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Entwicklung einer ganzheitlichen Verfahrenssystematik bei der Qualifizierung neuer Werkstoffe für das Laser-Sintern am Beispiel Polypropylen
No full textDem Laser-Sintern von Kunststoffen wird als additives Fertigungsverfahren auf Grund seiner guten Materialeigenschaften sowie der Einhaltung der geometrischen Produkteigenschaften
hohes Potential bei der Serienproduktion zugesprochen. Allerdings wird dieser Trend zum Rapid Manufacturing derzeit unter anderem durch die mangelnde Bauteilreproduzierbarkeit und die eingeschränkt nutzbaren Werkstoffe limitiert.
Ausgehend von dem Bedarf, die Materialpalette im Laser-Sinterbereich an die Marktbedürfnisse anzupassen, wird das Werkstoffspektrum durch die prozessseitige Qualifizierung und
Optimierung um den Werkstoff Polypropylen erweitert. Darüber hinaus wird das typisch transversal isotrope Werkstoffverhalten zur zukünftigen Vorhersage der mechanischen Bauteileigenschaften durch ein Materialmodell mittels Finite-Elemente-Methode abgebildet.
Durch die Konzipierung und programmtechnische Umsetzung einer neuen Belichtungsstrategie sowie die Findung und Evaluierung nachgelagerter Prozesse zur Nachbehandlung lasergesinteter Bauteile werden definierte Qualitätsmerkmale wie die geometrischen Produktspezifikationen zielgerichtet optimiert.Within the additive manufacturing technologies, the laser-sintering process offers both exceptionally good material and geometrical product properties, and is therefore considered for series production. However, from the present point of view this trend towards rapid manufacturing is limited, among other things, by the lacking product replicability and the restricted usability of materials.
Based on the requirement to be adjusted to general market conditions, the range of materials of laser-sintering processes is enhanced by the material polypropylene. In order to process the material, statistical planning of experiments is used to qualify and optimize part properties. In addition, the transversal isotropic material behavior of laser-sintered parts is modeled with the finite element method (FEM) to predict the mechanical properties. Subsequent experiments will deal with the optimization of defined quality characteristics. In detail, a new exposure strategy is being conceived and implemented. Furthermore follow-up treatments are found and evaluated to improve laser-sintered surface quality
Gene signature identification as prognostic factors for multimodality treatment in patients with stage III non small cell lung cancer
No full textIn der hier vorgelegten Untersuchung zur Messung der Expression von Genen der DNA-Reparatur und deren möglichen prognostischen Bedeutung für die multimodale Behandlung von Patienten mit lokal-fortgeschrittenen Nicht-kleinzelligen Lungenkarzinomen konnten wir anhand von mRNA-Expressionsprofilen von BRCA1, RAP80 und 53BP1 sowie gezielter Kombination dieser Marker untereinander eine signifikante Aufteilung eines prospektiv, relativ homogen behandelten Patientenkollektivs vornehmen.
Analysiert wurde prätherapeutisches Biopsiematerial im Wesentlichen aus mediastinalen Lymphknotenmetastasen und in seltenen Fällen aus Primärtumorgewebe. Als wichtigste Befunde ergaben sich Zusammenhänge 1) zwischen der mRNA-Expression von BRCA1 und der histologischen Subgruppe, dem progressionfreien Überleben („progression-free survival“, PFS) und dem Gesamtüberleben („overal survival“, OS), 2) zwischen der mRNA-Expression von 53BP1 und dem PFS sowie dem OS bei den Nicht-Adenokarzinompatienten, 3) zwischen der kombinierten Messung von BRCA1 und RAP80 und dem PFS in der Gesamtgruppe sowie dem OS bei den Nicht-Adenokarzinompatienten, und 4) zwischen der gemeinsamen Messung von BRCA1 und 53BP1 und dem PFS sowie OS bei allen eingeschlossenen Patienten.
Bei der klinischen Bewertung der Zusammenhänge zwischen der Expressionshöhe dieser DNA-Reparaturgene und der Prognose der Patienten muss die Komplexität der multimodalen Behandlung mittels Induktionschemotherapie aus Cisplatin und Paclitaxel, einer simultanen Chemostrahlentherapie basierend auf Cisplatin und Vinorelbin mit oder ohne definitive Operation berücksichtigt werden.
Um zu überprüfen, ob diese Marker tatsächlich zur Therapiesteuerung und -individualisierung genutzt werden können, ist eine Integration in zukünftige prospektive Studien erforderlich
Analysis of neutrophil G´granulocytes in experimental head and neck cancer development and progression
No full textDie Rolle von Neutrophilen im Zusammenhang mit Krebserkrankungen fand in der Tumorimmunologie
lange Zeit wenig Beachtung und wird erst seit einigen Jahren intensiv bearbeitet. In Kopf-Hals-Tumor (KHT)-Patienten mit fortgeschrittenem Tumorstadium konnten vorherige Studien in unserer Gruppe zeigen, dass eine starke Infiltration des Tumorgewebes mit einer schlechten Überlebensrate assoziiert ist. Daraufhin wurden in vitro Untersuchungen durchgeführt, welche zeigten, dass humane Neutrophile in Anwesenheit von tumoralen Faktoren einen tumorfördernden Phänotyp annehmen. Weiterhin sind in der Literatur einige experimentelle Tumorsysteme beschrieben, welche eine tumorfördernde Veränderung von Neutrophilen beschreiben. Untersuchungen zur Rolle von Neutrophilen in murinen KHT Modellen liegen bisher nicht vor. Aus diesem Grund war es ein Hauptziel des ersten Teils der vorliegenden Arbeit, Neutrophile (CD11b+Ly-6G+) in murinen KHT Modellen zu charakterisieren und deren Rolle in Bezug auf die Progression des experimentellen Tumors zu identifizieren. Als zentrale Methode diente hierfür die antiköpervermittelte Depletion von Ly-6G+ Zellen, welche im weiteren Verlauf der Arbeit näher auf ihre Effektivität in unterschiedlichen Geweben untersucht wurde. Weiterhin wurde der Einfluss der Tumorpräsenz auf die Effektivität der antikörpervermittelten Depletion analysiert. In einer abschließenden Pilotstudie sollte außerdem eine potentielle Funktion des neutrophilenspezifischen Proteins Ly-6G, das nur in der Maus vorkommt, im Kontext der Funktion von Neutrophilen in der Interaktion mit Tumoren untersucht werden.
Initiale Untersuchungen der vorliegenden Arbeit deuten auf eine Interaktion von Tumorzellen und Neutrophilen hin, welche zu einer tumorprogressionsabhängigen Expansion von CD11b+Ly-6G+ Zellen in der Peripherie (Blut und Milz) führte. Orthotop transplantierte Tumoren lösten in diesem Zusammenhang eine stärkere Expansion als subkutane Tumoren aus. Diese Beobachtungen deckten sich mit Daten aus vorherigen Studien in KHT Patienten. Weiterhin konnte demonstriert werden, dass die Lokalisation im Tumor zu einer weiteren Aktivierung der CD11b+Ly-6G+ Zellen führte und dass dies die Expression eines tumorfördernden Genexpressionsprofils zur Folge hatte. Dieses war charakterisiert durch immunsuppressive Gene wie Arg1 und iNOS und Gefäßversorgung förderndes VEGF und beinhaltete außerdem verschiedene Cytokine, die weitere Immunzellen anlocken können. Im weiteren Verlauf konnte durch antikörpervermittelte Depletion der Neutrophilen eine zentrale Funktion in der Entstehungsphase der transplantierten Tumoren festgestellt werden, während bereits etablierte Tumoren weniger stark von der Unterstützung durch CD11b+Ly-6G+ Zellen abhingen. Auf
funktioneller Ebene wurden durch die gezeigten Experimente verschiedene Mechanismen zur neutrophilenvermittelten
Tumorentstehung nahegelegt, wobei sowohl die Regulation von T Zellen als auch eine eher strukturelle Unterstützung des Gewebeumbaus und der Gefäßversorgung eine Rolle spielten.
Im nächsten Schritt wurde die antikörpervermittelte Depletion von Ly-6G+ Zellen in einem der KHT Modelle näher betrachtet. Hierbei konnte die Depletion im peripheren Blut in verschiedene Stadien eingeteilt werden. Eine vollständige Depletion wurde während der ersten Behandlungswoche beobachtet und obwohl die Antikörperdosierung fortlaufend aufrechterhalten wurde, kam es nach circa zehn Tagen zu einem Wiederauftreten von Ly-6G+ Zellen. Während der vollständigen Depletion im Blut wurde außerdem eine depletionsresistente Population von lebendigen Ly-6G+ Zellen im Tumorgewebe sowie in der Milz und im Knochenmark identifiziert. Weiterhin wurde die vollständige Depletionsphase durch die Gegenwart eines Tumors weiter verkürzt. In diesem Zusammenhang konnte eine verstärkte extramedulläre Granulopoese festgestellt werden, die zu einer Ansammlung von Neutrophilen führte, welche einen unreifen Phänotyp aufwiesen und weiterhin durch eine hohe Expression von immunmodulierenden Molekülen charakterisiert waren.
Im letzten Teil wurde gezeigt, dass die Migration von CD11b+Ly-6G+ Zellen in das Tumorgewebe nicht von der Expression des Moleküls Ly-6G auf der Zelloberfläche abhängt. Trotzdem konnte ein gesteigertes Tumorwachstum in Ly-6G-/- Tieren beobachtet werden. Im Rahmen dieser Studie war es nicht möglich einen zugrundeliegenden Mechanismus zu identifizieren.
Zusammenfassend konnte in der vorliegenden Arbeit erstmalig gezeigt werden, dass eine Auswahl von murinen KHT Modellen Charakteristika der humanen Erkrankung im Hinblick auf eine Interaktion von Tumor und Neutrophilen widerspiegelt. Das beschriebene Modell kann für weiterführende funktionelle Analysen tumorassoziierter Neutrophiler sowie zur Testung möglicher therapeutischer Interventionen genutzt werden. Depletionsexperimente deuteten darauf hin, dass besonders die frühe Tumorprogression in diesen Modellen stark durch CD11b+Ly-6G+ Zellen beeinflusst wird indem diese die antitumorale Funktion von T Zellen einschränken und außerdem zur Etablierung einer lokalen Nische für die Tumoretablierung beitragen. Während der anschließenden Tumorprogression expandieren Ly-6G+ Zellen in Blut, Milz und im Tumorgewebe und weisen dabei gewebespezifisch veränderte Funktionen auf, welche mit distinkten Genexpressionsmustern einhergehen. Eine Analyse der CD11b+Ly-6G+ Zell Funktionen in diesen späteren Phasen der Tumorprogression ist mittels Antikörperbehandlung durch deren Wiedererscheinen unter Depletionsdruck, welches durch depletionsresistente Zellen und verstärkte extramedulläre Granulopoese induziert wird, nur limitiert möglich. Diese Charakteristika des Depletionsverlaufes unterstreichen die zwingende Notwendigkeit einer peniblen Überwachung der Depletion und implizieren, dass negative Ergebnisse in murinen Krebsmodellen zur funktionellen Rolle von Neutrophilen oder MDSCs besonders vorsichtig interpretiert werden müssen.In contrast to other cells of the immune system, the role of neutrophils in cancer has only started to emerge in the last decades. Previous studies of our group showed that high infiltration of neutrophil granulocytes in head and neck cancer (HNC) tissues correlated with poor survival of patients with advanced disease. Further in vitro studies indicated that human neutrophils are manipulated by tumor cells to acquire a protumoral phenotype. Neutrophil manipulation by experimental tumors was also described for a variety of tumor types in murine models but HNC models were not yet tested in this respect. Therefore, at first, this study addressed the effect of murine experimental HNC on CD11b+Ly-6G+ cells in the tumor bearing host and, secondly, the role of these cells in HNC progression. A central method for these analyses was the antibody mediated depletion of Ly-6G+ cells. In this regard the efficacy of depletion in different organs of the host and the impact of tumor burden on depletion efficacy were analyzed. Finally, a pilot study in the last part concentrated on a potential role of the murine neutrophil specific molecule Ly-6G for CD11b+Ly-6G+ cell function during neutrophil-tumor interaction.
In the transplantable HNC models presented herein, tumors induced accumulation of CD11b+Ly-6G+ cells in the periphery (blood and spleen). Tumors transplanted to an orthotopic site were superior to subcutaneous tumors in this respect. This accumulation correlated with tumor progression in line with observations in HNC patients. Infiltration into the tumor tissue further activated Ly-6G+ cells and induced a protumoral gene expression pattern including increased expression of immunosuppressive Arg1 and iNOS, proangiogenic VEGF and a cytokine pattern that was distinct from splenic Ly-6G+ cells.
Using antibody mediated depletion, CD11b+Ly-6G+ cells were found to be mainly implicated in HNC cell seeding and establishment of a tumor while the presence of neutrophils did not further promote advanced tumor progression. The experiments suggested that neutrophils promoted tumor establishment by different mechanisms involving the regulation of T cell functions as well as by providing
structural support and inducing angiogenesis.
A detailed characterization of antibodymediated neutrophil depletion (using Gr-1 aswell as Ly-6G antibodies) revealed that the depletion in the peripheral blood could be divided into an initial one week complete depletion phase, which was followed by the reappearance of Ly-6G+ cells (rebound phase) despite continued antibody treatment. A depletion resistant pool of viable neutrophils resided in the tumor tissue, spleen and bone marrow during complete peripheral blood depletion. Reappearance of neutrophils during the rebound phase was accompanied by enhanced extramedullary
granulopoiesis and occurred faster in tumor bearing mice than in naive mice. Reappearing CD11b+Ly-6G+ cells displayed an immature phenotype and strongly expressed immunoregulatory molecules.
In the last part, comparison of neutrophils from Ly-6G+/- and Ly-6G-/- mice suggested that the molecule Ly-6G is not involved in neutrophil-to-tumor migration. Nevertheless, enhanced HNC progression was observed in Ly-6G-/- mice. The underlying mechanism remains to be determined in future studies.
In summary, the presented HNC models were shown to possess characteristics of the human disease in terms of tumor-neutrophil interactions. Therefore, further functional analysis as well as therapeutic interventions involving neutrophil functions could be carried out in these models. Depletion experiments showed that CD11b+Ly-6G+ cells strongly promote early phases of tumor growth in this model, most likely by influencing antitumor activity of T cells and by modulation of the recipient tissue niche. During tumor progression, Ly-6G+ cells expand in the blood, spleen, bone marrow and tumor and display tissue specific alterations in function and gene expression. Analysis of Ly-6G+ cells in later phases of tumor growth is limited by the rapid re-appearance of these cells despite continuous treatment with depleting antibodies which is mediated by enhanced extramedullary granulopoiesis and by the presence of viable, migratory, depletion resistant cells in bone marrow, spleen and tumor.
This transient, short-term nature of Ly-6G+ cell depletion in the periphery and the continuous presence of tissue resident depletion resistant cells emphasize the need for careful monitoring and cautious interpretation of negative results in murine models of tumor-neutrophil or tumor-myeloid derived suppressor cell interaction
Vorhersage von kardiovaskulären Ereignissen mittels nicht-invasiver Diagnostik bei HIV-infizierten Patienten - eine Auswertung der HIV-HEART Studie
No full textDie Lebenserwartung HIV–infizierter Patienten ist dank der antiretroviralen Therapie gestiegen und führt wie bei der Normalbevölkerung zu einer erhöhten Rate an kardiovaskulären Erkrankungen. Wir untersuchten, ob sich kardiovaskuläre Ereignisse bei HIV-infizierten Patienten mithilfe nicht-invasiver Diagnostik vorhersehen lassen, welche Voraussetzung für regelmäßige Vorsorgeuntersuchungen darstellen würden. Ausgewertet wurden die Baseline- und 5-Jahres-Follow-Up Daten der prospektiven HIV-HEART-Studie mit 851 Patienten.
Im 5-Jahres-Follow-Up verteilten sich 91 kardiovaskuläre Ereignisse auf 61 Patienten. Die patientenbezogene Ereignisrate betrug 10,7 % in fünf Jahren. Mit einem kardiovaskulären Ereignis häufiger assoziiert waren Raucher (65,7 % vs. 51,7 %, p=0,022), Diabetiker (11,5 % vs. 4,4 %, p=0,015), eine Hyperurikämie (41 % vs. 21,5 %, p 40 J) sowie eine frühzeitige Optimierung der Risikofaktoren ist sinnvoll
Kardioprotektion durch herzferne Konditionierung – speziesübergreifende humorale Übertragung eines protektiven Stimulus von einem Schwein als Donor auf ein isoliert perfundiertes Rattenherz als Bioassay
No full textDie herzferne Konditionierung (engl. Remote Ischemic PreConditioning, RIPC) reduziert in allen bislang getesteten Spezies, inklusive dem Menschen, die Infarktgröße nach myokardialer Ischämie mit nachfolgender Reperfusion, dem klassischen Szenario des akuten Herzinfarkts. Das RIPC Manöver wird durch mehrere kurze Episoden von Ischämie/Reperfusion an einem herzfernen Organ oder einer Extremität ausgelöst und der schützende Stimulus wird humoral auf das Herz übertragen.
Im Tierexperiment wurde an anästhesierten Schweinen ein RIPC Manöver (4 mal je 5 min Ischämie / 5 min Reperfusion am Hinterlauf) durchgeführt und der Schutz anhand der Infarktgrößenreduktion nach myokardialer Ischämie/Reperfusion verifiziert. Ein Placebo Manöver diente als Kontrolle. Zur Untersuchung des humoral übertragbaren Schutzfaktors wurde den Schweinen nach dem RIPC Manöver, bzw. dem Placebo Manöver, Blut entnommen und daraus das Plasma separiert. Zur Charakterisierung des möglicherweise im Plasma enthaltenen Schutzfaktors, wurde ein Bioassay basierend auf einem isoliert perfundierten Rattenherz nach Langendorff etabliert. Das Plasma wurde dazu dem Perfusionspuffer des isolierten Rattenherzens zugemischt.
