 35 nm bzw. 47 nm, während die homogene Nukleation, auch als Eintopfsynthese bezeichnet, zu stäbchenförmigen Gold/Silber-Nanopartikeln mit einer Länge von 19 nm und einem Durchmesser von 7 nm führt. Dabei wurden in beiden Synthesemethoden standardmäßig Silber-Ionen zur Synthese zugesetzt, um die Ausbeute an elongierten Partikel zu erhöhen. Die resultierenden Silber-Anteile waren jedoch sehr unterschiedlich. So betrug der Anteil an Silber in den hundeknochenförmigen Strukturen lediglich 1 mol-%, obwohl 13,8 mol-% in der Synthese eingesetzt wurden. Der detektierte Anteil an Silber in den Stäbchen hingegen betrug 10 mol-%, bei Einsatz von 16,7 mol-% Silber in der Synthese. Laut STEM-Analysen sind die Partikel einkristallin und weisen keine Kern-Schale-Struktur auf, was auf eine Legierung der Stäbchen hindeutet. Mittels XRD-Analyse und Rietveld-Verfeinerung konnte die Annahme der Einkristallinität der Partikel bestätigt werden.
Die Partikel zeigen aufgrund ihrer unterschiedlichen Morphologie deutlich unterschiedliche Plasmonenresonanzen. So weist das UV/Vis-Spektrum der knochenförmigen Gold-Nanopartikel drei Plasmonenresonanz-Absorptionen auf, während die stäbchenförmigen Gold/Silber-Nanopartikel die für Gold-Nanostäbchen typischen zwei Plasmonenresonanzen aufweisen. Zudem wurden Fluoreszenz-Aufnahmen der Partikel angefertigt. Während die stäbchenförmigen Partikel zumindest eine geringe Fluoreszenz aufweisen, besitzen die hundeknochenförmigen Partikel keine Fluoreszenz.
Es wurde der Einfluss verschiedener Parameter auf die Synthesen untersucht. So wurde eine Verdoppelung der Zeit als Faktor eingestuft, der in beiden Synthesemethoden keinen Einfluss auf die Partikelmorphologie hat. Für die hundeknochenförmigen Partikel konnte zudem über UV/Vis-Absorptionsmessungen gezeigt werden, dass bereits zu Beginn der Synthese die Morphologie der Partikel ausgebildet wird. Eine Reduktion der Reaktionstemperatur bei der heterogenen Nukleation von 30 °C auf 25 °C, und damit unter die Krafft-Temperatur von CTAB, zeigte ebenfalls einen Einfluss auf die Morphologie der Partikel. So waren die resultierenden Partikel stäbchenförmig mit kurzem Aspektverhältnis anstatt der hundeknochenförmigen Morphologie. Die Variation des Reduktionsmittels von Ascorbinsäure anstelle des Natriumascorbat zeigte einen geringen Einfluss auf die Synthese der stäbchenförmigen Strukturen. Hier ist ein deutlich erhöhter Anteil an sphärischen Partikeln in der Probe gefunden worden bei Verwendung von Ascorbinsäure. Bei Einsatz von CTAN in der Synthese durch Austausch des Bromid-Anions im CTAB gegen das Nitrat-Anion konnten zudem mit beiden Synthesemethoden keine elongierten Partikel gebildet werden. Es wurden nahezu sphärische Nanopartikel gebildet, sodass das Bromid-Anion als essentiell für die Bildung der charakteristischen Morphologie angenommen wird. Zudem wurden für beide Synthesemethoden die Silber-Mengen in den Synthesen variiert. Beide Synthesen haben gemeinsam, dass bei einer Synthese ohne Silber-Zusatz vorwiegend sphärische Partikel gebildet wurden, und ein deutlicher Unterschied zu den Morphologien mit Silber-Zusatz erkennbar ist. Bei Erhöhung der Silber-Menge wurde für die Synthese mittels heterogener Nukleation bereits ab einem zugesetzten Silber-Anteil von 30 mol-% eine deutliche Änderung der Partikelmorphologie beobachtet. Zudem wurden die Partikel kleiner und es wurden vermehrt sphärische Partikel gebildet, während in der Standard-Synthese keiner sphärischen Partikel vorhanden waren. Anders stellt sich die Synthese mittels homogener Nukleation dar. Hier fand keine Änderung der Partikelmorphologie sowie der -größe statt. Lediglich der Anteil an sphärischen Partikeln änderte sich in Abhängigkeit des Silber-Anteils in der Synthese, wobei hier kein Trend erkennbar ist. Als optimaler Silber-Anteil wurde hier ein Anteil von 30 mol-% bestimmt, wobei in dieser Synthese auch der größte Silber-Anteil in der Probe von 17 mol-% detektiert wurde. Aufgrund der Untersuchungen wird der Silberzusatz als wichtig für die Synthese angesehen. Ob jedoch durch Silberzusatz in der Synthese die Verstärkung der CTAB-Affinität zu bestimmten Kristallflächen erhöht wird kann nicht geklärt werden. Die weiteren Ergebnisse der unterschiedlichen Synthesemethoden deuten zudem daraufhin, dass CTAB als capping agent wirkt, und nicht als Templat. Zum einen deutet die Morphologie der hundeknochenförmigen Stäbchen daraufhin, zum anderen ist die verwendete Konzentration von CTAB zu gering um stäbchenförmige Mizellen auszubilden. Der Wachstumsmechanismus könnte auf einem Reißverschlussmechanismus beruhen, bei dem CTAB eine Doppelschicht auf den Partikeln ausbildet.
