3383 research outputs found
Sort by
Optimierung der Kaltlagerung von Inselzellen - Untersuchungen am Modell der Ratteninsulinomzelllinie RIN-m5F -
No full textFür die Inselzelltransplantation müssen isolierte Langerhans´sche Inseln, u. a. während des Transportes sowie der Vorbereitung des Empfängers, gelagert werden. Bei dieser kalt oder auch warm durchgeführten Lagerung kommt es zu einem erheblichen Verlust der Inselquantität und -qualität. Neue Erkenntnisse über Zellschädigungsmechanismen bei Kaltlagerung führten kürzlich zur Verbesserung der Konservierung anderer Zelltypen, und diese Maßnahmen sollten in der vorliegenden Arbeit am Modell der Ratteninsulinomzelllinie RIN-m5F zur Optimierung der Inselzellkonservierung getestet werden.
RIN-m5F-Zellen zeigten nach 72 h Kaltinkubation (4°C) in Histidin-Tryptophan-Ketoglutarat-Lösung (HTK), University of Wisconsin-Lösung (UW) und Zellkultur-medium (RPMI) eine erhebliche Zellschädigung [Laktatdehydrogenase-(LDH)-Freisetzung: HTK: 74 ± 6%, UW: 60 ± 8%, RPMI: 38 ± 5%]. Die Schädigung war begleitet von einer Lipidperoxidation. Der Zusatz von Eisenchelatoren führte zur Hemmung der Schädigung und Lipidperoxidation in allen Medien (unter Einsatz von 1 mM 2,2´-Dipyridyl: 23 ± 8%, 15 ± 9% bzw. 12 ± 4% LDH-Freisetzung). Modifizierte chloridarme Protektionslösungen plus Eisenchelator bewirkten eine weitere Abnahme der Schädigung, der Vitalitätsverlust betrug nach 28 d Kaltlagerung lediglich 17 ± 3% (81 ± 4% in einer analogen chloridreichen Lösung).
Nach 3 h Wiedererwärmung in Zellkulturmedium zeigte sich trotz Kaltinkubation in optimierter, chloridarmer Protektionslösung ein weiterer Vitalitätsverlust (nach 28 d 4˚C und 3 h 37˚C: 92 ± 3%). Dieser Zellschädigung bei der Wiedererwärmung konnte durch eine alanin-, glycin- und saccharosehaltige, bicarbonatfreie Elektrolytlösung mit einem azidotischen pH von 7,0 entgegengewirkt werden (nach 28 d 4˚C und 3 h 37˚C: 35 ± 3%).
Somit zeigte die Kälteschädigung von RIN-m5F-Zellen eine eisen- und eine chloridabhängige Komponente. Die Zellschädigung bei der Wiedererwärmung wurde durch Alanin, Glycin sowie eine milde Azidose deutlich gesenkt. Durch modifizierte Kälte- und Wiedererwärmungslösungen konnte die Schädigung massiv verringert und die Lagerungszeit erheblich verlängert werden. Die diversen Ansätze stellen im Einzelnen sowie in Kombination ein großes Potential zur Verbesserung der Kaltlagerung von Langerhans´schen Inseln dar und sollten im Folgenden an relevanten primären humanen Inselzellen erprobt werden
Entwicklung eines Frameworks unter Verwendung von Kontextinformationen und kollektiver Intelligenz
No full textDie Bedeutung von Daten, Informationen und Wissen als Faktor für wirtschaftliches und gesellschaftliches Handeln ist enorm und wächst noch weiter an. Ihr Austausch kennzeichnet und bestimmt die Globalisierung und den digitalen Wandel weit mehr als der Austausch von Waren. Grundlage dieser Entwicklung sind in erster Linie die enormen Fortschritte der Informations- und Kommunikationstechnik, die inzwischen insbesondere die Verfügbarkeit von Daten und Informationen nahezu zu jedem Zeitpunkt und an jedem Ort ermöglichen.
Allerdings führt die riesige, rasant weiterwachsende verfügbare Menge an Daten und Informationen zu einer Überflutung in dem Sinne, dass es immer schwieriger wird, die jeweils relevanten Daten und Informationen zu finden bzw. zu identifizieren. Insbesondere beim Einsatz von Softwaresystemen ergibt sich aber für die Nutzer der Systeme häufig situations‑/kontextabhängig ein drängender Informationsbedarf, u.a. deshalb, weil die Systeme in immer kürzeren Zyklen verändert bzw. weiterentwickelt werden. Die entsprechende Suche nach Informationen zur Deckung des Informationsbedarfs ist jedoch häufig zeitaufwendig und wird vielfach „suboptimal“ durchgeführt.