Es konnte gezeigt werden, dass das nach einem RIPC Manöver dem Schwein entnommenen Plasma die Infarktgröße nach Ischämie/Reperfusion im Rattenherz reduziert. Nach Placebo entnommenes Plasma hatte keinen Einfluss. In einem innovativen Ansatz wurde danach nicht der schützende Faktor an sich, sondern die im Bioassay am Zielorgan Rattenherz ausgelöste kardioprotektive Signaltransduktion untersucht. Der Fokus lag dabei auf den für ihre Beteiligung an der Kardioprotektion im Rattenherz bekannten Signalkaskaden Reperfusion Injury Salvage Kinase (RISK) und Survivor Activating Factor Enhancement (SAFE). Durch Einsatz von spezifischen Signalweginhibitoren und nachgeschalteter Western Blot Analyse von Myokardproben wurde eine Beteiligung dieser Signalkaskaden am Schutz gegen Infarzierung untersucht.
Nach Infarktgrößenreduktion durch RIPC Plasma am Rattenherz waren die Proteinkinase B (AKT) und die extrazellulär regulierte Kinase (ERK1/2), die zentralen RISK Komponenten, und der Signal Transducer and Activator of Transcription 3 (STAT3), als zentrales Element der SAFE Kaskade, vermehrt phosphoryliert. Nach Blockade der erhöhten Phosphorylierung von AKT und ERK1/2 oder STAT3 durch spezifische Signalweginhibitoren war auch die Infarktgrößenreduktion aufgehoben. Die durch RIPC Plasma induzierte RISK und SAFE Aktivierung ist deshalb kausal an der Infarktgrößenreduktion im isoliert perfundierten Rattenherz des Bioassay beteiligt. Es konnte gezeigt werden, dass durch ein RIPC Manöver ein bislang noch nicht genau bekannter Faktor freigesetzt wird, der im Myokard kardioprotektive Signalkaskaden aktiviert. Der hier etablierte Bioassay ist eine Möglichkeit humoral transferierbare kardioprotektive Faktoren weiter zu untersuchen und zu charakterisieren
The impact of traumatic events, shattered assumptions, and existential frustration on sense of coherence, social support, and personal, social, and structural ressources.
No full textIn einer Querschnittstudie wurden 46 Patienten mit einer gesicherten PTBS Diagnose und komorbiden Störungen mit zwei Kontrollgruppen (Psychotherapeuten, n=56; Blutspender, n=56) verglichen. Untersucht wurde der Einfluß verschiedener Traumaklassen auf die Grundannahmen über das Selbst und Weltverständnis, die existentielle Frustration, Kohärenzsinn, soziale Unterstützung, personale, soziale und strukturelle Ressourcen sowie die posttraumatische wie allgemeine Symptomatik. Erstmals wird eine differenzierte Beschreibung der Erschütterung der Grundannahmen in Abhängigkeit von der Art des Traumas ermöglicht (sexuelle und physische Gewalt, non-man-made-disasters und Tod einer wichtigen Bezugsperson). Art und Stärke der Traumatisierung sind mit spezifischen Ressourcen- und Symptommustern (insbesondere Dissoziation, Übererregung und Psychotizismus) verbunden. Die Opfer sexueller Gewalt zeigen dabei die geringste Ressourcenausstattung und die stärkste Symptombelastung, gefolgt von den Opfern physischer Gewalt und den beiden non-intentionalen Traumagruppen. Abschließend erfolgt eine Diskussion des wissenschaftlichen und psychotherapeutischen Nutzens der Ergebnisse unter Berücksichtigung der Einschränkungen einer Querschnittuntersuchung.A cross-sectional-study compared 46 patients with a PTSD diagnosis and comorbide disorders with two groups of contols (psychotherapists, n=56, blood donators, n=56). The aim was the examination of the impact of different traumatic events on world of assumptions, existential frustration (i.e. lack of meaning), sense of coherence, social support, personal, social, and structural ressources, and posttraumatic and other symptoms. For the first time an exact description of "shattered assumptions" becomes avalilable due to the nature of the traumatic event (sexual, physical assault, non-man-made-disasters, and death of a close relative). Nature and strength of traumatization are associated with specific clusters od ressources and symptoms (especially dissociation, hyperarousal, and psychotizism). Victims of sexual violence show lowest levels of ressources and highest symptom pressure, followed by victims of physical violence and both non-intentional traumagroups. Scientific and therapeutical utilizations are discussed within the limitations of a cross-sectional study
an analysis of technical service work in the German machine building industry
No full textSeit einiger Zeit ist im Verarbeitenden Gewerbe eine Neuausrichtung des Dienstleistungsgeschäftes zu beobachten. Dabei verändern sich nicht nur Leistungsangebote, sondern es kommt auch zu Veränderungen in den Anforderungs- und Kompetenzprofilen der Mitarbeiter, welche die Dienstleistung im Kundenkontakt erbringen. In diesem Zusammenhang gewinnen Kompetenzen an Bedeutung, die aus der Besonderheit der Dienstleistungssituation resultieren. Allerdings ist unklar, was unter dienstleistungsspezifischen Kompetenzen zu verstehen ist und inwiefern diese Kompetenzen erfolgskritisch sind. Auf Basis einer empirischen Analyse im deutschen Maschinen- und Anlagebau wird untersucht, in welchem Zusammenhang dienstleistungsspezifische Kompetenzen von Servicetechnikern mit Erfolgsfaktoren des operativen Dienstleistungsgeschäftes stehen. Aus einer dienstleistungstheoretischen Betrachtung und der damit einhergehenden dienstleistungsspezifischen Modellierung der Konstrukte und Kausalzusammenhänge ergeben sich zugleich neue Perspektiven auf den Kompetenzbegriff, wie er im personalwirtschaftlichen Bereich Verwendung findetIn recent years the manufacturing industry is facing a strategic realignment of its service business. Within this process one can observe new service products and offerings but also new service related competencies emerging at the frontline work in direct contact with customers. However, service specific competencies often remain fuzzy and mostly it is unclear if the service success is influenced by service related competencies of the service staff. Based on an empirical analysis in the German machine building industry the study focusses on the influence of service specific competencies of service technicians on critical success factors of the operational service business. Since the construct modelling as well as the development of hypothesis is mainly based on service theory, the analytical approach offers a new understanding of employee related competencies combining organisational and individual perspectives
Low-carbon indicator system – Sino: Bewertung für umweltfreundliche Stadtentwicklungsstufen in China
No full textClimate change is affecting human society in different aspects, thus attracting global focus. With over half of the global population now living in urban areas, cities will face great challenges as they are hotspots for disaster and climate risks and major contributors to greenhouse gas (GHG) emissions. However, as a highly artificial system, urban development depends on human decisions to a large extent. It is possible to minimize the influence through reasonable development strategies. The previous concept and endeavor of sustainable cities likely need to be adjusted according to climate change. China and other emerging countries are experiencing a rapid urbanization, industrialization and modernization process that will result in a significant increase in economic development and urban construction in the future decades. In this process, if the urban development follows the traditional pattern, once they are built, cities will be locked in an energy- and carbon-intensive development model over a considerable period of time. Low-carbon city development will ensure that the process is more resilient to potential climate crisis and at the same time prevent aggravation of the ongoing climate change. Therefore, there is an urgent need to develop an appropriate evaluation framework of low-carbon city development levels in China.
German Federal Ministry of Education and Research (BMBF) launched the “Cooperative Project Shanghai: Integrated Approaches towards a Sustainable and Energy-Efficient Urban Development – Urban Form, Mobility, Housing and Living” in 2008 and entrusted the Institute of City Planning and Urban Design at the University of Duisburg-Essen to develop a tool “Low Carbon Index (LCI®)” to evaluate the energy-efficiency and CO2 emissions of urban areas, which has been tested in the Shanghai Hongqiao Low Carbon Business Center project. This evaluation tool is intuitive and understandable, and provides a new consideration for the study of low-carbon city evaluation, but improvements are still needed in terms of practice guidance, operability, flexibility, etc. Under this background, the aim of the thesis is to develop a low-carbon city evaluation system for Chinese cities based on the experience of LCI®, in order to provide standards and guidance for low-carbon city development in China.
Firstly, the connotation and definition of the low-carbon city was taken from a review of the theory and its background. Based on the review of existing research achievements, the low-carbon city is defined as a city that strives to reduce its GHG emissions and increase its carbon sinks, while simultaneously adapting to the anticipated climate change impacts. This definition suggests that climate mitigation and adaptation are two key points of low-carbon city development with the same significance, and identifies these both as the main basis of low-carbon city evaluation.
Secondly, six key climate-related urban sectors of “urban design”, “transport”, “energy”, “building”, “water”, and “municipal solid waste” were identified and their significance in low-carbon city evaluation, carbon emission contribution, climate risk, and climate mitigation and adaptation strategies were studied in depth. Action in these six sectors could substantially improve the level of low-carbon development in a city, thus, it indicates the orientation of low-carbon city evaluation.
Thirdly, an evaluation framework of low-carbon city development level – Low-Carbon Indicator System – Sino (LCISS) is constructed. It consists of three parts: “indicator list”, “evaluation checklist and report”, and “development guideline”. “Indicator list” is the evaluation tool, which is a comprehensive indicator system constructed through coupling three urban planning scales with the six key urban sectors. It is organized as a three-level hierarchic structure that contains 6 first-class indicators, 17 second-class indicators, and 54 third-class indicators. All indicators of this system are selected by using Theoretical Analysis method and Delphi method, and the weight of the indicators is determined by Delphi method and Analytic Hierarchy Process (AHP) method. “Evaluation checklist and report” is the evaluation result as well as a systematic review of the situation of a city’s low-carbon development level. “Development guideline” is an action plan that describes where improvement is needed in the future. The feature of LCISS is that it could help cities to evaluate the process and status of their low-carbon development, to identify where inefficiencies occur as well as where action is needed, to assess the potential for improvement, and to formulate an action plan, so as to advance the low-carbon development in a more efficient way.
Finally, the evaluation framework of Low-Carbon Indicator System – Sino was tested using the Sino-Singapore Tianjin Eco-City (SSTEC) project as an example. The evaluation results showed that SSTEC has advantages in low-carbon development at all three urban planning scales, but there is still room for improvement in several sectors, such as traffic management, building certification, flood control, and waste recycling regulations. The results of this evaluation conform with the actual development situation of SSTEC.
It is expected that this thesis will be of practical value for the low-carbon city evaluation process.Der Klimawandel gewinnt zunehmend weltweite Aufmerksamkeit; denn er beeinflusst die Gesellschaft in vielfältiger Weise. Über die Hälfte der Weltbevölkerung lebt heute in Großstädten. Daher werden diese großen Herausforderungen zu bewältigen haben; denn sie werden sowohl Brennpunkte für Klimakatastrophen und –risiken als auch die Hauptverursacher der Treibhausgasemissionen sein. Stadtentwicklung ist ein hochkomplexes künstliches System, das hauptsächlich von menschlichen Entscheidungen abhängig ist. Insofern können vernünftige Entwicklungsstrategien Katastrophen und Risiken minimiert werden. Bisherige Konzepte und Bemühungen zukunftsfähiger Städte müssen dem Klimawandel entsprechend angepasst werden. China und andere Schwellenländer erleben gerade einen rapiden Urbanisierungs-, Industrialisierungs- und Modernisierungsprozess, der in einem bedeutenden Anstieg von Bauprojekten und wirtschaftlicher Entwicklung in den kommenden Jahrzehnten münden wird. Wenn die Stadtentwicklung dem bisherigen Muster folgt, werden die Städte, sobald sie gebaut sind, über einen beträchtlichen Zeitraum in einem energie- und kohleabhängigen Entwicklungsmodell stecken bleiben.
