TY  - THES
A1  - Maier, Luis
T1  - Induced superconductivity in the topological insulator mercury telluride
T1  - Induzierte Supraleitung im topologischen Isolator Quecksilbertellurid
N2  - The combination of a topological insulator (TI) and a superconductor (S), which together
form a TI/S interface, is expected to influence the possible surface states in the
TI. It is of special interest, if the theoretical prediction of zero energy Majorana states
in this system is verifiable. This thesis presents the experimental realization of such
an interface between the TI strained bulk HgTe and the S Nb and studies if the afore
mentioned expectations are met.
As these types of interfaces were produced for the first time the initial step was
to develop a new lithographic process. Optimization of the S deposition technique as
well as the application of cleaning processes allowed for reproducible fabrication of
structures. In parallel the measurement setup was upgraded to be able to execute the
sensitive measurements at low energy. Furthermore several filters have been implemented
into the system to reduce high frequency noise and the magnetic field control
unit was additionally replaced to achieve the needed resolution in the μT range.
Two kinds of basic geometries have been studied: Josephson junctions (JJs) and
superconducting quantum interference devices (SQUIDs). A JJ consists of two Nb contacts
with a small separation on a HgTe layer. These S/TI/S junctions are one of the
most basic structures possible and are studied via transport measurements. The transport
through this geometry is strongly influenced by the behavior at the two S/TI
interfaces. In voltage dependent differential resistance measurements it was possible
to detect multiple Andreev reflections in the JJ, indicating that electrons and holes are
able to traverse the HgTe gap between both interfaces multiple times while keeping
phase coherence. Additionally using BTK theory it was possible to extract the interface
transparency of several junctions. This allowed iterative optimization for the highest
transparency via lithographic improvements at these interfaces. The increased transparency
and thus the increased coupling of the Nb’s superconductivity to the HgTe
results in a deeper penetration of the induced superconductivity into the HgTe. Due
to this strong coupling it was possible to enter the regime, where a supercurrent is
carried through the complete HgTe layer. For the first time the passing of an induced
supercurrent through strained bulk HgTe was achieved and thus opened the area for
detailed studies. The magnetic dependence of the supercurrent in the JJ was recorded,
which is also known as a Fraunhofer pattern. The periodicity of this pattern in magnetic
field compared to the JJ geometry allowed to conclude how the junction depends
on the phase difference between both superconducting contacts. Theoretical calculations
predicted a phase periodicity of 4p instead of 2p, if a TI is used as weak link
material between the contacts, due to the presence of Majorana modes. It could clearly
be shown that despite the usage of a TI the phase still was 2p periodic. By varying
further influencing factors, like number of modes and phase coherence length in the
junction, it might still be possible to reach the 4p regime with bound Majorana states
in the future. A good candidate for further experiments was found in capped HgTe
samples, but here the fabrication process still has to be developed to the same quality
as for the uncapped HgTe samples.
The second type of geometry studied in this thesis was a DC-SQUID, which consists
of two parallel JJs and can also be described as an interference device between two JJs.
The DC-SQUID devices were produced in two configurations: The symmetric SQUID,
where both JJs were identical, and the asymmetric SQUID, where one JJ was not linear,
but instead has a 90° bent. These configurations allow to test, if the predicted
uniformity of the superconducting band gap for induced superconductivity in a TI
is valid. While the phase of the symmetric SQUID is not influenced by the shape of
the band gap, the asymmetric SQUID would be in phase with the symmetric SQUID
in case of an uniform band gap and out of phase if p- or d-wave superconductivity
is dominating the transport, due to the 90° junction. As both devices are measured
one after another, the problem of drift in the coil used to create the magnetic field has
to be overcome in order to decide if the oscillations of both types of SQUIDs are in
phase. With an oscillation period of 0.5 mT and a drift rate in the range of 5.5 μT/h
the measurements on both configurations have to be conducted in a few hours. Only
then the total shift is small enough to compare them with each other. For this to be
possible a novel measurement system based on a real time micro controller was programmed,
which allows a much faster extraction of the critical current of a device. The
measurement times were reduced from days to hours, circumventing the drift problems
and enabling the wanted comparison. After the final system optimizations it has
been shown that the comparison should now be possible. Initial measurements with
the old system hinted that both types of SQUIDs are in phase and thus the expected
uniform band gap is more likely. With all needed optimizations in place it is now up
to the successors of this project to conclusively prove this last point.
This thesis has proven that it is possible to induce superconductivity in strained
bulk HgTe. It has thus realized the most basic sample geometry proposed by Fu and
Kane in 2008 for the appearance of Majorana bound states. Based on this work it is
now possible to further explore induced superconductivity in strained bulk HgTe to
finally reach a regime, where the Majorana states are both stable and detectable.
N2  - Aus theoretischen Betrachtungen geht hervor, dass die Kombination eines topologischen
Isolators (TI) und eines Supraleiters (S) zu einer TI/S Grenzfläche die möglichen
Oberflächenzustände im TI beeinflussen kann. Von besonderem Interesse ist dabei die
Vorhersage der Ausbildung von Majorana Zuständen bei Null-Energie. Diese Arbeit
beschäftigt sich mit der experimentellen Realisierung einer solchen Grenzfläche zwischen
dem TI verspanntes HgTe und dem S Nb und analysiert, ob die oben genannten
Effekte tatsächlich in diesem System auftreten.
Da diese Grenzflächen zum ersten Mal produziert wurden, musste zunächst ein
neuer lithographischer Prozess dafür entwickelt werden. Nach der Optimierung der
Depositionstechnik des S sowie der Anwendung von Reinigungsschritten, war eine
reproduzierbare Fertigung von Probenstrukturen möglich. Parallel dazu wurde das
Messsystem ausgebaut, damit die sensitiven Messungen bei geringer Energie durchgeführt
werden konnten. So wurden mehrere Frequenzfilter eingebaut, um Hochfrequenzrauschen
zu reduzieren und die Magnetfeldsteuerung ersetzt, damit die benötigte
Auflösung im μT Bereich ereicht werden konnte.
Es wurden zwei grundlegende Geometrien untersucht: Josephson Kontakte (engl.
Josephson junctions, JJ) und supraleitende Quanteninterferenzeinheiten (engl. superconducting
quantum interference devices, SQUIDs). Eine JJ besteht aus zwei Nb Kontakten
mit einem kleinen Abstand zueinander, die auf einer HgTe Schicht aufgebracht
werden. Diese S/TI/S Kontakte bilden eine der grundlegendsten Strukturen, die möglich
sind und wurden mit Hilfe von Transportmessungen untersucht. Der Ladungstransport
in dieser Geometrie wird stark durch die beiden S/TI Grenzflächen beeinflusst.
In spannungsabhängigen Messungen des differenziellen Widerstandes konnten
mehrfache Andreev Reflexionen in den JJ nachgewiesen werden, was zeigt, dass
Elektronen und Löcher die HgTe Lücke zwischen beiden Nb Kontakten wiederholt
phasenkoherent überwinden können. Zusätzlich konnte mit Hilfe der BTK Theorie
die Transparenz der Grenzflächen bestimmt werden. Dies erlaubte eine iterative Optimierung
zum Erreichen der höchst möglichen Transparenz durch lithographische Verbesserungen
an den Grenzflächen. Eine verbesserte Transparenz erlaubt eine stärkere
Kopplung der Supraleitung des Nb an das HgTe und somit ein tieferes Eindringen
der induzierten Supraleitung in die HgTe Schicht. Aufgrund der verbesserten Ankopplung
war es möglich, das Regime zu erreichen, in dem ein Suprastrom durch die
HgTe Schicht zwischen den Nb Kontakten getragen werden kann. Erstmals konnte ein
induzierter Suprastrom durch verspanntes HgTe geleitet werden und ermöglichte es,
in diesem Forschungsbereich mit detaillierten Analysen zu beginnen. Es wurde die
magnetische Abhängigkeit des Suprastroms in der JJ aufgenommen, auch bekannt als
Fraunhofer Muster. Die Periodizität dieses Musters im Magnetfeld im Vergleich zur
geometrischen Ausdehnung der JJ erlaubt Rückschlüsse darüber, wie der Suprastrom
der JJ von der Phasendifferenz zwischen beiden supraleitenden Kontakten abhängt.
Theoretische Berechnungen haben vorhergesagt, dass die Periodizität dieser Phasenbeziehung
von ursprünglich 2p auf 4p wechselt, falls ein TI als Material zwischen
den beiden Nb Kontakten verwendet wird, da Majorana Moden auftreten. Es konnte
jedoch klar gezeigt werden, dass trotz Verwendung eines TI die Phasendifferenz
immer noch 2p periodisch war. Durch die Variation weiterer Einflussfaktoren, wie
die Anzahl der möglichen Moden oder die Phasenkohärenzlänge in der JJ könnte es
in Zukunft trotz allem immer noch möglich sein, einen Bereich zu erreichen, in dem
eine 4p Periodizität mit Majorana Zuständen vorliegt. Ein erfolgversprechender Kandidat
für diese Experimente konnte in verspanntem HgTe mit CdHgTe Deckschicht
gefunden werden, jedoch muss der Fabrikationsprozess für diese Material erst noch
entwickelt werden, um in der Lage zu sein, Strukturen zu produzieren, die qualitativ
vergleichbar mit denen ohne Deckschicht sind.
Der zweite Geometrie-Typ, der untersucht wurde, ist ein DC-SQUID, das aus zwei
parallelen JJs besteht und analog auch als Interferometer zweier JJs gesehen werden
kann. Es wurden zwei Arten von DC-SQUIDs produziert: Das symmetrische SQUID,
bestehend aus zwei identischen JJs und das asymmetrische SQUID, bei dem eine JJ
nicht linear aufgebaut ist, sondern beide Nb Kontakte statt dessen einen Winkel von
90° zueinander aufweisen. Diese beiden Arten erlauben es die fehlende Winkelabhängigkeit
der supraleitenden Bandlücke zu überprüfen, die für induzierte Supraleitung
in einem TI prognostiziert wurde. Die Phase des symmetrischen SQUIDs wird nicht
durch die Form der supraleitenden Bandlücke beeinflusst. Daher kann es als Referenz
verwendet werden, um eine eventuelle Phasenverschiebung des asymmetrischen
SQUIDs zu erkennen. Ist keine Phasenverschiebung vorhanden, ist dies eine Bestätigung
der Uniformität der Bandlücke. Falls jedoch eine Phasenverschiebung aufgrund
des 90° Kontaktes auftritt, würde der Transport hauptsächlich durch p- oder d-artige
Supraleitung getragen werden. Da beide SQUIDs nacheinander vermessen werden,
muss sichergestellt werden, dass Drifteffekte in der magnetfelderzeugenden Spule keinen
Einfluss auf den Vergleich haben. Die typische Oszillationsfrequenz der SQUIDs
beträgt 0.5 mT und die Driftrate der Spule liegt im Bereich von 5.5 μT/h. Um einen
aussagekräftigen Vergleich durchführen zu können, müssen die Messungen an beiden
SQUIDs in wenigen Stunden durchgeführt werden, damit der Gesamtdrift klein genug
bleibt. Um diese Messgeschwindigkeit zu erreichen, wurde ein neues Messsystem zur
Aufnahme des kritischen Stroms, basierend auf einem Echtzeit Microcontroller, entwickelt.
Dies reduziert die Zeitskala der benötigten Messungen von Tagen auf Stunden
und erlaubt es so, den gewünschten Vergleich durchzuführen. Nachdem alle Optimierungen
im Messsystem realisiert wurden, konnte gezeigt werden, dass der Vergleich
nun tatsächlich möglich ist. Erste Testmessungen mit dem alten Messsystem legen
nahe, dass das asymmetrische SQUID ein Maximum bei B = 0 T zeigt und somit
die homogene Bandlücke das wahrscheinlichere Resultat ist. Da nun alle messspezifischen
Optimierungen abgeschlossen sind, sollte es den Nachfolgern dieses Projektes
zukünftig möglich sein, die finale Messung durchzuführen.
Diese Arbeit hat gezeigt, dass es möglich ist, Supraleitung in verspanntem HgTe zu
induzieren. Es wurde somit die grundlegendste Probengeometrie realisiert, die von Fu
und Kane in 2008 für das Auftreten von Majorana Zuständen vorgeschlagen wurde.
Ausgehend von dieser Vorarbeit kann nun das Regime der induzierten Supraleitung
in verspanntem HgTe weiter erforscht werden, um schlussendlich in einen Bereich
vorzustoßen, in dem Majorana Zustände zugleich stabil und messbar sind.
KW  - superconductivity
KW  - induced
KW  - mercury
KW  - telluride
KW  - topological
KW  - insulator
KW  - TI
KW  - proximity effect
KW  - josephson junction
KW  - SQUID
KW  - topological insulator
KW  - Quecksilbertellurid
KW  - Topologischer Isolator
KW  - Supraleitung
Y1  - 2015
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-119405
ER  - 
TY  - THES
A1  - Sun, Ping
T1  - Alzheimer`s disease and brain insulin resistance:  The diabetes inducing drug streptozotocin diminishes adult neurogenesis in the rat hippocampus – an in vivo and in vitro study
T1  - Alzheimer-Krankheit und Insulinresistenz im Gehirn: Streptozotocin, das Änderungen im Insulinstoffwechsel hervorruft, reduziert die Neubildung von Neuronen im Hippocampus von adulten Ratten - In vivo- und In vitro-Untersuchungen
N2  - Alzheimer’s disease (AD) is the most prevalent neurodegenerative disease of the brain, which is characterized by a progressive loss of memory and spatial orientation. Only less than 5-10% of AD sufferers are familial cases due to genetic mutations in the amyloid precursor protein (APP) gene or presenilin (PS) 1 and 2 genes. The cause of sporadic AD (sAD) which covers > 95% of AD patients is still unknown. Current research found interactions between aging, diabetes and cognitive decline including dementia in general and in AD in particular. Disturbances of brain glucose uptake, glucose tolerance and utilization and impairment of the insulin/insulin receptor (IR) signaling cascade are thought to be key targets for the development of sAD. 

In the brain of AD patients, neural plasticity is impaired indicated by synaptic and neuronal loss. Adult neurogenesis (AN), the generation of functional neurons in the adult brain, may be able to restore neurological function deficits through the integration of newborn neurons into existing neural networks. The dentate gyrus of the hippocampus is one out of few brain regions where life-long AN exists. However, there is a big controversy in literature regarding the involvement of AN in AD pathology. Most animal studies used transgenic mice based on the Amyloid ß (Aß) hypothesis which primarily act as models for the familial form of AD. Findings from human post mortem AN studies were also inconstistent. In this thesis, we focused on the possible involvement of AN in the pathogenesis of the sporadic form of AD. Streptozotocin intracerebroventricularily (STZ icv) treated rats, which develop an insulin-resistant brain state and learning and memory deficits preceding Aß pathology act as an appropriate animal model for sAD. We used STZ treatment for both parts of my work, for the in vivo and in vitro study.

In the first part of my thesis, my coworkers and I investigated STZ icv treatment effects on different stages of AN in an in vivo approach. Even if STZ icv treatment does not seem to considerably influence stem cell proliferation over a short-term (1 month after STZ icv treatment) as well as in a long-term (3 months after STZ icv treatment) period, it results in significantly less immature and newborn mature neurons 3 months after STZ icv treatment. This reduction detected after 3 months was specific for the septal hippocampus, discussed to be important for spatial learning. Subsequently we performed co-localization studies with antibodies detecting BrdU (applied appr. 27 days before sacrifice) and cell-type specific markers such as NeuN, and GFAP, we found that STZ treatment does not affect the differentiation fate of newly generated cells. Phenotype analysis of BrdU-positive cells in the hilus and molecular layer revealed that some of the BrdU-positive cells are newborn oligodendrocytes but not newborn microglia.

In the second part of my thesis I worked with cultured neural stem cells (NSCs) isolated from the adult rat hippocampus to reveal STZ effects on the proliferation of of NSCs, and on the survival and differentiation of their progeny. Furthermore, this in vitro approach enabled me to study cellular mechanisms underlying the observed impaired neurogenesis in the hippocampus of STZ-treated rats. In contrast to our findings of the STZ icv in vivo study we revealed that STZ supplied with the cell culture medium inhibits the proliferation of NSCs in a dose-dependent and time-dependent manner. Moreover, performing immunofluorescence studies with antibodies detecting cell-type specific markers after triggering NSCs to differentiate, we could show that STZ treatment affects the number of newly generated neurons but not of astrocytes. Analyzing newborn cells starting to differentiate and migrate I was able to demonstrate that STZ has no effect on the migration of newborn cells. Trying to reveal cellular mechanisms underlying the negative influence of STZ on hippocampal AN, we performed qRT-PCR and immunofluorescence staining and thus could show that in NSCs the expression of glucose transporter (GLUT)3 mRNA as well as IR and GLUT3 protein levels are reduced after STZ treatment. Therefore, the inhibition of the proliferation of NSCs may be (at least partially) caused by these two molecules. Interestingly, the effect of STZ on differentiating cells was shown to be different, as IR protein expression was not significantly changed but GLUT3 protein levels were decreased in consequence of STZ treatment. 

In summary, this project delivered further insights into the interrelation between AN the sporadic form of sAD and thus provides a basis of new therapeutic approaches in sAD treatment through intervening AN. Discrepancies between the results of the two parts of my thesis, the in vivo and in vitro part, were certainly caused to a certain extent by the missing microenvironment in the in vitro approach with cultured NSCs.  Future studies e.g. using co-culture systems could at least minimize the effect of a missing natural microenvironment of cultured NSCs, so that the use of an in vitro approach for the investigation of STZ treatment underlying cellular mechanisms can be improved.
N2  - Die Alzheimer-Krankheit (AK) ist die häufigste neurodegenerative Erkrankung weltweit. Nur etwa 5 bis 10% der Betroffenen leiden an der familiären Form, die auf bestimmten Mutationen in einzelnen Genen, wie z.B. dem Amyloid precursor protein (APP)-Gen, zurückzuführen ist. Die Ursache der sporadischen Form der AK  (sAK), die mehr als 95% der Betroffenen ausmacht, ist hingegen noch weitgehend unbekannt. Jüngste Erkenntnisse weisen auf eine Wechselwirkung von hohem Alter, Stoffwechselkrankheiten wie z.B. Diabetes, und kognitiven Defiziten, welche eine Demenz im Allgemeinen und die Alzheimer-Krankheit im Besonderen kennzeichnen, hin. Deshalb werden Störungen in der Glukoseaufnahme, in der Glukosetoleranz, und in der Funktion des Insulin/Insulinrezeptorsignalweges als Schlüsselelemente für die Entstehung einer sAK angesehen.

Die neuronale Plastizität der Gehirne von AK-Patienten ist stark eingeschränkt, was sich vor allem durch den Verlust von Synapsen als auch durch den Verlust ganzer Nervenzellen zeigt. Die adulte Neurogenese (AN), die Neubildung von Neuronen im Gehirn von erwachsenen Individuen, könnte durch den Einbau neu gebildeter Neurone in existierende neuronale Netzwerke eine wichtige Rolle bei der Regenerierung  neurologischer Defizite spielen. Der Gyrus dentatus im Hippocampus ist eine der wenigen Gehirnregionen, in welcher lebenslang AN stattfindet. Jedoch ist noch unklar, ob eine veränderte AN an der Pathogenese der AK beteiligt ist. Es wurden bereits viele Untersuchungen zur AN in Tiermodellen durchgeführt, wobei die überwiegende Anzahl von bisher verwendeten Tiermodellen auf der Amyloid ß-(Aß) Hypothese basieren, und somit primär Modelle für die familiäre AK darstellen. Studien mit humanem post mortem-Gewebe gaben bisher jedoch auch noch keine klaren Hinweise auf die mögliche Bedeutung einer veränderten AN für die AK.

In dieser Thesis sollte die Rolle der AN für die Pathogenese der sAD untersucht werden. Dafür wurden Ratten mit Streptozotocin intracerebroventrikulär (STZ icv) behandelt. Diese so behandelten Ratten gelten als Tiermodell für die sAK, da sie bereits kurze Zeit nach ihrer STZ icv-Behandlung kognitive Defizite zeigen, ihr Gehirn eine Insulin-Resistenz entwickelt, und etwas später dann auch erste Anzeichen einer Aß-Pathologie nachweisbar sind.

Im ersten Teil dieser Arbeit wurde in einem in vivo-Ansatz der mögliche Einfluss einer STZ icv-Behandlung auf die verschiedenen Stadien der AN untersucht. Wir konnten zeigen, dass 1 Monat nach STZ icv-Behandlung weder die Proliferation neuraler Stammzellen (neural stem cells, NSCs) noch die Bildung junger Neurone verändert war, dass aber nach 3 Monaten signifikant weniger junge unreife und auch reife Neurone entstanden sind. Diese reduzierte Anzahl neu gebildeter Neurone konnte nur im septalen Teil des Hippocampus, dem eine bedeutende Rolle beim räumlichen Lernen zugesprochen wird, nachgewiesen werden. Durch eine quantitativ ausgewertete Ko-Lokalisationsstudie mit Antikörpern gegen Bromodesoxyuridin (BrdU) (mehrmalige i.p.-Gabe 27 Tage vor Gewebeentnahme) und zelltyp-spezifischen Markern wie dem Neuronenmarker NeuN und dem Marker für Astrozypen GFAP konnten wir zeigen, dass die STZ icv-Gabe nur die Anzahl der neu gebildeten Neuronen, aber nicht die Differenzierungsrichtung der neu gebildeten Zellen verändert.  Eine qualitative Phänotypanalyse BrdU-positiver Zellen ergab außerdem, dass im Hilus und in der Molekularschicht des Gyrus dentatus lokalisierte BrdU-positive Zellen neu gebildeten Oligodendrozyten, aber nicht neu gebildeten Mikrogliazellen, zugeordnet werden konnten. 

Im zweiten Teil meiner Arbeit habe ich NSCs aus dem adulten Hippocampus isoliert und kultiviert, um auch auf diese Art und Weise mögliche Effekte von STZ auf die Proliferation von NSCs als auch auf das Überleben und die Differenzierung von neu geborenen Zellen zu untersuchen. Ziel dieser in vitro-Studie war eine genauere Analyse der durch STZ-Gabe ausgelösten grundlegenden zellulären Mechanismen. Im Widerspruch zu den Ergebnissen der in vivo-Studie konnte ich einen Dosis- und Zeit-abhängigen negativen Effekt von STZ auf die Proliferation der NSCs zeigen. Darüber hinaus führte die Zugabe von STZ zum Medium letztendlich zu einer verringerten Bildung von Neuronen, die Neubildung von Astrozyten zeigte sich jedoch unverändert. In einem Test zur Untersuchung der Migration neu gebildeter Zellen konnte ich keinen Einfluss von STZ auf die Migration nachweisen. Weitere Analysen ergaben, dass die verringerte Proliferation der NSCs im Zusammenhang mit einer reduzierten mRNA- als auch Protein-Expression des Glukosetransporters(GLUT)3 und mit reduzierten Insulinrezeptorkonzentrationen stehen könnte.  In sich differenzierenden Zellen jedoch wurde neben einer ebenfalls reduzierten GLUT3- Proteinexpression keine veränderte Insulinrezeptorenausstattung detektiert. 

Zusammenfassend gibt die vorliegende Arbeit mithilfe des in vivo- als auch in vitro-Ansatzes Hinweise auf eine Bedeutung der hippocampalen AN für die Entstehung der sAK und bietet dadurch Ansatzpunkte für neue therapeutische Ansätze. Die im in vivo- und in vitro-Ansatz erzielten unterschiedlichen Resultate, die sicherlich zum Teil durch die fehlende Mikroumgebung der NSCs und sich differenzierenden Zellen im in vitro-Ansatz verursacht wurden, können in Zukunft z.B. durch Ko-Kulturen zumindest verringert werden, so dass mithilfe von in vitro-Ansätzen grundlegende zelluläre Mechanismen einer STZ-Effekts in Zukunft besser untersucht werden können.
KW  - Alzheimerkrankheit
KW  - Insulinresistenz
KW  - adult neurogenesis
KW  - streptozotocin
KW  - Alzheimer`s disease
KW  - insulin resistance
Y1  - 2015
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-119252
ER  - 
TY  - THES
A1  - