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Impact of polymorphic microfibers for establishment of neuronal model
No full textThe biological and mechanical environment of cells is better mimicked in 3D compared to 2D cell cultures. However, creating accurate 3D cell culture models particularly for ultra-soft tissues like brain or spinal cord is challenging since the hydrogels that match these properties are mechanically fragile. Therefore, implementing reinforcing structures, such as microfibers, is essential to provide the necessary support. Particularly, fibrous systems are of interest since they offer natural fibrillar structures similar to the extracellular matrix. This study focuses on exploring the interactions between a motor neuron-like cell line and multiple microfiber-morphologies and mechanics. Monitoring cell-microfiber interactions over time we unveiled various dynamic undetected behaviors and interactions happening upon contact depending on the used microfiber properties. These highly defined microfiber fragments were fabricated using multiple processes—electrospinning, Melt Electrowriting, and microfluidic spinning—with properties differing in size, mechanics, and surface chemistry. The excellent control over our microfiber systems enabled the investigation of single parameters in an isolated manner. In addition, we quantified the observed varying movement modes of the monitored cell-microfiber tandems. The study demonstrates the significance of microfiber design for biological applications and establishes methodological foundations for the implementation of customized microfiber systems in the field of biofabrication
Scoping Review on the Effects of Simulation-Based Interventions on Reducing Stigma Toward People with Schizophrenia
No full textIntroduction:
Schizophrenia imposes a significant burden on global public health and is associated with pervasive stigmatization, perpetuating misconceptions of danger and incompetence. This review examines the efficacy of simulation interventions in reducing stigmas associated with schizophrenia and fostering empathy towards affected individuals.
Methods:
A comprehensive literature review spanning from August 2021 to September 2022 identified 14 relevant studies meeting inclusion criteria.
Results:
Analysis revealed a diverse landscape of simulation-based interventions, characterized by variability in methodological rigor, intervention design, and technological modalities. While some studies demonstrated promising outcomes in stigma reduction and empathy enhancement, methodological limitations and inconsistencies underscore the need for cautious interpretation of findings. Furthermore, mixed outcomes in stigma characteristics and empathy development highlight the complexity of intervention effectiveness.
Discussion:
Despite these challenges, simulation interventions, particularly when integrated with additional components, hold potential in mitigating stigmatization and promoting empathy. Future research should prioritize methodological rigor, comprehensive outcome assessment, and tailored intervention strategies to advance the field of stigma reduction in schizophrenia
Comparing virtual reality–based and traditional physical objective structured clinical examination (OSCE) stations for clinical competency assessments: randomized controlled trial
No full textBackground
Objective structured clinical examinations (OSCEs) are a widely recognized and accepted method to assess clinical competencies but are often resource-intensive.
Objective
This study aimed to evaluate the feasibility and effectiveness of a virtual reality (VR)–based station (VRS) compared with a traditional physical station (PHS) in an already established curricular OSCE.
Methods
Fifth-year medical students participated in an OSCE consisting of 10 stations. One of the stations, emergency medicine, was offered in 2 modalities: VRS and PHS. Students were randomly assigned to 1 of the 2 modalities. We used 2 distinct scenarios to prevent content leakage among participants. Student performance and item characteristics were analyzed, comparing the VRS with PHS as well as with 5 other case-based stations. Student perceptions of the VRS were collected through a quantitative and qualitative postexamination online survey, which included a 5-point Likert scale ranging from 1 (minimum) to 5 (maximum), to evaluate the acceptance and usability of the VR system. Organizational and technical feasibility as well as cost-effectiveness were also evaluated.
Results
Following randomization and exclusions of invalid data sets, 57 and 66 participants were assessed for the VRS and PHS, respectively. The feasibility evaluation demonstrated smooth implementation of both VR scenarios (septic and anaphylactic shock) with 93% (53/57) of students using the VR technology without issues. The difficulty levels of the VRS scenarios (septic shock: P=.67; anaphylactic shock: P=.58) were comparable to the average difficulty of all stations (P=.68) and fell within the reference range (0.4-0.8). In contrast, VRS demonstrated above-average values for item discrimination (septic shock: r'=0.40; anaphylactic shock: r'=0.33; overall r'=0.30; with values 0.3 considered good) and discrimination index (septic shock: D=0.25; anaphylactic shock: D=0.26; overall D=0.16, with 0.2-0.3 considered mediocre and <0.2 considered poor). Apart from some hesitancy toward its broader application in future practical assessments (mean 3.07, SD 1.37 for VRS vs mean 3.65, SD 1.18 for PHS; P=.03), there were no other differences in perceptions between VRS and PHS. Thematic analysis highlighted the realistic portrayal of medical emergencies and fair assessment conditions provided by the VRS. Regarding cost-effectiveness, initial development of the VRS can be offset by long-term savings in recurring expenses like standardized patients and consumables.