Im zweiten Teil der Arbeit konnten erfolgreich Zinkoxid-Nanopartikel in einer wasserfreien Synthese hergestellt werden. Die Partikel sind sphärisch und weisen eine enge Größenverteilung mit einer durchschnittlichen Größe von 3,4 nm auf. Zudem konnte bewiesen werden, dass eine Stabilisierung der Partikel mit Acetat vorliegt. Anhand von STEM-Aufnahmen sowie mit Hilfe der Röntgenpulverdiffraktometrie konnte eine hohe Kristallinität sowie eine Einkristallinität der Partikel bestätigt werden. Damit erfüllen die Partikel die Anforderungen, um als Hilfsschicht in Quantenpunkt-Leuchtelementen getestet zu werden.
Die Nanopartikel wurden hinsichtlich ihrer Schichteigenschaften untersucht. Dazu wurden die ZnO-Nanopartikel-Schichten nach einem bestimmten Protokoll prozessiert. Die resultierenden Schichtdicken wurden in Abhängigkeit der Konzentration untersucht, und es ist eine lineare Abhängigkeit von der Konzentration vorhanden. Zudem wurde die Bandstruktur durch Analyse der optischen sowie elektronischen Eigenschaften der Zinkoxid-Nanopartikel untersucht, um ein vollständiges Bänderdiagramm erstellen zu können. Es wurden unter anderem die Valenzbandkante, die Austrittsarbeit sowie vorliegende Defekte in den Nanopartikeln bestimmt. Die Bandlücke der Nanopartikel wurde über drei unterschiedliche Methoden abgeschätzt. Die Berechnung der Bandlückenenergie erfolgte über das effektive Masse-Modell. Zwei weitere Abschätzungen der Bandlücke wurden über UV/Vis-Analyse durchgeführt, zum einen über die UV-Absorptionskante, zum anderen über die Exzitonen-Absorption. Die Bandlücke der ZnO-Nanopartikel wurde zu 3,7 eV bestimmt. Die ZnO-Nanopartikel wurden in Dispersion sowie als prozessierte Schicht umfassend charakterisiert und sollen in weiteren Untersuchungen als Zusatzschicht in QD-LEDs als Elektroneninjektionsschicht (EIL) und als Elektronentransportschicht (ETL) dienen.In this thesis, two different subjects were covered: First, the synthesis of anisotropic nanoparticles of gold and silver, and second, the synthesis of zinc oxide nanoparticles for the assembly in quantum dot light emitting devices (QD-LEDs).
It was possible to synthesize anisotropic noble metal nanoparticles. Two different methods were chosen for the synthesis, i.e. a heterogeneous nucleation and a homogeneous nucleation. The heterogeneous nucleation (a seeded-growth-method) led to dog bone-shaped gold nanoparticles with a length of 70 nm and a diameter of 35 nm and 47 nm. The homogeneous nucleation (an one-pot synthesis) led to rod-like gold/silver nanoparticles with a length of 19 nm and a diameter of 7 nm. It was observed in both methods that the increase of the amount of added silver to the reaction mixture led to a higher yield of elongated particles. However, the proportion of silver amount in the nanoparticles was different from that in the reaction mixture. The amount of silver in the dog bone-shaped nanoparticles was about 1 mol%, although 13.8 mol% were present in the reaction mixture. The amount of silver in the rod-like nanoparticles was about 10 mol% with 16.7 mol% in the reaction mixture. STEM analyses showed single-crystalline particles without a core-shell-structure. These results were confirmed by X-ray powder diffraction analysis and Rietveld refinement. This indicates an alloy of gold and silver in the particles.
The particles showed different plasmon resonances because of their different morphologies. The UV/Vis-spectrum of the dog bone-shaped gold nanoparticles showed three absorptions bands due to the localized surface plasmon resonance, but the rod-like gold/silver nanoparticles showed only two absorption bands. The rod-like particles showed a weak fluorescence whereas the dog bone-shaped particles exhibited no fluorescence.
