Hochschulschriftenserver der TH Wildau
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Hinge-initiated Primer-dependent Amplification of Nucleic Acids (HIP) – A New Versatile Isothermal Amplification Method
No full textThe growing demand for cost-effective nucleic acid detection assays leads to an increasing number of different isothermal amplification reaction methods. However, all of the most efficient methods suffer from highly complex assay conditions due to the use of complicated primer sets and/or auxiliary enzymes. The present study describes the application of a new linker moiety that can be incorporated between a primer and a secondary target binding site which can act both as a block to polymerase extension as well as a hinge for refolding. This novel “hinge-primer” approach results in an efficient regeneration of the primer binding site and thus improves the strand-displacement and amplification process under isothermal conditions. Our investigations revealed that the reaction with forward and reverse hinge-primer including an abasic site is very efficient. The assay complexity can be reduced by combining the hinge-primer with a corresponding linear primer. Furthermore, the reaction speed can be increased by reducing the length of the amplified target sequence. We tested the sensitivity down to 104 copies and found a linear correlation between reaction time and input copy number. Our approach overcomes the usually cumbersome primer-design and extends the range of isothermal amplification methods using a polymerase with strand-displacement activity
Ideal radiation source for plasma spectroscopy generated by laser ablation
No full textLaboratory plasmas inherently exhibit temperature and density gradients leading to complex investigations. We show that plasmas generated by laser ablation can constitute a robust exception to this. Supported by emission features not observed with other sources, we achieve plasmas of various compositions which are both uniform and in local thermodynamic equilibrium. These properties characterize an ideal radiation source opening multiple perspectives in plasma spectroscopy. The finding also constitutes a breakthrough in the analytical field as fast analyses of complex materials become possible
Planbarer Umgang mit der außerplanmäßigen Instandhaltung von Eisenbahnfahrzeugen - Paradoxon oder Chance?
No full textWettbewerb prägt den liberalisierten Eisenbahnmarkt in Europa und macht unternehmerisches Denken und Handeln der Eisenbahnverkehrsunternehmen im Fern-, Nah- und Güterverkehr erforderlich. Dabei ist der Umgang mit der Fahrzeuginstandhaltung ein wichtiger Erfolgsfaktor. Der vorliegende Artikel fokussiert sich auf die außerplanmäßige Instandhaltung und beschreibt die methodische Herleitung eines mathematischen Modells um den Schädigungszustand, also den Grad der Schädigung einer Flotte von Eisenbahnfahrzeugen, in eine valide Korrelation mit vorhandenen betrieblichen Ressourcen zu bringen. Diese Wechselbeziehung wird in eine allgemeingültige Kennzahl, dem Schadindex überführt und mittels eines geeigneten Prognosemodells in seinem zeitlichen Verlauf vorhersagbar dargestellt. Die Prognose berücksichtigt auch die Möglichkeit zur iterativen Anpassung der betrieblichen Ressourcen. So kann beispielsweise das zukünftige Schädigungsverhalten einer Eisenbahnfahrzeugflotte in Abhängigkeit einer veränderten Fahrzeugzahl oder einer Umstellung der Mitarbeiterbesetztzeiten in den Instandhaltungswerken simuliert werden. Mit einer systematischen Anwendung des Schadindex erhalten Eisenbahnverkehrsunternehmen mehr Handlungsspielräume zur Verfolgung ihrer strategischen und wirtschaftlichen Ziele. Aus einem Reagieren auf unerwartete Fahrzeugausfälle, wird ein Agieren bereits im Vorfeld dieser Ausfälle
Digitales Entwickeln am Beispiel der Engineering-Cloud
No full textDie Entwicklungsabteilungen der Automobilbranche müssen sich heutzutage großen Herausforderungen stellen. In Zeiten von enormen Kosten- und Zeitdruck gilt es Gesamtsysteme, Baugruppen oder Einzelkomponenten wie z. B. Airbags, Rückfahrkameras, Türschloss- oder Sitzsysteme möglichst ressourcenschonend und effizient zu entwickeln bzw. zu optimieren. Hinzu kommen Faktoren wie Leistungsfähigkeit, Energieeffizienz, Qualität, Zuverlässigkeit und positive Umwelteigenschaften, die über den Erfolg eines Produkts entscheiden. Damit Ingenieure diesen Anforderungen gerecht werden können, müssen leistungsstarke Ressourcen und Infrastruktur bereitstehen, die auf einer agilen IT-Struktur basieren
Gott denken – für einen Naturwissenschaftler denkbar?
No full textDieser Beitrag enthält einige Neuerungen in der wissenschaftlichen Auseinandersetzung zwischen naturwissenschaftlicher Erkenntnis, philosophischem Anspruch und mathematischen Möglichkeiten des Existenzbeweises einer gottähnlichen Entität (nach Gödel: God-like being). Nach ausführlicher Diskussion des Ausbleibens der Notwendigkeit einer göttlichen Existenz in der Evolution und des parallel dazu entstehenden Bedürfnisses der Soziologien nach Transzendenz werden die Begriffe Materie, Geist und Denken von verschiedenen philosophischen Ansätzen her beleuchtet, um dann in einem mathematischen Konstrukt einen Gottesgedanken zu formulieren. Aufbauend auf dem Gödel'schen Gottesbeweis von 1970, veröffentlicht 1987 und bewiesen 2013, wird eine weitere Eigenschaft dieser Entität, nämlich die Unendlich-Dimensionalität, mit Hilfe der Topologie gezeigt. Letzterer Beweis ist neu und bisher unveröffentlicht.This article presents new findings regarding the discussion in science, philosophy and mathematics regarding the proof of the existence of God. The author looks at the theory of evolution and finds no relevance of the existence of God in this area. This is not the case in cultural evolution, as human societies express the wish to address transcendence. The items matter, spirit, and thought are discussed in philosophical terms with the aim of finding a mathematical construct that formulates the idea of God. Drawing on the proof of the existence of God developed by Kurt Gödel in 1970, published in 1987, and finally proven in 2013, this article presents a new predicate of God’s entity, the dimension of infinity, in terms of the mathematical field of topology. This proof is new and has not yet been published. The result is mirrored in theological theorems and philosophical views
Subjektiver oder objektiver Gefahrenbegriff, »Gefahrenverdacht« und Vorfeldbefugnisse: Dauerbaustellen des Gefahrenabwehrrechts
No full textDer Beitrag vermittelt in Teil I die Grundlagen und die dogmatische Bedeutung des Streits um einen subjektiven oder objektiven Gefahrenbegriff. Teil II bespricht, weshalb der sogenannte Gefahrenverdacht dogmatisch nur schwer in den Griff zu bekommen ist. Er behandelt dann die polizeigesetzlichen Eingriffsbefugnisse, die ausdrücklich einen Gefahrenverdacht genügen lassen (»Tatsachen, die eine Annahme rechtfertigen«). Am Schluss steht eine Diskussion der vorherrschenden Auffassung, auch der gewöhnliche Gefahrentatbestand eröffne Eingriffe schon bei Gefahrenverdacht
Development of graphene process control by industrial optical spectroscopy setup
No full textThe successful integration of graphene into microelectronic devices depends strongly on the availability of fast and nondestructive characterization methods of graphene grown by CVD on large diameter production wafers [1-3] which are in the interest of the semiconductor industry. Here, a high-throughput optical metrology method for measuring the thickness and uniformity of large-area graphene sheets is demonstrated. The method is based on the combination of spectroscopic ellipsometry and normal incidence reflectometry in UV-Vis wavelength range (200-800 nm) with small light spots (~ 30 μm2) realized in wafer optical metrology tool. In the first step graphene layers were transferred on a SiO2/Si substrate in order to determine the optical constants of graphene by the combination of multi-angle ellipsometry and reflectometry. Then these data were used for the development of a process control recipe of CVD graphene on 200 mm Ge(100)/Si(100) wafers. The graphene layer quality was additionally monitored by Raman spectroscopy. Atomic force microscopy measurements were performed for micro topography evaluation. In consequence, a robust recipe for unambiguous thickness monitoring of all components of a multilayer film stack, including graphene, surface residuals or interface layer underneath graphene and surface roughness is developed. Optical monitoring of graphene thickness uniformity over a wafer has shown an excellent long term stability (s=0.004 nm) regardless of the growth of interfacial GeO2 and surface roughness. The sensitivity of the optical identification of graphene during microelectronic processing was evaluated.