Conclusions
Integration of the VRS into the current OSCE framework proved feasible both technically and organizationally, even within the strict constraints of short examination phases and schedules. The VRS was accepted and positively received by students across various levels of technological proficiency, including those with no prior VR experience. Notably, the VRS demonstrated comparable or even superior item characteristics, particularly in terms of discrimination power. Although challenges remain, such as technical reliability and some acceptance concerns, VR remains promising in applications of clinical competence assessment
In vitro analysis of cysteine-restriction in the murine model system L929, in the human model system HeLa, as well as in the squamous cell carcinoma cells HNSCC
No full textDas Plattenepithelkarzinom (HNSCC) gehört zur siebthäufigsten Krebsart. Zu den Risikofaktoren zählen Tabakkonsum und hochprozentiger Alkohol. In den letzten Jahrzehnten stieg die Zahl jüngerer HNSCC-Patienten, ohne o.g. Konsumverhalten, ausgelöst durch das Humanen Papillomavirus. Umso wichtiger werden langfristige Präventionsmaßnahmen, Therapieansätze und Nachsorgestrategien. Seit einigen Jahren rückt das Thema der Kalorienrestriktion (CR) in den Vordergrund. Mithilfe der CR wird auf zellulärer Ebene der Low-Energy-Metabolismus (LEM) ausgelöst, in dem sich die Zellen regenerieren und keine Zellteilungen stattfinden. Bei disziplinierter Umsetzung kann malignen Erkrankungen und Alterskrankheiten vorgebeugt werden. Bei kurzzeitiger Anwendung zur Tumorbehandlung werden die stark proliferierenden Zellen anfälliger gegenüber Zytostatika. Der LEM kann auch durch Ausschluss der Aminosäure Methionin erreicht werden. Als essenzielle Aminosäure gibt es für Methionin keinen endogenen Angriffspunkt und es kann nur durch Ernährungsumstellung entzogen werden. Cystein ist metabolisch eng mit Methionin verbunden, kann aber vom menschlichen Körper selbst synthetisiert werden. Die CysR ließe sich daher medikamentös einfacher umsetzen. In dieser Arbeit sollte untersucht werden, ob die CysR den gleichen Metabolismus wie die MetR hervorruft. Es konnte aufgezeigt werden, dass die CysR, ähnlich der MetR, zu einer Proliferationshemmung führt. Mithilfe massenspektrometrischer Analyse konnte jedoch keine Induktion des LEM unter CysR festgestellt werden. Vielmehr kam es zu einem Zellstillstand, der durch ein charakteristisches Metabolom mit Reduktion der schwefelhaltigen Metabolite gekennzeichnet ist. Diese Eigenschaften könnten von großem Interesse für die Tumortherapie sein. Außerdem konnte die antiproliferative Wirkung durch Cystein-Synthase-Inhibitoren auf HNSCC nachgewiesen werden. Auch das potenzielle Kalorienrestriktions Mimetikum Ibuprofen hatte antiproliferative Effekte auf HNSCC. Für Aspirin und Salicylsäure konnten keine Aussagen diesbezüglich getroffen werden. Außerdem zeigte die Analyse der IL8-Sekretion nach Inkubation mit Aspirin, Ibuprofen, MetR und CysR die Heterogenität der HNSCC auf. Dies verdeutlicht, dass sich pauschal keine allgemeingültigen Therapiestrategien anwenden lassen, sondern vielmehr jede Therapie individuell abgestimmt werden muss.Squamous cell carcinoma (HNSCC) is the seventh most common type of cancer. Risk factors include tobacco consumption and drinking alcohol. In recent decades, the number of younger HNSCC patients without the consumption behavior has increased, triggered by the human papillomavirus. This makes long-term preventive measures, therapeutic approaches, and follow-up strategies even more important. In