Michael Beul geht in seiner Arbeit der Frage nach, wie die Suche und Bereitstellung von relevanten Informationen erleichtert bzw. automatisiert durchgeführt werden kann, um eine effektivere Nutzung von Anwendungssystemen zu ermöglichen. Er erarbeitet ein Framework, welches insbesondere mit Hilfe von Konzepten der kollektiven Intelligenz eine kontextabhängige Echtzeit-Informationsbeschaffung für Nutzer softwareintensiver Systeme in den verschiedenen Anwendungsdomänen ermöglicht
Lasersynthetisierte biokonjugierte Edelmetallnanopartikel – Rationales Design und Wirksamkeit gegen pathologische Proteinaggregation
No full textNeurodegenerative Erkrankungen wie Morbus Alzheimer, Morbus Parkinson und Chorea Huntington sind bisher unheilbar und werden in den kommenden Jahrzehnten durch ein weltweites Bevölkerungswachstum und die steigende Lebenserwartung immer mehr Menschen betreffen. Die Ansammlung, Fehlfaltung und Aggregation bestimmter Proteine im Gehirn scheint ein gemeinsamer molekularer Mechanismus für die Entstehung der Krankheiten und die zugrunde liegende Zelltoxizität zu sein. Da bisher nur symptomlindernde Medikamente klinisch zugelassen sind, wird die Entwicklung neuer Wirkstoffe, die aktiv in den Krankheitsmechanismus eingreifen, intensiv erforscht. In Anlehnung an die Hypothese, dass die Aggregation des Amyloid-β-Peptids (Aβ) eine zentrale Rolle für die Entstehung der Alzheimererkrankung spielt (Alzheimer-Demenz, AD), können Moleküle, die mit Aβ wechselwirken, potentielle Wirkstoffe darstellen.
Angesiedelt im Gebiet der Nanomedizin (Nanopartikel-basierter Wirkstofftransport), gibt die folgende Arbeit einen Überblick über das systematischen Design, die Herstellung und Charakterisierung verschiedener Nanobiokonjugate. Zudem wird ein Beitrag zum besseren Verständnis ihrer Struktur-Funktion-Beziehung am Beispiel des Modells der Aβ-Aggregation geleistet. Insbesondere wird das Potenzial von Nanokonjugaten bestehend aus Goldnanopartikeln und mit Aβ wechselwirkenden D3-Peptid- und Aminopyrazoltrimer-Liganden aufgezeigt. Besonderes Augenmerk wird darauf gelegt, ob und auf welche Weise die Nanokonjugate auf die neurotoxische Aβ-Aggregation wirken.Neurodegenerative diseases such as Morbus Alzheimer, Morbus Parkinson and Chorea Huntington are considered incurable so far and will affect a higher number of people due to continuing population growth and increase in life expectancies worldwide in the next decades. For cellular toxicity and disease pathology, protein accumulation, misfolding and aggregation seem to be common molecular mechanisms. Since only symptom-relieving drugs are clinically approved to date, the development of disease-modifying therapeutics is investigated intensively. Following the concept that aggregation of the amyloid β peptide (Aβ) in the human brain may play a central role in the pathogenesis of Alzheimer’s disease (AD), compounds that interfere with Aβ could potentially be of therapeutic value against AD and also serve as starting points to target other protein misfolding diseases.
Addressing the expanding field nanomedical applications, in particular drug-delivering nanoparticles, the following work will give an overview of the systematic design, fabrication and characterization of nanobioconjugates and contribute to a better understanding of their structure-function relationship, using the example of the Aβ aggregation model relevant for AD pathogenesis. In particular, the potential of nanoconjugates, comprised of gold nanoparticles, Aβ-targeting D3 peptide and β-sheet breaking aminopyrazole ligands, hindering and/or reversing Aβ aggregation into neurotoxic oligomers and β-sheet-rich amyloid fibrils, will be demonstrated
Ship Roll Damping Analysis
No full textThe increased demand for transport capacity led to new hull designs with a large bow flare that are able to carry more containers. These new hull shapes influence the ship stability and may lead to large roll angle amplitudes, which lead to high accelerations and thereby to a high safety risk for human life, ship and cargo.
To be able to predict or prevent large roll angles and roll acceleration, it is important to understand the physical principals of roll motion and especially roll damping. The assessment of dynamic stability of ships in the early design phase is needed. In today’s naval engineering practice, the roll motion of a ship is computed with computational methods based on the potential theory. These methods are sufficiently fast for ship design purposes. However, they lack the ability to predict viscous roll damping, which has to be determined with other means such as model tests, viscous field methods or empirical prediction methods. Model tests, in turn, are costly, time consuming and suffer from scale effects on the roll damping. Empirical methods such as the Ikeda method are also restricted in their use, as their development was based on a restricted number of hull shapes (e.g. slender bodies) and may not be valied for modern ship designs.
The demand for a roll damping prediction method and the described deficit in the current roll damping assessment methods led to the two main objectives of this thesis: An in-depth analysis of the roll damping mechanisms and identification of the influencing factors of the roll damping coefficients of modern hull shapes. Secondly, the development of a mathematical model for the roll damping prediction of modern ship hulls.