The influence of different reaction parameters on the resulting particles was studied. An increasing reaction time had no influence on particles properties. By UV/Vis spectroscopy, it was shown that the shape of the dog bone-shaped gold nanoparticles was initiated at the beginning of the synthesis. A reduction of the reaction temperature from 30 °C to 25 °C showed an influence on the particle morphology with the heterogeneous nucleation method. Notably, at 25 °C the surfactant CTAB in water is present below the Krafft temperature. The resulting particles were rod-like with short aspect ratios instead of the dog bone morphology. A variation of the reducing agent had only a small influence on the rod-like particles. The amount of spherical particles was higher with ascorbic acid instead of sodium ascorbate. The surfactant CTAB was replaced by CTAN by a substituting of the bromide anion for nitrate to avoid the formation of insoluble AgBr. However, with both synthesis methods, no elongated particles could be synthesized with CTAN. The particles were almost spherical, therefore it was concluded that the bromide ion in the stabilizing reagent is crucial for a synthesis with defined morphology. Finally, the concentration of silver in both synthesis methods was varied. Without silver, mostly spherical particles were formed. There was a clear difference between the syntheses in the presence of silver and without it. By adding more silver than in the standard procedure, an influence on the morphology of the resulting particles at 30 mol% silver was observed for the seeded-growth method. The particles became smaller and the proportion of spherical particles increased. In the standard procedure of the heterogeneous nucleation, no spherical particles were found. Additionally, there was no influence of the amount of silver on the resulting particle morphology and size in the homogeneous nucleation synthesis. Only the amount on spherical particles changed with the amount of silver, but there was no clear trend. As ideal proportion of silver of 30 mol% was identified. In this case, proportion of silver in the resulting particles was 17 mol%. Clearly, the amount of silver in the synthesis plays an important role. The results indicate that CTAB functions as a capping agent and not as a template. The growth mechanism may depend on a zipping mechanism by forming a double layer of CTAB on the particle surface.
The second part of this thesis covers the synthesis of zinc oxide nanoparticles in a water-free system. The resulting particles had a spherical morphology and particles size distribution with a diameter of 3.4 nm. Furthermore, it was shown that the particles are stabilized with acetate. A high crystallinity of the particles was confirmed by STEM-images and X-ray powder diffraction. The particles met all requirements to test them as a supporting layer in quantum dot light emitting diodes (QD-LED).
The particles were characterized with respect to their layer-forming properties. The resulting layer thickness depended on the particle concentration in the dispersion. A linear dependence was found. In addition, the band structure was analysed by measuring the optical and the electronic properties of the zinc oxide nanoparticles. It was possible to generate a complete band structure diagram of the nanoparticles. For this, the valence band edge, the work function and the defects of the nanoparticles were studied. The band gap of the nanoparticles was estimated by three different methods. The calculation of the band gap was done by the effective mass model. Two other possibilities are offered by UV/Vis spectroscopy, namely, measuring the UV absorption edge and estimating the band gap by exciton absorption. Using all these methods, the band gap of ZnO nanoparticles was estimated to 3.7 eV. The ZnO nanoparticles were completely characterized in dispersion and also processed as layer. The nanoparticles are implemented as supporting layer in QD-LEDs where they serve as electron injection layer (EIL) and as electron transport layer (ETL)
Neue Matrix-Ungleichungen und Anwendungen auf konstitutive Beziehungen in der nichtlinearen Elastizitätstheorie
No full textDie Gültigkeit der sogenannten Sum-of-Squared-Logarithms-Ungleichung für beliebige Dimension war lange Zeit eine offene Fragestellung. Diese Ungleichung, die auch als SSLI bezeichnet wird, lässt sich wie folgt formulieren:
Seien und , sodass
Dann gilt
Die SSLI wurde zunächst nur für bewiesen. In dieser Arbeit wird der Beweis für beliebige geführt.
Ausgehend von der SSLI und verwandten Ungleichungen werden anschließend konstitutive Fragestellungen der nichtlinearen Elastizitätstheorie behandelt. Insbesondere ermöglicht es die Anwendung der SSLI, neue Ergebnisse im Bereich konstitutiver Fragestellungen in der Elastizitätstheorie zu erhalten, einschließlich der sogenannten empirischen Ungleichungen. Der Zusammenhang zwischen diesen und der sogenannten Semi-Invertierbarkeit und Koaxialität elastischer Spannnungs-Dehnungs-Beziehungen wird ebenso untersucht wie neuartige sogenannte \enquote{Shear-Bedingungen}. Hierbei wird insbesondere auf die Familie der Energiefunktionen vom sogenannten Hencky-Typ, welche die Form
W(F)\ =\ \mathcal W\bigl(\norm{\dev_3\log U}^2,\ \left|\tr\log U\right|^2\bigr)
haben, sowie auf Energien vom Valanis-Landel-Typ eingegangen.
Desweiteren wird die Bedingung der Konvexität elastischer Energiefunktionen im rechten Cauchy-Green-Deformationstensor betrachtet. Unter Annahme dieser Konvexitätsbedingung wird ein Kriterium dafür vorgestellt, dass schwache Lö\-sungen der elastischen Gleichgewichtsgleichung das zugehörige Energiefunktional minimieren. Zudem wird die Anwendbarkeit der Ergebnisse auf Energiefunktionen der Form
\widehat W(C) = \alpha\,\tr(C) + \beta\,\tr(C)^2 + \gamma\,\tr(C^2) - \delta\,\log\det C + \zeta
mit Parametern aufgezeigt
Entwicklung von Verfahren für den praktischen Einsatz von Inertialsensoren in der instrumentellen Ganganalyse
No full textDie Nutzung von Inertialsensoren zur Messung von menschlichen Bewegungen bietet eine kostengünstige Alternative zu gängigen markerbasierten Messverfahren. Aufgrund einer kompakten Bauweise können zudem portable Systeme realisiert werden, die durch ihre flexible Einsetzbarkeit neue Anwendungsbereiche der Bewegungsanalyse erschließen.
Ziel der vorliegenden Arbeit ist die Entwicklung von Methoden für den praktischen Einsatz von Inertialsensoren in der instrumentellen Ganganalyse sowie deren Validierung mit standardisierten markerbasierten Messsystemen. Hierzu werden zunächst manuelle und robotische Kalibrierungsprotokolle zur Messfehlerkompensation erstellt und miteinander verglichen. Im Anschluss wird ein neues biomechanisches Initialisierungsverfahren
aufgebaut, mit dem sich Inertialsensoren beliebig an den Gliedmaßen der Testperson positionieren lassen. Schließlich werden bestehende Konzepte zur Detektion von spatio-temporalen Gangparametern durch neue Ansätze derart erweitert, dass robuste und verlässliche Ausgaben trotz des für Inertialsensoren typischen Driftfehlers möglich sind. Auf dieser Basis wird eine umfassende Validierung der mit Inertialsensoren gemessenen Bewegungen bzw. detektierten Gangparameter anhand des Goldstandards Vicon Plug-In Gait durchgeführt, aus der hervorgeht, dass sowohl die temporalen als auch die sagittalen räumlichen Gangparameter vergleichbare Genauigkeiten bei Verwendung von Inertialsensoren gegenüber dem Plug-in Gait Modell ergeben (Differenz < 5%), während lediglich für die Frontalebene wesentliche Unterschiede in den räumlichen Gangparametern auftreten. Da letztere jedoch in der
klinischen Anwendung der funktionellen Ganganalyse wenig Anwendung finden, zeigt die Arbeit, dass Inertialsensoren - mit geeigneten Auswertungsmethoden - neben dem Plug-in Gait Modell praktikable Messsysteme im typischen klinischen Umfeld der instrumentellen Ganganalyse darstellen.
Die Ergebnisse dieser Arbeit unterstützen Anwender von Systemen zur Bewegungsmessung (z.B. Mediziner, Therapeuten, Biomechaniker) mit Inertialsensoren und ermöglichen eine kritische Auseinandersetzung bei der Analyse der aufgezeichneten Bewegungen im Hinblick auf die technischen Voraussetzungen
From supramolecular networks to a pH-switchable Dendrimer as a potential Drug Carrier
No full textThe objective of this work is to synthesize a templated supramolecular dendrimer that is stable in aqueous solution and hence can be investigated regarding its ability to be used as nano transporters in biomedical applications. Classical dendrimers already proved to be a promising class of polymers for applications such as nano-carriers among many others. A supramolecular dendrimer however can be specifically tailored to react on certain external stimuli to obtain a controlled release, whereas the stability in water is challenging using the supramolecular approach. In the course of this thesis it was possible to develop a pH switchable templated dendrimer which proved to solubilize reasonable amounts of two different poorly water-soluble test molecules. More importantly it was also possible to release the guest molecules quantitatively upon an external stimulus, in this case a change of the pH toward acidic values. This proof of principle demonstrates the potential of a supramolecular templated dendrimer, based on the guanidiniocarbonylpyrrole carboxylate zwitterion as the binding motif, for encapsulation and potentially even the transport of poorly water-soluble drugs