recent years, the topic of calorie restriction (CR) has come to the fore. CR triggers low-energy metabolism (LEM) at the cellular level, in which cells regenerate and no cell division takes place. With disciplined implementation, malignant diseases and age-related diseases can be prevented. With short-term use for tumor treatment, the highly proliferating cells become more susceptible to cytostatic drugs. LEM can also be achieved by excluding the amino acid methionine. As an essential amino acid, methionine has no endogenous target, and it can only be removed through dietary changes. Cysteine is metabolically closely linked to methionine, but can be synthesized by the human body itself. CysR would therefore be easier to target with medication. This study aimed to investigate whether CysR induces the same metabolism as MetR. It was shown that CysR, similar to MetR, leads to proliferation inhibition. However, mass spectrometric analysis did not detect any induction of LEM under CysR. Rather, cell arrest occurred, characterized by a characteristic metabolome with a reduction in sulfur-containing metabolites. These properties could be of great interest for tumor therapy. Furthermore, the antiproliferative effects of cysteine synthase inhibitors on HNSCC were demonstrated. The potential caloric-restriction-mimetic ibuprofen also had antiproliferative effects on HNSCC. No conclusions could be made in this regard for aspirin and salicylic acid. Furthermore, analysis of IL8 secretion after incubation with aspirin, ibuprofen, MetR, and CysR revealed the heterogeneity of HNSCC. This highlights that no universally applicable treatment strategies can be applied, but rather that each treatment must be individually tailored
Artificial intelligence-based quantification of the immune microenvironment in malignant melanoma in transgenic mice with a myeloid cell-specific glucocorticoid receptor knockout
No full textZur Therapie des malignen Melanoms werden in fortgeschrittenen Stadien Immuntherapeutika, wie Immuncheckpoint-Inhibitoren, und zielgerichtete Therapeutika, wie BRAF- und MEK-Inhibitoren, eingesetzt. Problematisch ist hierbei eine primäre oder sekundäre Therapieresistenz, die zu einem Tumorprogress führt. Tumorassoziierte Makrophagen (TAM) sind die häufigste Form intratumoraler Immunzellen und besonders M2-Makrophagen sind an der Ausbildung eines antiinflammatorischen Tumormikromilieus beteiligt, das ein Tumorwachstum begünstigt. Eine Aktivierung des Glukokortikoid-Rezeptors in TAM begünstigt die Polarisierung der TAM zum M2-Typ und fördert so das Tumorwachstum.
In der vorliegenden Studie wurden mithilfe künstlicher Intelligenz Immun-fluoreszenzaufnahmen ganzer muriner Melanomschnitte ausgewertet, um die Rolle des Glukokortikoid-Rezeptors in TAM in einem murinen Melanommodell mit und ohne Anti-PD-1-Therapie zu untersuchen. Hierbei wurden intratumorale Makrophagen, T-Zellen, Blutgefäße und die Proliferationsaktivität analysiert.
Durch den Knockout des Glukokortikoid-Rezeptors in TAM zeigte sich ohne Anti-PD-1-Therapie eine Abnahme der Anzahl intratumoraler Makrophagen, sowie eine kleinere Zellgröße der Makrophagen in transgenen Mäusen insgesamt. Ein erhöhter Anteil der zytotoxischen T-Zellen von allen T-Zellen konnte bei Knockout des Glukokortikoid-Rezeptors in TAM unter Therapie gezeigt werden. Eine veränderte Anzahl an Blutgefäßen oder eine signifikante Abnahme der Proliferationsaktivität konnte nicht aufgezeigt werden. Hingegen wurde unter Anti-PD-1-Therapie eine veränderte Verteilung der Blutgefäße zum Tumorzentrum hin nachgewiesen.