For this purpose, numerical roll damping simulation were conducted for a systematic variation of hull shapes. The resulting time series data was then used in a nonlinear regression analysis to derive the mathematical roll damping prediction model. In order to apply a consistent methodology for this pro- cess, a computational framework was implemented, that incorporates all the numerical tools, that were used. The result from this development is a database with the roll damping coefficients for a series of hull shape variations, a systematically evaluated roll damping model and a prediction method for the roll damping behavior of new hull designs
Die endoskopisch-retrograde Cholangiopankreatikographie im Kindesalter- Erfahrungen aus einem deutschen Transplantationszentrum
No full textDie endoskopisch retrograde Cholangiopankreatikographie (ERCP) ist ein minimal invasives Verfahren, welches in der Diagnostik und Therapie biliärer und pankreatischer Beschwerden angewendet wird. Im Erwachsenenalter stellt sie eine gut beschriebene und sichere Standardmethode dar, im Kindesalter ist sie jedoch bis dato wenig untersucht.
Mit dem Ziel, die Charakteristika und Sicherheit der ERCP im Kindes- und insbesondere im Säuglingsalter darzustellen, wurde ein retrospektiv angelegtes Register ausgewertet. Dazu wurden alle Patienten erfasst, die im Zeitraum von 2002 bis 2012 einer ERCP in der Klinik für Gastroenterologie und Hepatologie am Universitätsklinikum Essen unterzogen wurden und zum Untersuchungszeitpunkt jünger als 18 Jahre alt waren.
Die Ergebnisse der Arbeit zeigen die Relevanz der Untersuchung im Kindesalter, die sie in der diagnostischen Abklärung unklarer Gallengangs- und Leberbeschwerden hat, insbesondere bei Verdacht auf eine Gallengangsatresie.
Diese stellt in unserem Kollektiv zusammen mit der Anastomosenstenose nach Lebertransplantation die häufigste Diagnose nach ERCP dar. Diese Verteilung ist auf die Expertise des Leberzentrums Essen zurückzuführen. Zudem konnte gezeigt werden, dass eine ERCP im Kindesalter nicht mit einer höheren Komplikationsrate einhergeht und die Erfolgsrate vergleichbar ist mit der im Erwachsenenalter.
Dennoch ist es wichtig, den invasiven Charakter der Untersuchung und die Möglichkeit von Komplikationen, insbesondere nach therapeutischen Manövern, zu kennen. In unserer Studie zeigte sich nach der Durchführung einer Sphinkterotomie ein erhöhtes Blutungsrisiko. Jedoch bleiben die kumulative Komplikationsrate und die resultierende Morbidität gering, was die ERCP zu einer sicheren und effektiven Untersuchung sowohl im Säuglings- als auch Kindesalter macht.
Zusammenfassend ist festzustellen, dass die ERCP einen hohen Stellenwert in der Abklärung von Gallen- und Pankreasbeschwerden im Kindesalter aufweist und einen Vorteil gegenüber anderen Untersuchungen in der gleichzeitigen therapeutischen und diagnostischen Potenz besitzt. Unsere Daten zeigen darüber hinaus die hohe Ergebnisqualität sowie die Sicherheit der Anwendung in der Hand eines erfahrenen Behandlungsteams
The relevance of depression-associated genes in neuronal in vitro systems.
No full textUm neue Erkenntnisse über die Bedeutung der 15 „Depressionsgene“ im Gehirn für die Pathophysiologie der IFN-α-induzierten sowie der endogenen Depressionserkrankungen zu erlangen, wurde in dieser Dissertation zunächst ein in vitro-Zellkultursystem aus murinen hippocampalen und kortikalen Primärneuronen entwickelt. Durch Nachahmung einer Hepatitis-C-Virus-Therapie (HCV) durch Kostimulation mit murinem Interferon-alpha (mIFN-α) (1000 IU/ml) und dem TLR3-Agonisten Polyinosin:Polycytidylsäure (Poly(I:C)) (100 μg/ml) wurde eine starke Überexpression der „Depressionsgene“ Gch1, Disc1, Tor1b, Dynlt1 und Mef2a in primären Neuronen in vitro gezeigt. Stat1, Ube2L6, Rtp4 und Gbp1 wurden genau so wie in den in vitro Vorversuchen mit der hippocampalen HT22 Zelllinie
höher als alle anderen „Depressionsgene“ exprimiert. Die schnelle Regulation dieser Gene lässt vermuten, dass diese als nützliche Marker für eine Depression geeignet sind. Die synergistische mIFN/Poly(I:C)-Wirkung förderte zugleich eine Überexpression der proinflammatorischen Zytokine
Cxcl1, Cxcl10, Ccl5, Tnf, Il6 und Ifng auf molekularen und proteinbiochemischen Ebenen in hippocampalen und kortikalen Neuronen in vitro, die hauptsächlich einer STAT1-abhängigen transkriptionellen Antwort auf IFN-α unterliegen. Diese „Downstream“-Zytokine stellen einen möglichen Zusammenhang zwischen den Entzündungsprozessen im Gehirn und der Veränderung der Neurotransmitterbiosynthese durch eine synergetisch erhöhte Aktivität des Enzyms Indolamin-2,3-Dioxygenase (Ido1), des Serotonintransporters
(Slc6a4) und -rezeptors (Htr1a) sowie durch eine gewebespezifische Veränderung der Expression des Dopamintransporters (Slc6a3) auf indirektem Weg in primären Neuronen in vitro dar.