This optical metrology technique with combined data collection exhibit a fast and highly precise method allowing one an unambiguous detection of graphene after transferring as well as after the CVD deposition process on a Ge(100)/Si(100) wafer. This approach is well suited for industrial applications due to its repeatability and flexibility
Leishmania infections: Molecular targets and diagnosis
No full textProgress in the diagnosis of leishmaniases depends on the development of effective methods and the discovery of suitable biomarkers. We propose firstly an update classification of Leishmania species and their synonymies. We demonstrate a global map highlighting the geography of known endemic Leishmania species pathogenic to humans. We summarize a complete list of techniques currently in use and discuss their advantages and limitations. The available data highlights the benefits of molecular markers in terms of their sensitivity and specificity to quantify variation from the subgeneric level to species complexes, (sub) species within complexes, and individual populations and infection foci. Each DNA-based detection method is supplied with a comprehensive description of markers and primers and proposal for a classification based on the role of each target and primer in the detection, identification and quantification of leishmaniasis infection. We outline a genome-wide map of genes informative for diagnosis that have been used for Leishmania genotyping. Furthermore, we propose a classification method based on the suitability of well-studied molecular markers for typing the 21 known Leishmania species pathogenic to humans. This can be applied to newly discovered species and to hybrid strains originating from inter-species crosses. Developing more effective and sensitive diagnostic methods and biomarkers is vital for enhancing Leishmania infection control programs
Die Flavin-abhängige Fruktosedehydrogenase und Cytochrom c: Elektronentransfer und Sensorstrategien
No full textDie hier durchgeführten Untersuchungen ermöglichen ein besseres Verständnis der Elektronentransferprozesse zwischen der Flavin-abhängigen Fruktosedehydrogenase (FDH) und dem Redoxprotein Cytochrom c (Cyt c). Dies liefert im Hinblick auf sensorische Anwendungen wichtige Erkenntnisse für vorteilhafte Sensorarchitekturen und deren Messbedingungen. Es wurden zwei unterschiedliche pH-Optima für die Redoxreaktion der beiden Proteine untereinander entdeckt. Die Reaktion wurde im Weiteren mit Elektroden kombiniert und so eine Fruktose-abhängige Stromantwort detektiert. Darüber hinaus konnten definierte dreidimensionale Sensorarchitekturen der beiden Proteine, mit Hilfe von DNA als zusätzlichen biologischen Baustein erzeugt und für die Sensorik genutzt werden.With regard to sensor application, flavin-dependent fructose dehydrogenase (FDH) and the redox protein cytochrome c (cyt c) were examined for a better understanding of electron transfer (ET) pathways. First, two different pH optima could be determined for the reaction of both proteins. A fructose-dependent signal can be achieved on a cyt c electrode with adsorbed FDH as well as with the enzyme in solution. Furthermore, fructose sensors could be produced using a defined arrangement of cyt c and FDH by the layer-by-layer technique with DNA as a second building block
Szenenanalyse und Unterscheidung der Skelette mehrerer Menschen in digitalen Bildern mit Graphentheorie durch eine k-kürzeste-disjunkte-Wege-Suche
No full textDas Erkennen von Personen auf Fotos und in Videos geschieht in aktuellen Klassifizierungsverfahren durch die Zuordnung eines Köperteils zu jedem Pixel. Anschließend werden die gefundenen Körperteile zu Skeletten zusammengefasst. Im Falle mehrerer abgebildeter Personen ergibt sich das Problem der Zuordnung der Körperteile zu den verschiedenen Skeletten. Es wurde in dieser Arbeit ein auf dem Suurballe-Algorithmus basierendes graphentheoretisches Verfahren entwickelt, das diese Aufgabe löst. Aufbauend auf im Wesentlichen abstandsabhängigen Kantengewichten wird eine k-kürzeste-disjunkte-Wege-Suche durchgeführt. Unter Einbezug von möglicherweise fehlenden Körperteilen durch Unsichtbar-Knoten und automatisches Aussortieren zu viel gefundener Körperteile werden so die k-optimalen Skelette gefunden. Die Methode wurde an idealisierten computergenerierten Bildern mit einer Trefferquote von 100 % gefundener Personen getestet. Ein Test mit realen Bilddaten lieferte eine Trefferquote von 71,7 %.Recognition of humans on photos and in videos is done per current classification procedures by assigning a body part to each pixel. The body parts thus allocated are subsequently ordered into skeletons. In the case the images indicate that multiple humans are present, the problem arises of assigning the body parts to different skeletons. A Suurballe algorithm-based method developed by us solves this task. By mainly relying on distance-related edge weights, a k shortest disjoint paths search is performed. Accounting for possibly missing body parts by invisible-nodes and automatically sorting out redundant body parts, the optimal k skeletons are found. The method was tested with computer-generated data, yielding a rate of 100 % persons detected. A test with real-world images yielded a recall ratio of 71.7 %