Insgesamt weist diese Studie darauf hin, dass Effekte der Glukokortikoide in TAM einen Einfluss auf das Tumorwachstum und sein Tumormikromilieu haben. Zusätzlich wurde aufgezeigt, dass mithilfe künstlicher Intelligenz Immunfluoreszenzfärbungen ganzer Tumorschnitte ausgewertet werden können.In the treatment of malignant melanoma immunotherapeutic agents such as immune checkpoint inhibitors and targeted therapies including BRAF and MEK inhibitors are used in advanced stages. A major challenge is primary or secondary therapy resistance, which leads to tumor progression. Tumor-associated macrophages (TAM) are the most abundant intratumoral immune cell type and in particular M2 macrophages contribute to the development of an anti-inflammatory tumor microenvironment that promotes tumor growth. Activation of the glucocorticoid receptor in TAM promotes polarization toward the M2 phenotype and thereby facilitates tumor progression.
In this study, artificial intelligence was used to analyze immunofluorescence images of whole murine melanoma sections to investigate the role of the glucocorticoid receptor in TAM in a murine melanoma model, with and without anti-PD-1 therapy. Intratumoral macrophages, T cells, blood vessels and proliferative activity were analysed.
In the absence of anti-PD-1 therapy the knockout of the glucocorticoid receptor in TAM led to a reduction in the number of intratumoral macrophages and a decrease in macrophage cell size in transgenic mice overall. Under therapy, an increased proportion of cytotoxic T cells among all T cells was observed in mice with glucocorticoid receptor knockout in TAM. No significant changes in the number of blood vessels or in proliferative activity were detected. However, anti-PD-1 therapy resulted in a redistribution of blood vessels toward the tumor center.
Overall, this study indicates that glucocorticoid effects in TAM influence tumor growth and the tumor microenvironment. Additionally, it demonstrates that artificial intelligence can be used to analyze immunofluorescence staining of whole tumor sections
Landscape Fires and Their Induced Emissions in West Africa
No full textLandscape fires, both natural and human-induced, shape ecosystems and significantly influence atmospheric conditions. Africa experiences about 70% of global landscape fires, impacting ecosystem dynamics, air quality, and atmospheric trace gases. However, accurately quantifying burned areas (BA) and emissions remains challenging. Global fire emission inventories based on MODIS data often underestimate BA by missing small fires, leading to uncertainties in emission estimates. This study used VIIRS surface reflectance and active fire data to enhance BA detection and emissions estimation in sub-Saharan Africa, with a focus on West Africa. BA mapping was conducted using Google Earth Engine to develop a 250 m resolution product, VIIRS-BA, which was validated with Sentinel-2 Burned Area Reference Database (BARD). VIIRS-BA showed significant improvements, identifying substantially more BA compared to global MODIS-based products and aligning closely with high-resolution datasets like FireCCISFD20. Notably, VIIRS-BA reduced omission errors by 40–50% in savanna ecosystems, where fire detection is particularly challenging. Emission inventories were developed using a fire radiative power (FRP)-based method to estimate trace gas and aerosol emissions. VIIRS-based inventories revealed significantly higher emissions than MODIS-based counterparts, with improved correlation to field data from the FIREX-AQ project. Small fires (<125 ha), often missed by global products, contributed 63–80% of SSA's total BA. The study underscores the value of VIIRS data and Google Earth Engine in improving fire monitoring, emission estimates, and understanding fire dynamics. These findings support climate services, fire management, and land use policies, aiding initiatives like WASCAL to mitigate fire impacts effectively.Landschaftsbrände, sowohl natürlichen als auch menschlichen Ursprungs, prägen Ökosysteme und beeinflussen die atmosphärischen Bedingungen erheblich. Etwa 70 % der weltweiten Landschaftsbrände treten in Afrika auf und wirken sich auf die Dynamik der Ökosysteme, die Luftqualität und die Konzentration atmosphärischer Spurengase aus. Die genaue Quantifizierung der verbrannten Flächen (Burned Areas, BA) und Emissionen bleibt jedoch eine Herausforderung. Globale Emissionsinventare, die auf MODIS-Daten basieren, unterschätzen häufig die BA, da kleine Brände übersehen werden, was zu Unsicherheiten bei den Emissionsschätzungen führt. Diese Studie nutzte VIIRS-Oberflächenreflexions- und aktive Feuerdaten, um die BA-Erfassung und die Emissionsschätzung in Afrika südlich der Sahara mit einem Fokus auf Westafrika zu verbessern. Die BA-Kartierung wurde mit Google Earth Engine durchgeführt, um ein Produkt mit einer Auflösung von 250 m (VIIRS-BA) zu entwickeln, das mit der Sentinel-2 Burned Area Reference Database (BARD) validiert wurde. VIIRS-BA zeigte erhebliche Verbesserungen und identifizierte deutlich mehr BA im Vergleich zu globalen MODIS-basierten Produkten. Es stimmte eng mit hochauflösenden Datensätzen wie FireCCISFD20 überein und reduzierte die Auslassungsfehler (OE) in Savannenökosystemen, wo die Erfassung schwierig ist, um 40–50 %. Emissionsinventare wurden mit einer Methode basierend auf der Feuerstrahlungsleistung (FRP) entwickelt, um Emissionen von Spurengasen und Aerosolen zu schätzen. VIIRS-basierte Inventare zeigten im Vergleich zu MODIS-basierten höhere Emissionen und eine bessere Korrelation mit Felddaten des FIREX-AQ-Projekts. Kleine Brände (<125 ha), die oft von globalen Produkten übersehen werden, trugen 63–80 % zur Gesamt-BA in SSA bei. Die Studie unterstreicht den Wert von VIIRS-Daten und Google Earth Engine zur Verbesserung der Feuermonitoring- und Emissionsschätzungen sowie des Verständnisses der Branddynamik. Diese Ergebnisse unterstützen Klimadienste, das Feuermanagement und Landnutzungspolitiken
Advantages of model-based iterative reconstruction over hybrid iterative reconstruction in terms of automated coronary artery segmentation, diagnostic accuracy, interobserver agreement and plaque composition analysis in coronary artery CTA compared to catheter coronary angiography
No full textDie iterative modell-basierte Rekonstruktion (IMR) ist eine Weiterentwicklung der hybriden iterativen Rekonstruktion (HIR). Verschiedene Studien hatten die überlegene Bildqualität der HIR im Vergleich zum Standard-Rekonstruktionsverfahren „gefilterte Rückprojektion“ (FBP) belegt. Wir haben gezeigt, dass KHK-Diagnostik mittels cCTA bei Verwendung des neueren IMR-Algorithmus nochmals eine signifikant bessere Bildqualität als die HIR liefert. Dies ist auf eine weiter verbesserte Unterdrückung des Bildrauschens mit deutlich schärferen Konturen und folglich präziseren Messwerten zurückzuführen. In dieser ersten Studie, in der iterative Rekonstruktionsverfahren mit dem Referenzstandard „Herzkatheteruntersuchung“ (ICA) verglichen wurden, zeigte sich insbesondere bei den Patienten, die aufgrund ihrer Konstitution bei der cCTA eine höhere Strahlendosis erhalten, eine signifikant bessere diagnostische Genauigkeit mit IMR als mit HIR, was auf die geringere Anzahl falsch positiver Ergebnisse zurückzuführen ist. Diese Erkenntnis ist für die klinische Praxis bei cCTA-Untersuchungen gerade von adipösen Patienten von großer Bedeutung. Darüber hinaus zeigt die IMR eine noch bessere positive Korrelation mit der ICA und eine etwas bessere Interobserver-Übereinstimmung als die HIR. Bei der quantitativen Plaqueanalyse zeigt die IMR eine sehr gute Korrelation zwischen der automatischen und manuellen Auswertung und bietet präzisere Messwerte im Vergleich zur HIR.Iterative model-based reconstruction (IMR) is a further development of hybrid iterative reconstruction (HIR). Various studies had demonstrated the superior image quality of HIR compared to the standard reconstruction method “filtered back projection” (FBP). Our study shows that coronary heart disease diagnostics using cCTA with the newer IMR algorithm again provides significantly better image quality than HIR. This improvement is due to the enhanced suppression of image noise, resulting in significantly sharper contours and more precise measurements. In this study, which compared iterative reconstruction procedures with the reference standard cardiac catheterization (ICA), IMR demonstrated significantly greater diagnostic accuracy than HIR, particularly in patients who received a higher radiation dose during cCTA due to their constitution. This can be attributed to the lower number of false positive results. This finding is of great importance for clinical practice in cCTA examinations, especially in obese patients. In addition, the IMR shows an even better positive correlation with ICA and slightly better interobserver agreement than HIR. In the quantitative plaque analysis, the IMR shows a very good correlation between the automatic and manual evaluations and provides more precise measurements than HIR
Entwicklung eines geschlossenen Lebenszyklus für Lithium-Ionen-Batterien: Innovative Kathoden und direkte Recyclingprozesse
No full textThis thesis investigates the influence of process conditions on Lithium Nickel Manganese Cobalt Oxide (NMC) cathode active materials within a closed life cycle framework, focusing on fully aqueous manufacturing and direct recycling. Chapter 3.1 examines a phosphate-based surface coating for NMC, which allows the use of water-soluble binders, enhancing recyclability by enabling easy binder re-dissolution in water. Coated NMC demonstrates improved electrochemical performance compared to uncoated samples, making aqueous processes a viable alternative to traditional NMP methods. In Chapter 3.2, the impact of varying water ratios during manufacturing and recycling is explored. Maintaining low water ratios minimizes harmful surface reactions, preserving material integrity, while higher ratios (1:3 and above) reach an equilibrium, leading to acceptable performance. Chapter 3.3 emphasizes the importance of controlling parameters such as pH, aluminum foil presence, and heat treatment in direct recycling. Avoiding conditions causing aluminum corrosion is crucial for maintaining electrochemical performance. Adjusting pH with H₃PO₄ effectively mitigates corrosion, and preventing aluminum-water contact is also recommended. Chapter 3.4 introduces porous carbon structures for high-loading, aqueous-processed cathodes, enhancing adhesion and cycling stability. Chapter 3.5 shows loadings of up to 18.0 mAh/cm² over 950 cycles, with scalable roll-to-roll manufacturing processes indicating strong potential for large-scale production. This thesis provides key insights into optimizing NMC cathode processes, advancing sustainability in battery technology.In dieser Arbeit wird der Einfluss der Prozessbedingungen auf aktive Lithium-Nickel-Mangan-Kobalt-Oxid (NMC)-Kathodenmaterialien im Rahmen eines geschlossenen Lebenszyklus untersucht, wobei der Schwerpunkt auf der vollständig wässrigen Herstellung und dem direkten Recycling liegt. In Kapitel 3.1 wird eine Oberflächenbeschichtung auf Phosphatbasis für NMC untersucht, die die Verwendung von wasserlöslichen Bindern ermöglicht, was die Recyclingfähigkeit verbessert, da sich die Binder leicht in Wasser auflösen lassen. Beschichtetes NMC zeigt im Vergleich zu unbeschichteten Proben eine verbesserte elektrochemische Leistung, was wässrige Verfahren zu einer praktikablen Alternative zu herkömmlichen NMP-basierten Herstellung macht. In Kapitel 3.2 werden die Auswirkungen unterschiedlicher Wasserverhältnisse während der Herstellung und des Recyclings untersucht. Die Beibehaltung eines niedrigen Wasserverhältnisses minimiert schädliche Oberflächenreaktionen und bewahrt die Integrität des Materials, während höhere Verhältnisse (1:3 und höher) ein Gleichgewicht erreichen, das zu einer akzeptablen Leistung führt. Kapitel 3.3 unterstreicht die Bedeutung der Kontrolle von Parametern wie pH-Wert, Vorhandensein von Aluminiumfolie und Wärmebehandlung beim direkten Recycling. Die Vermeidung von Bedingungen, die Aluminiumkorrosion verursachen, ist für die Aufrechterhaltung der elektrochemischen Leistung entscheidend. Die Einstellung des pH-Werts mit H₃PO₄ mildert die Korrosion wirksam, und es wird empfohlen, den Kontakt zwischen Aluminium und Wasser zu verhindern. In Kapitel 3.4 werden poröse Kohlenstoffstrukturen für hochbeladene, wässrig verarbeitete Kathoden vorgestellt, die die Haftung und die Zyklenstabilität verbessern. Kapitel 3.5 zeigt Beladungen von bis zu 18,0 mAh/cm² über 950 Zyklen, wobei skalierbare Rolle-zu-Rolle-Fertigungsprozesse auf ein großes Potenzial für eine großtechnische Produktion hinweisen. Diese Arbeit liefert wichtige Einblicke in die Optimierung von NMC-Kathodenprozessen und bringt die Nachhaltigkeit in der Batterietechnologie voran
Expansion of the application spectrum of the photocatalyst 4CzIPN through targeted functionalization
No full textBasierend auf einem clickbaren Derivat des Photokatalysators 4CzIPN wurde eine Reihe an funktionalisierten Photokatalysatoren über die Kupfer(I)-katalysierte Azid Alkin Cycloadditionsreaktion dargestellt und auf ihre photophysikalischen Eigenschaften untersucht. Dabei wurde gezeigt, dass elektronische und sterische Einflüsse der verknüpften Liganden zu einer Veränderung der photophysikalischen und Redoxeigenschaften führen können. Außerdem wurde ein bifunktioneller Katalysator aus dem Alkin-funktionalisierten 4CzIPN-Derivat und einem clickbaren Organokatalysator dargestellt. Die katalytische Aktivität beider Einheiten wurde bestätigt und der bifunktionelle Photo-Organokatalysator wurde erfolgreich in einer synergistischen Reaktion angewendet. Schließlich wurden die Auswirkungen des TICT-Effekts durch die Synthese verschiedener aminoarylfunktionalisierter Derivate von 4CzIPN auf das System untersucht. Dabei wurde gezeigt, dass eine Fixierung der Aminofunktion in einer rigide planaren Struktur und der damit unterdrückte Übergang in einen TICT-Zustand die katalytische Effizienz von aminoarylfunktionalisierten Katalysatoren signifikant verbessert und die außerordentlich hohen Redoxpotentiale dieser Verbindungen im angeregten Zustand nutzbar macht.Based on a clickable derivative of the photocatalyst 4CzIPN, a series of functionalized photocatalysts were prepared via the copper(I)-catalyzed azide alkyne cycloaddition reaction and investigated for their photophysical properties. It was shown that electronic and steric influences of the linked ligands can lead to a change in the photophysical and redox properties. In addition, a bifunctional catalyst consisting of the alkyne-functionalized 4CzIPN derivative and a clickable organocatalyst was presented. The catalytic activity of both units was confirmed and the bifunctional photo-organocatalyst was successfully applied in a synergistic reaction. Finally, the impact of the TICT effect on the system was investigated by synthesizing different aminoaryl-functionalized derivatives of 4CzIPN. It was shown that fixing the amino function in a rigid planar structure and thus suppressing the transition to a TICT state significantly improves the catalytic efficiency of aminoaryl-functionalized catalysts and harnesses the extraordinarily high redox potentials of these compounds in the excited state
Somatostatin receptor-targeted PET/CT for diagnosis and stratification of peptide receptor radionuclide therapy in small cell lung cancer
No full textAuf Grund der schlechten Prognose des kleinzelligen Lungenkarzinoms (SCLC), auch unter moderner und leitliniengerechter Therapie, wird anhaltend nach neuen therapeutischen Angriffspunkten gesucht. Ziel der Arbeit war einerseits die prognostische Aussagekraft der Somatostatin-Rezeptor- (SSTR)-Expression, die in der Positronen-Emissions-Tomographie (PET) mit geeigneten Radiopharmaka quantifizierte wurde, als Bild-Biomarker zu eruieren. Andererseits sollten Patienten mit Hilfe der PET identifiziert werden, die auf Grund ihrer SSTR-Expression für eine Peptid-Rezeptor Radionuklid-Therapie (PRRT) geeignet sind. Darüber hinaus sollte der Behandlungseffekt der PRRT bei diesen Patienten bewertet werden. Methoden: Es wurden 67 Patienten (27 Frauen; Alter 41–80 Jahre) mit fortgeschrittenem SCLC mittels SSTR-gerichteter PET/CT untersucht. Die PET-positive Tumorlast wurde repräsentativ anhand des maximalen standardisierten Uptake-Werts (SUVmax) und des Tumor-zu-Leber-Verhältnisses (T/L) jeweils der intensivsten SCLC Läsion quantifiziert. Die Ergebnisse wurden dann mit dem progressionsfreien (PFS) und dem Gesamtüberleben (OS) korreliert. Ergebnisse: Auf Patientenbasis zeigten 36/67 (53,7%) überwiegend (>50%) SSTR positive SCLC-Läsion [alle Läsionen positiv bei 10/67 (14,9%), mit substanzieller SSTR Expression in >80% der Läsionen in weiteren 8/67 (11,9%)]. Der mediane SUVmax lag bei 8,5 (T/L, 1,12). Die PET-Positivität korrelierte nicht mit PFS oder OS (SUVmax vs PFS, r=0,13 mit p=0,30 und vs. OS, r=0,00 mit p=0,97; T/L vs PFS, r=0,07 mit p=0,58 und vs OS, r=-0,05 mit p=0,70). 18/67 (26,9%) Individuen wurden für eine PRRT als geeignet erachtet, die bei 14/18 Patienten durchgeführt wurde. Die vier Patienten, die nicht therapiert wurden, lehnten weitere Behandlungen bei schlechtem Allgemeinzustand ab (n=2) oder verstarben noch vor Einleitung der Radionuklidtherapie (n=2). Einer der 14 Patienten verstarb wenige Tage nach dem 1. PRRT-Zyklus an behandlungsunabhängigen infektiösen Komplikationen, so dass dieser nicht in die Auswertung für das Therapieansprechen einging. Die PRRT wurde von allen Patienten gut vertragen. Bei der Erfassung des besten Ansprechens auf die Behandlung bei den verbleibenden 13 Probanden wurde bei 5 (38,5%) eine Krankheitskontrolle erreicht [partielles Ansprechen 1/13 (7,7%), 4/13 (30,8%) stabile Erkrankung]. In der Gruppe mit kontrollierter Erkrankung war das PFS 357 und das OS 480 Tage. Schlussfolgerung: Die in vivo erfasste SSTR-Expression ist nicht prädiktiv für das Outcome bei Patienten mit fortgeschrittenem SCLC, dennoch könnte bei rund einem Viertel dieser Patienten die PRRT eine Behandlungsmöglichkeit darstellen.Due to the poor prognosis of small cell lung cancer (SCLC), even under modern and guideline-based therapy, there is a persistent search for new therapeutic targets. The aim of this study was, on the one hand, to evaluate the prognostic significance of somatostatin receptor (SSTR) expression, quantified in positron emission tomography (PET) using appropriate radiopharmaceuticals, as an imaging biomarker. On the other hand, the study sought to identify patients via PET who, based on their SSTR expression, might be suitable candidates for peptide receptor radionuclide therapy (PRRT). Additionally, the therapeutic effect of PRRT in these patients was to be assessed. Methods: A total of 67 patients (27 women; age 41–80 years) with advanced SCLC underwent SSTR-directed PET/CT. The PET-positive tumor burden was quantified using the maximum standardized uptake value (SUVmax) and the tumor-to-liver ratio (T/L) of the most intensely SSTR-avid SCLC lesion. These results were then correlated with progression-free survival (PFS) and overall survival (OS). Results: On a per-patient basis, 36 out of 67 patients (53.7%) showed predominantly (>50%) SSTR-positive SCLC lesions [all lesions positive in 10/67 (14.9%), and substantial SSTR expression in >80% of lesions in an additional 8/67 (11.9%)]. The median SUVmax was 8.5 (T/L ratio: 1.12). PET positivity did not correlate with PFS or OS (SUVmax vs. PFS: r = 0.13, p = 0.30; SUVmax vs. OS: r = 0.00, p = 0.97; T/L vs. PFS: r = 0.07, p = 0.58; T/L vs. OS: r = -0.05, p = 0.70).18 out of 67 individuals (26.9%) were considered eligible for PRRT, which was actually performed in 14 of these 18 patients. Four patients did not undergo therapy due to refusal of further treatment in poor general condition (n = 2) or death prior to initiation of radionuclide therapy (n = 2). One of the 14 patients died a few days after the first PRRT cycle from therapy-unrelated infectious complications and was therefore excluded from the analysis of treatment response. PRRT was well tolerated by all treated patients. Among the remaining 13 patients, disease control was achieved in 5 cases (38.5%) [partial response in 1/13 (7.7%), stable disease in 4/13 (30.8%)]. In the subgroup with disease control, median PFS was 357 days and OS was 480 days. Conclusion: In vivo detected SSTR expression is not predictive of outcome in patients with advanced SCLC. Nevertheless, PRRT may represent a potential therapeutic option for approximately one-quarter of these patients