Da die transkriptionelle Antwort auf IFN-α in Neuronen vollständig von STAT1 abhängt, beeinflusst die in dieser Arbeit gefundene starke IFN/Poly(I:C)-vermittelte STAT1-Aktivierung in primären Neuronen
die Induktion der proinflammatorischen Zytokine, die wiederum eine mögliche Überexpression von inflammatorischen Genen steuert. Durch einen gezielten STAT1-„Knockdown“ mittels RNAi-
Technologie wurde eine signifikante Suppression der „Depressionsgene“ Gch1, Disc1, Mef2a in hippocampalen und kortikalen Neuronen in vitro nachgewiesen. Da erstens das Kandidatengen Gch1 in die
Serotonin/Dopamin-Biosynthese involviert ist, zweitens Disc1 mit der Entstehung von Schizophrenie und Depression und drittens Mef2a mit der Hemmung des Neuritenwachstums und der kortikalen Entwicklung
assoziiert ist, scheint die transiente STAT1-Suppression ein wirksames molekulares Target für die Hemmung der „Depressionsgen“-Funktion zu sein. Die STAT1-Suppression hat trotz anschließender mIFN/Poly(I:C)-Kostimulation ebenfalls eine signifikant hemmende Wirkung auf die Expression von Ccl5, Il6 und Cxcl10, der Ido1 und Slc6a4 in primären Neuronen. Somit spielt STAT1 eine wichtige Rolle im IFN-abhängigen Signalweg der Gehirnzellen und scheint ein Schlüsselmolekül in der Regulation der besonders wichtigen „Depressionsgene“, Neurotransmittermoleküle und der „Downstream“- Zytokine zu sein. Die gezielte STAT1-Suppression im Gehirn kann einem möglichen therapeutischen Ansatz zur Verbesserung/Minderung der Symptome einer exogenen/endogenen Depression dienen
Laser- and LED-initiated NIR-Photopolymerization with thermal and photonic Processes for coatings
No full textDie Photopolymerisation von Monomeren und Präpolymeren wurde mittels Initiierung im nahen Infrarotbereich (NIR) durchgeführt. Bei dem Initiierungs-mechanismus handelt es sich um eine photosensibilisierte Elektronen-transferreaktion zwischen Heptamethincyaninabsorbern im angeregten Zustand und Initiatoren, die nach Zerfall der Produkte initiierende Radikale und Kationen zur Verfügung stellt. In Konkurrenz zur photochemischen Reaktion steht die photophysikalische Desaktiverung des angeregten Zustandes der Absorber, welche über Fluoreszenz oder strahlungslos über innere Umwandlung erfolgen kann. Bei den Absorbern im nahen Infrarot Bereich überwiegt die strahlungslose Desaktivierung, weshalb ein großer Teil der Anregungsenergie in Wärme umgewandelt wird. Mittels Untersuchungen der Kinetik bei Bestrahlung mit LED-Arrays wurde die Effizienz der Photopolymerisation in Abhängigkeit des Initiatorsystems in verschiedenen Monomeren beschrieben und die Effekte mit den Eigenschaften des Absorbers erklärt. Der Absorber muss ein Oxidationspotential besitzen, das in Kombination mit den Reduktionspotentialen der Initiatoren eine negative freie Enthalpie bei der Reaktion aus dem angeregten Zustand ergibt. Zudem sollte die Fluoreszenzquantenausbeute mindestens 5 bis 10 % betragen, da sonst die schnelle Desaktivierung mittels innerer Umwandlung die Wahrscheinlichkeit zum Elektronentransfer verhindert. Vornehmlich ist die Effizienz der Photoreaktion von der Unterdrückung des Rückelektronentransfers abhängig, was durch einen monomolekularen Zerfall oder Reduzierung des oxidierten Absorbers erfolgen kann. Erstmalig konnte die photochemische Bildung von Kationen für ein solches Initiatorsystem nachgewiesen und für die Initiierung der kationischen Polymerisation von Aziridinmonomeren genutzt werden. Diodenlaser mit Anregungswellenlängen von 808 nm und 980 nm mit einem Linienfokus wurden als Lichtquelle zur Photopolymerisation von Oberflächenbeschichtungen genutzt. Dabei ist es neben der Polymerisation möglich den hohen Wärmeeintrag durch innere Umwandlung für Induzierung von Sekundärprozessen, wie das Schmelzen und Verlaufen eines Pulverlacks zur Erzeugung einer homogene Filmschicht, zu nutzen. Mit LED Arrays und Diodenlasern konnte die Photopolymerisation von Beschichtungen mit eingearbeiteten farbigen Partikeln trotz konkurrierender Absorption erreicht werden. Sogar die Härtung von Monomeren mit Blaupigmenten oder funktionellen Nanopartikeln ist somit möglich.The photopolymerization of liquid monomers, prepolymers or powder coatings, being solid at room temperature, were carried out by using near infrared light (NIR). The initiation mechanism is a photosensitized electron transfer reaction between the excited state of a heptamethine cyanine absorber and a radical initiator generating initiating radicals and cations after decomposition of the products. The photochemical reaction competes with photophysical deactivation processes of the excited NIR absorber, which is fluorescence or radiationless deactivation by internal conversion. In case of the heptamethine cyanines absorbing in the range of near infrared, the main deactivation process is radiationless deactivation transferring the excitation energy into heat. The efficiency of the polymerization was analyzed by kinetic measurements after exposure with LED-arrays depending on the initiator system being related to the properties of the absorbers. The oxidation potential of the absorber results in a negative free enthalpy in combination with the initiator considering a reaction after excitation. Furthermore the fluorescence quantum yield should be at least between 5 to 10 %; otherwise the electron transfer would be less probable because of a competing fast deactivation by internal conversion. After the photochemical reaction, the electron back transfer has to be prevented, which is possible by a fast cleavage of the oxidized absorber or an electron transfer from another species to the semi-occupied molecular orbital. For the first time, the photochemical generation of cations by this kind of initiator system was shown and the cations were used to initiate a cationic polymerization of aziridine monomers. For the photopolymerization of entire surfaces the coatings were irradiated at 808 nm and 980 nm with diode laser operating in a line-shaped focus. Thus, internal conversion providing heat induce secondary processes beneath the photopolymerization like the melting and spreading on the substrate of radiation curable powder coatings resulting into a homogeneous film. The photopolymerization of coatings with incorporated coloured particles can be initiated by near infrared radiation of the LED-arrays or diode laser despite competing absorption of light. Thus, it is possible to cure monomers after integration of blue pigments or nanoparticles giving additional functional properties
Contribution to the Design of Digital Supply Chain Governance Concepts for Sustainable Development of Biodiesel
No full textBiodiesel sowie Biokraftstoffe wurden in der letzten Zeit zunehmend in mehreren Vorträgen und Konferenzen diskutiert. Während viele der wissenschaftlichen Untersuchungen die Produktionsprobleme, wie Effizienz, Diversifizierung und Prozesstechnologie (1, 2, 3 generation) behandelten, wurde jedoch nur in einigen davon Biodiesel aus der logistischen Perspektive betrachtet. Trotzdem stellt Biodiesel ein Problem für die logistischen Prozesse dar, so wie Anlagenplanung, Transport und Tourenplanung verbunden mit der Qualitätskontrolle entlang der Kontinuität der Rohmaterialversorgung. In einigen Entwicklungsländern ist das Management der Biodiesel-Industrie in eine Zwangslage geraten. Obwohl Entwicklungsländer gemeinsam eine nationale Behörde für das Biodiesel-Geschäft eingeführt haben, ist die Institution nach wie vor in den frühen Stadien der Standardisierung sowie Qualitätskontrolle. Derzeit gibt es keine Agentur für die Supply Chain Führung, die für die Integration des Biodiesel-Geschäftes zwischen vorgelagerten und nachgelagerten Bereiche fähig ist. In dieser Arbeit stellt der Autor eine Prozesstechnik vor, um die die Biodiesel-Industrie zu bewerten. Diese Prozedur kombiniert Geschäftsmodell/-analyse (unter Nutzung der General Electric/Mc. Kinsey Matrix), Simulation, Konzeptentwurf und ein Prototyping-System. Die Studie leistet einen wissenschaftlichen Beitrag für die Planung einer digitalen Biodiesel Supply Chain und bildet einen Rahmen für die Führung eines solchen Systems vom vorgelagertem zum nachgelagerten Bereich. Der Forscher verwendet eine ganzheitliche Betrachtung, wo Biodiesel nicht als eine gesonderte Einheit gesehen wird, aufgrund der Tatsache, dass es den Konsumenten, abhängig von unterschiedlichen Aspekten, von einer langen Kette ankommt. Um ihre Geschäfte zu managen, haben viele Unternehmen Enterprise-Resource-Planning eingeführt, aber leider waren sie nicht in der Lage die gesamte Wertschöpfungskette damit zu erreichen. Digitalisierung ist bei der Integration des Informationssystems von allen Supply Chain Mitgliedern wünschenswert. Um solch eine Idee anzupassen sowie den gesamten Prozess zu überwachen, muss ein Kontrollturm gebaut werden. In Folge dessen könnte die beste standardisierte Qualität und Nachhaltigkeit erreicht werden. Der Autor schlägt ebenso ein Übergangskonzept in der Implementierungsebene vor, aufgrund der Tatsache, dass die Supply Chain Mitglieder in der Realität keine ähnlichen Informationssystem-Standards zur Verfügung haben. Das Ergebnis der Literatur-Studien, Simulationen, Prototypenentwicklungen, theoretischen Argumente und Konzeptentwürfen präsentiert eine Digitalisierungsmuster in der Supply Chain von Biodiesel für die nachhaltige Entwicklung.Recently, biodiesel and biofuel have increasingly been discussed in several papers and conferences. However, only a few have examined biodiesel from the logistics perspective, while most of the scientific investigations have addressed the production issues, e.g. efficiency, diversification and processing technology (1st, 2nd or 3rd generation). In spite of this, biodiesel poses a problem for logistic processes, such as facility planning, transport, and routing-scheduling associated with quality control along with continuity of feedstock supply. In some developing countries, the management of the biodiesel industry has also become a predicament. Even though developed countries have commonly established a national agency in charge of the biodiesel business, the institution is still in the early stages of standardisation and quality control. Currently, there is no agency concerned with supply chain governance that is capable of integrating the biodiesel business from upstream to downstream. In this thesis, the author presents a procedural technique to assess the biodiesel industry. This procedure combines business modelling/analysis (using General Electric/Mc. Kinsey Matrix), simulation, conceptual design and a prototyping system. The study provides scientific insight for planning a digital biodiesel supply chain and proposes a framework for governing such a system from upstream to downstream. The researcher employs a holistic approach, where biodiesel is not seen as a separate entity because it comes to the consumers through a long chain dependent on various aspects. Currently, a number of companies have implemented Enterprise-Resource-Planning to manage their businesses, but unfortunately, they have not been able to reach the entire value chain. Digitalisation is desirable when integrating the Information Systems of all supply chain members. A control tower must be built to accommodate such an idea and monitor the entire process. Then, the best standardised quality and sustainability can be achieved. The author also offers a transition concept in the implementation level, because, in reality, the members in the supply chain have no similar Informastion-System standard. The results from literature studies, simulations, prototyping, theoretical arguments, and conceptual design present a digitalisation pattern in the biodiesel supply chain for sustainable development
Photothermal Pattering of Functionalized Silicon Substrates - Comparative Experiments under Ambient Conditions and in Ultrahigh Vacuum
No full textIn der vorliegenden Arbeit wurde erstmals erfolgreich mit Hilfe von vergleichenden Experimenten im Ultrahochvakuum (UHV) und an Luft untersucht, welchen Einfluss Sauerstoff oder Wasser auf den Strukturierungsprozess nehmen, um zu klären, welchem Mechanismus die Strukturierung der unterschiedlich funktionalisierten Siliciumsubstraten nach der laser direkt writing technique folgt. Es konnte erstmals gezeigt werden, dass sowohl Sauerstoff und/oder physisorbiertes Wasser abhängig der gewählten Parameter (Laserkontaktzeiten, Laserleistung, ect.) grundsätzlich einen Einfluss auf die Strukturierung von funktionalisierten Siliciumsubstraten nehmen.
Die Ergebnisse der Laserstrukturierung von H-terminierten Siliziumoberflächen an Luft, deuten darauf hin, dass es zusätzlich zu der reinen Desorption des Wasserstoffs einer partiellen Oxidation der H-terminierten Siliciumoberfläche über den gesamten Bereich der belichteten Fläche kommt. Diese partielle Oxidation könnte durch physisorbiertes Wasser induziert werden.
Die Strukturierungsexperimente der ODS (octadecylsiloxan) Monoschichten modifizierten Siliciumsubstraten zeigen, dass an Luft unterschiedliche Prozesse bei der Strukturierung involviert sind, bei denen Sauerstoff und/oder physisorbiertes Wasser einen Einfluss auf die Strukturierung nimmt. So wurde abhängig von den gewählten Strukturierungsparametern (Laserkontaktzeiten, Laserleistung, ect.), zusätzlich zu der reinen Desorption der Monoschicht eine thermische Oxidation der Alkylketten beobachtet.
Grundsätzlich konnte gezeigt werden, dass die Strukturierungsexperimente der unterschiedlich funktionalisierten Siliciumsubstraten abhängig der Strukturierungs-bedingungen unterschiedlichen Reaktionsszenarien folgen.In the present study, the influence of oxygen and/or water on the structuring process was investigated for the first time with the help of comparative experiments in ultrahigh vacuum (UHV) and in air, in order to clarify which mechanism the patterning of functionalized silicon substrates by the laser direct writing technique is followed. It was shown that both oxygen and / or physisorbed water have a fundamental influence on the pattering process of functionalized silicon substrates under certain patterning conditions, like laser contact times and irradiation intensity.
The results of the laser patterning of H-terminated silicon surfaces in air, indicate that partial oxidation of the H-terminated silicon surface occurs over the entire area of the laser beam exposed area, additionally to the pure Hydrogen desorption. This partial oxidation could, be induced by the physisorbed water.
The structuring experiments of the ODS (octadecylsiloxane) monolayer modified silicon substrates show, that under ambient conditions, different processes are involved in the pattering process in which oxygen and / or physisorbed water have an influence on the final pettern. Thus, a thermal oxidation of the alkyl chains was observed above a certain laser contact time in addition to the pure desorption of the ODS monolayer.
In principle, the present study was able to shown, that the patterning processes of the differently functionalized silicon substrates (H-terminated, ODS modified) is following different reaction scenarios under different conditions
Evaluation blood and tissue based biomarker in ovarian cancer
No full textTrotz fortgeschrittener Behandlungsmöglichkeiten beträgt die Rezidivrate beim Ovarialkarzinom etwa 75%, wobei 15-20% der Patientinnen platinresistent sind, was bisher nur retrospektiv erkannt wird. Somit ist dem Ovarialkarzinom eine sehr schlechte Prognose zuzuordnen und es ist von großem Interesse, innovative, blutbasierte Biomarkerkonzepte zu entwickeln, die uns Aufschluss über Prognose, Rezidiventwicklung, Therapieansprechen geben oder im Therapieverlauf genutzt werden können.
Im Rahmen dieser Doktorarbeit wurden zirkulierende Tumorzellen im Blut und disseminierte Tumorzellen im Knochenmark sowie zirkulierende DNA und microRNAs, vor und nach Therapie, als potentielle Biomarker evaluiert. Durch Etablierung einer Vierfach-Immunfluoreszenzfärbung zum Nachweis LIN-28pos und/oder SOX-2pos Tumorzellen mit Stammzellcharakter im Knochenmark konnte die Präsenz dieser Zellen, sowohl vor als auch nach Chemotherapie, nachgewiesen werden. Dabei wurden sowohl epitheliale, als auch Tumorstammzellen ohne epithelialen Charakter detektiert, was die Vermutung nahe legte, dass sich einige dieser Zellen in Epithelialer-Mesenchymaler-Transition befanden, während epitheliale Tumorzellen mit Stammzellcharakter keine Umwandlung durchliefen oder den mesenchymalen Charakter wieder verloren hatten. Der mesenchymale Phänotyp konnte auch durch Untersuchungen an zirkulierenden Tumorzellen belegt werden, deren Prozentsatz dominierte und unter Therapie noch um 20% zunahm. Interessanterweise entwickelte sich unter Therapie ein PI3K/Twistpos Phänotyp, der vor Therapie nicht identifiziert wurde. Neben dem mesenchymalen- und Stammzellcharakter der zirkulierenden Tumorzellen konnte aber auch die Präsenz und Persistenz resistenter, ERCC1pos zirkulierender Tumorzellen belegt werden, wobei die Präsenz dieser Zellen mit einem verkürzten progressionsfreien Überleben, Gesamtüberleben und der klinischen Platinresistenz korrelierten. Durch Hinzunahme von ERCC1 als weiterem Marker auf zirkulierenden Tumorzellen konnte die Detektionsrate um etwa 15% erhöht werden. Somit scheinen Tumorzellen mit Stammzellcharakter, in Epithelialer-Mesenchymaler-Transition und resistente Populationen im Hinblick auf die schlechte Prognose des Ovarialkarzinoms bedeutend zu sein. Zusätzliche therapeutische Strategien könnten Signalwege der Tumorstammzellen angreifen, wie z.B. den PI3K/AKT Signalweg. Zusätzlich zu Studien über zirkulierende und disseminierte Tumorzellen werden die Analysen von zirkulierender Tumor-DNA sowie microRNAs als ein „einfacheres“ Werkzeug diskutiert, um minimale Residualkrankheiten zu detektieren und die Erkrankung unter der gegebenen Therapie zu überwachen.
In dieser Arbeit wurde ein empfindliches und reproduzierbares Verfahren für die Next-Generation-Sequenzierung-basierte Analyse der zirkulierenden microRNA im Plasma von 15 platinsensiblen und 15 platinresistenten Patientinnen etabliert. Dabei wurden 102 potentiell neue miRNAs detektiert, von denen 22 mindestens in der Hälfte der Proben exprimierten. Die zehn am stärksten microRNAs, die sowohl in platinsensiblen und platinresistenten Proben exprimierten, waren: hsa-miR-128-3p, hsa-miR-99a-5p, hsa-let-7i-5p, hsa-miR-148a-3p, hsa-miR-129-5p, hsa-mir-381-3p, hsa-miR-9-3p, hsa-miR-9-5p, hsa-miR-433-3p, hsa-let-7b-5p. Bisher wurden im Vergleich der microRNA-Signatur von platinsensiblen und platinresistenten Patientinnen keine statistischen Unterschiede festgestellt.
Im Nebenprojekt der Promotion wurde der Methylierungsstatus von RASSF-1A an Tumorgeweben, im angrenzenden tumorfreien Gewebe und in korrespondierenden Plasmaproben mittels Real-Time Methylierungsspezifischer PCR und der semiquantitativen Methylation-Sensitive High-Resolution Melting Analysis, untersucht. In dieser Studie konnte gezeigt werden, das der RASSF-1A-Promoter im Plasma sowie im Tumor, aber auch im benachbarten tumorfreien Gewebe methyliert vorliegt, hier jedoch zu einem geringeren Prozentsatz. Die RASSF-1A-Promoter-Methylierung ergab prognostische Informationen in Bezug auf das Gesamtüberleben.
Abschließend scheint die Verwendung der sogenannten "Liquid Biopsy", hier Tumorzellen sowie zirkulierende DNA und miRNAs, für die Einschätzung der Prognose und die Überwachung vom Therapieverlauf des Ovarialkarzinoms attraktiv zu sein. In dieser Hinsicht können die Ergebnisse, die für die Zirkulation von DNA und microRNA erhalten wurden, die Ergebnisse für Tumorzellen ergänzen. Allerdings müssen diese Ergebnisse in klinischen Studien validiert werden, bevor sie für personalisierte Behandlungsstrategien verwendet werden können.Despite advanced treatment options, the recurrence rate in ovarian carcinoma is approximately 75%. One of the major problems is the resistance to platinum-based chemotherapy in about 15-20% of cases which can only be recognized retrospectively. Thus, a very bad prognosis is attributed to ovarian cancer and it is, therefore, of great interest to develop innovative, blood-based biomarker concepts, which can provide information about prognosis and response during the course of therapy.
In this thesis, circulating tumor cells in blood samples and disseminated tumor cells in bone marrow as well as circulating DNA and microRNAs were evaluated as potential biomarkers in primary ovarian cancer patients before surgery and after platinum-based chemotherapy. Establishing a fourfold immunofluorescence staining method for the detection of LIN-28pos and/or SOX-2pos tumor cells with stem cell character in the bone marrow, the presence of these cells could be demonstrated before and after chemotherapy. Both, epithelial and non-epithelial tumor stem cells were detected suggesting that some of these cells were in Epithelial-Mesenchymal-Transition, while epithelial tumor cells with stem cell characteristics did not undergo any transformation or lost their mesenchymal character. The mesenchymal phenotype was also confirmed by studies on circulating tumor cells, representing the most frequently found phenotype which increased up to 20% under therapy. Interestingly, a PI3K/Twistpos phenotype developed under therapy that was not identified before therapy. In addition to mesenchymal and stem cell characteristics of the circulating tumor cells, the presence and persistence of more resistant, ERCC1pos circulating tumor cells could also be demonstrated. The presence of these cells correlated with a shortened progression-free survival, overall survival and clinical platinum resistance. By including ERCC1 as an additional marker on circulating tumor cells, the detection rate could be increased up to 15% before and after therapy. Thus, tumor cells with stem cell characteristics in Epithelial-Mesenchymal-Transition and resistant populations seem to play a role with regard to poor outcome of our ovarian cancer patients. Additional therapeutic strategies could target signalling pathways of the tumor stem cells, e.g. the PI3K/AKT signalling pathway. In addition to studies on circulating and disseminated tumor cells, the analyses of circulating tumor DNA as well as microRNAs is discussed to be a more convenient tool to detect minimal residual disease and monitor disease under the given therapy.
In this thesis, a sensitive and reproducible method for the Next-Generation-Sequencing-based analysis of circulating microRNA in human plasma comparing 15 platinum-sensitive and 15 platinum-resistant cases was established. In this case, 102 potentially new miRNAs were detected, of which at least 22 expressed in the half of the samples. The ten most microRNAs expressing both platinum-sensitive and platinum-resistant samples were: hsa-miR-128-3p, hsa-miR-99a-5p, hsa-let-7i-5p, hsa-miR-148a-3p, hsa-miR-129-5p, hsa-miR-381-3p, hsa-miR-9-3p, hsa-miR-9-5p, hsa-miR-433-3p, hsa-let-7b-5p. Up to now, comparing the microRNA signature of platinum-sensitive and platinum-resistant patients, no statistical differences were detected.
In a sub project of this thesis, the methylation status of RASSF-1A in tumors, neighbouring tumor-free tissue and in corresponding plasma samples using real-time methylation-specific PCR and the semi-quantitative methylation-sensitive high-resolution melting analysis were investigated. Briefly, RASSF-1A promoter was observed in ctDNA and found highly methylated in primary tumors, and at lower percentages in the adjacent morphologically tumor cell-free tissues. We reported for the first time that RASSF-1A promoter methylation provided significant prognostic information in high grade serous ovarian cancer patients.
In conclusion, using the so-called "liquid biopsy", including tumor cells as well as circulating DNA and miRNAs, seem to be attractive for estimating prognosis and monitoring ovarian cancer. In this regard, results obtained for circulating DNA and microRNAs might complement results obtained for tumor cells. However, these results have to be validated in clinical trials before using them for personalized treatment strategies