Umweltfreundliche Stadtentwicklung garantiert eine belastbarere Entwicklung im Angesicht einer potentiellen Klimakrise und beugt gleichzeitig einer Verschärfung des andauernden Klimawandels vor. Daher ist es dringend notwendig, angemessene Bewertungsmaßstäbe für umweltfreundliche Entwicklungsstufen in China zu entwickeln.
Das deutsche Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) startete 2008 das „Cooperative Project Shanghai: Integrated Approaches towards a Sustainable and Energy-Efficient Urban Development – Urban Form, Mobility, Housing and Living” und beauftragte das Institut für Stadtplanung und Städtebau an der Universität Duisburg-Essen mit der Entwicklung des „Low Carbon Index (LCI®)”, um Energieeffizienz und CO2 Emissionen im städtischen Raum bewerten zu können. Dieser Index wurde bereits im Shanghai Hongqiao Low Carbon Business Center Projekt getestet. Dieses Bewertungsinstrument ist intuitiv und verständlich und stellt eine neue Betrachtungsweise für die Erforschung der Bewertung umweltfreundlicher Städte dar, allerdings sind immer noch Verbesserungen vonnöten, was den Praxisbezug, die Bedienbarkeit und die Flexibilität anlangt. Vor diesem Hintergrund ist das Ziel der Arbeit, ein System für die Bewertung der Umweltfreundlichkeit chinesischer Städte auf der Praxiserfahrung des LCI® zu entwickeln, um Standards und Anleitungen für eine umweltfreundliche Stadtentwicklung in China zur Verfügung stellen zu können.
Zunächst wurden Inhalte und Definition einer umweltfreundlichen Stadt hergeleitet aus der Betrachtung der Theorie und deren Hintergrund. Basierend auf der Auswertung bereits vorhandener Forschungsergebnisse ist die umweltfreundliche Stadt als eine definiert, die sich für eine Reduzierung der Treibhausgas-Emissionen und Anhebung der Kohlenstoffsenken einsetzt, während sie sich gleichzeitig an die erwarteten Auswirkungen des Klimawandels anpasst. Diese Definition unterstellt, dass Klimaschutz und -anpassung zwei elementare Schlüsselaspekte der umweltfreundlichen Stadtentwicklung von gleichrangiger Bedeutung sind, und bestimmt diese beiden auch als Hauptgrundlage für die Bewertung der umweltfreundlichen Stadt.
Zweitens wurden die sechs stadtrelevanten Klimafaktoren Stadtgestaltung, Transport, Energie, Gebäude, Wasser und kommunale Abfälle bestimmt und ihre Bedeutung für die Bewertung der umweltfreundlichen Stadt, den Anteil an Kohlenstoffemissionen, die Klimagefährdung, den Klimaschutz und Anpassungsstrategien ausgiebig untersucht. Ein Handeln in diesen sechs Bereichen könnte erheblich den Grad einer umweltfreundlichen städtischen Entwicklung steigern. Damit werden auch die Richtlinien für eine Bewertung umweltfreundlicher Städte bestimmt.
Drittens wird ein Bewertungsrahmen zur Bemessung der umweltfreundlichen Stadtentwicklung – Low-Carbon Indicator System – Sino (LCISS) geschaffen. Er besteht aus drei Teilen: „indicator list”, „evaluation checklist and report”, und „development guideline”. Die Indikatorenliste ist ein Bewertungsinstrument, welches ein komplexes Indikatorensystem darstellt, das sich zusammensetzt aus der Verbindung von drei urbanen Planungsmaßstäben mit den o.g. sechs Faktoren. Konstruiert ist sie in einem dreistufigen hierarchischen Aufbau, der sechs erstrangige, 17 zweitrangige und 54 drittrangige Indikatoren enthält. Alle Indikatoren dieses Systems werden gewählt, indem die Theoretische Analyse Methode und die Delphi Methode zum Tragen kommen. Die Gewichtung der Indikatoren wird durch die Delphi Methode und die Analytische Hierarchie Prozess (AHP) Methode festgelegt. Bewertung, Checkliste und Bericht („evaluation checklist and report”) meint das Bewertungsergebnis ebenso wie die systematische Erfassung des Entwicklungsstands der gegenwärtigen städtischen Umweltfreundlichkeit. Entwicklungsrichtlinie („development guideline”) bezieht sich auf den Aktionsplan, der beschreibt, wo Verbesserungen nötig sind. Das Leistungsmerkmal des LCISS ist, Städten zeigen zu können, wie man den Prozess und gegenwärtigen Stand einer umweltfreundlichen Entwicklung bewerten, Ineffizienzen herausfinden und Aktionsbedarf, Verbesserungsmöglichkeiten und Aktionspläne ermitteln kann, um die umweltfreundliche Entwicklung effektiver zu gestalten.
Schließlich wurde der Bewertungsrahmen des Low-Carbon Indicator Systems – Sino getestet, indem das Sino-Singapore Tianjin Eco-City (SSTEC) Projekt als Beispiel herangezogen wurde. Die Bewertungsergebnisse zeigten, dass das SSTEC zwar Vorteile in der umweltfreundlichen Entwicklung auf allen drei städtischen Planungsebenen bringt, jedoch immer noch Raum für Verbesserungen in einigen Bereichen da ist, beispielsweise in der Verkehrsplanung, der Gebäudebewertung, dem Hochwasserschutz und den Abfallaufbereitungsverordnungen. Die Ergebnisse dieser Bewertung stimmen mit der aktuellen Entwicklungssituation beim SSTEC überein.
Es wird erwartet, dass diese Arbeit von praktischem Nutzen für einen umweltfreundlichen Stadtentwicklungsprozess ist
Modulation of innate immunity in the pathophysiology of chemotherapy-induced intestinal mucositis
No full textDie intestinale Mukositis ist die häufigste Nebenwirkung unter zytostatischer Chemotherapie. Die Pathogenese ist jedoch im Detail ungeklärt. Die Chemotherapie-induzierte intestinale Mukositis beeinträchtigt erheblich die Morbidität und damit die Lebensqualität der Krebspatienten und ist bisher nur unzureichend behandelbar.
Ziel dieser Arbeit war es, den Einfluss der angeborenen Immunität durch TLR (Toll-like Rezeptor)-Signalwege in der Pathophysiologie der Chemotherapie-vermittelten intestinalen Mukositis in-vitro und in-vivo zu analysieren.
Die Tlr2-Defizienz in Mäusen verursachte eine fulminante Methotrexat (MTX)-induzierte Mukositis bei Modulation des xenobiotischen Metabolismus, insbesondere mit Herunterregulation des Abcb1/Mdr1-kodierten P-gp, im murinen Dünndarm. Die Entwicklung der Mukositis wurde funktionell durch den Md-2/Tlr4-Signalweg getriggert. Es wurde in-vitro und in-vivo gezeigt, dass TLR2 die Expression und die funktionelle Aktivität des P-GP induziert. TLR2-Stimulation durch den spezifischen Liganden Pam3Cys-SK4 x 3HCl (PCSK) führte zum MTX-Efflux via P-GP aus myeloischen Zellen, wodurch die zelluläre Akkumulation und Toxizität von MTX gehemmt wurde. Die bakterielle Diversität des proximalen Jejunums von WT- und TLR2 KO-Mäusen wies keinen signifikanten Unterschied nach MTX-Gabe auf. Mikrobiota-Depletion durch orale Breitbandantibiotika-Behandlung beschleunigte die Progression der Mukositis im Dünndarm von WT-Mäusen, welche mit einem P-gp-Verlust in der intestinalen Mukosa einherging. Orale Supplementierung mit einem spezifischen Tlr2-Liganden in Abx-behandelten WT-Mäusen während der Chemotherapie führte zu einer signifikanten Reduktion der Morbidität bei verringertem genotoxischem Schaden, welcher mit dem Erhalt der P-gp-Expression in mononukleären Zellen der Lamina Propria in der Dünndarm-Mukosa korrelierte. Ex-vivo-Versuche bestätigten mechanistisch, dass die Aktivierung des Tlr2-Signalweges bei Mdr1a-Defizienz nicht vor MTX-induzierter Apoptose schützt.
Zusammenfassend erbringt die vorliegende Arbeit den ersten Nachweis, dass TLR2 als ein zentraler Regulator der xenobiotischen Abwehr via P-GP wirkt. Zukünftig könnte die Aktivierung von TLR2 durch PCSK potenziell bei Krebs-Patienten therapeutisch eingesetzt werden, um die Toxizität der Chemotherapie-induzierten Mukositis abzumildern. Weiterhin muss untersucht werden, ob und inwieweit andere TLR den xenobiotischen Metabolismus und assoziierte Signalwege in der intestinalen Mukosa-Barriere modulieren.Intestinal mucositis is the most common side effect of chemotherapy, but the pathogenesis remains to be delineated in detail. Chemotherapy-induced intestinal mucositis impairs morbidity and quality of life of cancer patients and is so far only inadequately treatable.
The aim of this study was to investigate the role of innate immunity via Toll-like receptor (TLR) signaling pathways in the pathogenesis of chemotherapy-induced intestinal mucositis in-vivo and in-vitro.
Deletion of Tlr2 in mice resulted in severe methotrexate (MTX)-induced mucositis in the small intestine with significant gene alterations in xenobiotic metabolism, in particular with decreased expression of Abcb1/Mdr1-encoded P-gp. Mechanistically, aberrant Md-2/Tlr4 signaling accelerated development of mucositis in the context of Tlr2 deficiency. Expression and functional activity of P GP was significant induced by TLR2 in-vitro and in-vivo. Stimulation of TLR2 with Pam3Cys-SK4 x 3HCl (PCSK) induced cellular efflux of MTX out of myeloid cells, thus reducing drug accumulation and toxicity. Studies of commensal composition in the proximal jejunum showed no significant differences between WT and TLR2 KO mice after MTX administration. Depletion of gut microbiota by oral broad-spectrum antibiotics exacerbated progression of small intestinal mucositis in WT mice which correlated with loss of P-gp in the lamina propria. However, supplementation of the TLR2 agonist PCSK suppressed enhanced genotoxicity in antibiotic-treated WT mice under chemotherapy which was associated with preservation of P-gp expression in lamina propria mononuclear cells. In contrast, Tlr2 stimulation failed to protect Mdr1a-deficient small intestinal tissues against MTX-induced apoptosis ex-vivo.
In conclusion, these results provide first evidence that TLR2 acts as a central regulator of xenobiotic defence via the ABC transporter in the small intestinal mucosa. Future studies will need to test whether TLR2 activation may represent an efficient therapeutic strategy to reduce genotoxicity in cancer patients under chemotherapy. Furthermore, it must be clarified whether other TLRs may modulate xenobiotic metabolism and associated pathways in the intestinal mucosal barrier
Magnetism of ultrathin Fe(001) films on Ir(001) inferred from in-situ 57Fe conversion electron Mössbauer spectroscopy in ultrahigh vacuum
No full textIn dieser Dissertation wurden die magnetischen und strukturellen Eigenschaften von epitaktischen 2, 3 und 4 Monolagen (ML) ultradünnen Fe(001)/Ir(001)-Filmen mittels in-situ 57Fe - Konversionselektronen Mössbauerspektroskopie (CEMS) und in-situ Elektronenbeugung im Ultrahochvakuum (UHV) untersucht. In früheren Literaturberichten konnte an diesem System mittels des magnetooptischen Kerr-Effekts (MOKE) keine Magnetisierung für Schichtdicken unterhalb von 4 ML Fe(001) beobachtet werden. Im Unterschied zum makroskopischen MOKE (Messung der Magnetisierung) ist CEMS eine mikroskopische Methode (Messung der lokalen magnetischen Ordnung), die zu MOKE komplementär ist. Um die mögliche magnetische Ordnung unterhalb der ersten 4 ML Fe in Fe(001)/Ir(001) nachzuweisen, wurden schichtdickenabhängige in-situ CEMS-Messungen unter exzellenten UHV-Bedingungen bei 30 K durchgeführt. Besondere Sorgfalt wurde während der Experimente darauf gelegt, die Adsorption von Restgas-Molekülen auf der freien (unbedeckten) Fe(001)-Filmoberfläche zu minimieren.
Lagenweises pseudomorphes Fe(001)-Wachstum wurde vom Beginn des Fe-Aufdampfens beobachtet. Zum ersten Mal wurde die magnetische Ordnung in unbedeckten 2 und 3 ML ultradünnen Fe(001)/Ir(001)-Filmen bei 30 K experimentell nachgewiesen. Die in-situ gemessenen CEM-Spektren zeigten unzweideutig eine große magnetische Hyperfeinaufspaltung bei 30 K an. Außerdem wurde der mittlere (polare) Spin-Canting-Winkel Theta zwischen den Richtungen des Hyperfeinfeldes BHF (oder Spins) und der Filmnormalen bei Fe(001)-Schichtdicken weniger als 4 ML gemessen. In der Tat, weist Theta für 2 und 3 ML Fe(001)/Ir(001) auf eine starke senkrechte Komponente der Fe-Spinorientierung hin. Hingegen wurde eine vorzugsweise in der Filmebene liegende Fe-Spinorientierung an 4 ML Fe(001)/Ir(001) beobachtet. Diese CEMS-Ergebnisse sind konsistent mit der von De\'ak et al. (Phys. Rev. B. 84 (2011) 224413) theoretisch vorhergesagten helikalen Spinanordnung im Grundzustand von 2 und 4 ML Fe(001)/ Ir(001)-Filmen. Interessanterweise weisen die gemessenen CEM-Spektren klar auf die Existenz zweier unterschiedlicher Fe-Gitterplätze (# 1 und # 2) hin.
Die schichtdickenabhängige magnetische Ordnung in einem 4 ML Fe(001)/Ir(001)-Film wurde mittels in-situ-CEMS im UHV bei 30 K untersucht. Dazu wurde die Position einer 2 ML dicken 57Fe-Sondenschicht innerhalb der insgesamt 4 ML Fe-Schicht relativ zum Ir(001)-Substrat variiert. Es wurde gefunden, dass der Fe-Platz # 1 ein höheres Vorkommen an der Fe/Ir - Grenzfläche besitzt als im Rest des Films. Das Gegenteil gilt für den Fe-Platz # 2, der hauptsächlich in der Mitte und an der Oberfläche des 4 ML dicken Fe(001)/Ir(001) Films vorhanden ist. Die letzten Beobachtungen unterstützen spektroskopisch das Strukturmodell der Refs.: Martin et al. (Phys. Rev. B 76 (2007) 205418) und Tian et al. (Phys. Rev. B 79 (2009) 024432).In this dissertation, the magnetic and structural properties of epitaxial 2, 3 and 4 monolayer (ML) Fe(001) ultrathin films deposited on a clean Ir(001) substrate were investigated by in-situ 57Fe conversion electron M\"ossbauer spectroscopy (CEMS) and in-situ electron diffraction in ultrahigh vacuum (UHV). In previous literature reports, no magnetization could be detected by the magneto-optical Kerr effect (MOKE) in this system for thicknesses below 4 ML Fe(001). In contrast to MOKE, which is a macroscopic method determining the magnetization, CEMS is a microscopic probe measuring the local magnetic ordering, being complementary to MOKE.
In order to reveal possible magnetic order below the first 4 ML Fe of Fe(001)/Ir(001), thickness-dependent in-situ CEMS measurements were performed under excellent UHV conditions at low temperature (30 K). Special care was taken during the experiments to minimize the adsorption of residual gas molecules on the free (uncovered) Fe(001) film surface.
Layer-by-layer pseudomorphous Fe(001) growth was observed from the beginning of the Fe deposition. For the first time, magnetic order was observed experimentally by in-situ 57Fe CEMS on uncoated 2 and 3 ML Fe(001)/Ir(001) ultrathin films at 30 K. In-situ CEM spectra unambiguously indicate large magnetic hyperfine splitting at 30 K. Moreover, the average (polar) spin canting angle Theta between the directions of the hyperfine field BHF (or spin) and the film normal was measured for Fe(001) thicknesses at and below 4 ML Fe(001). In fact, Theta indicates a strong out-of-plane component of the Fe spin orientation for 2 and 3 ML 57Fe(001)/Ir(001). In contrast, a preferred in-plane Fe spin orientation was observed for 4 ML 57Fe(001)/Ir(001). These CEMS results are consistent with the ground state helical spin configuration in 2 and 4 ML Fe(001)/Ir(001) predicted by De\'ak et al. (Phys. Rev. B 84 (2011) 224413). Interestingly, the CEM spectra clearly indicate the existence of two inequivalent Fe sites (# 1 and # 2).
Low temperature in-situ CEMS under UHV was used to investigate the layer-dependent magnetic ordering in 4 ML Fe(001)/Ir(001) films at 30 K. For this purpose, a 2 ML thick 57Fe(001) probe layer was placed in the 4 ML Fe film at different positions with respect to the Ir(001) substrate. It was found that Fe site # 1 has a higher abundance near the Fe/Ir interface than in the rest of the film. The opposite is valid for Fe site # 2, which is present mainly in the centre and at the surface of the 4 ML thick Fe(001)/Ir(001) film. The latter findings spectroscopically support the structural model of Refs.: Martin et al. (Phys. Rev. B 76 (2007) 205418) und Tian et al. (Phys. Rev. B 79 (2009) 024432)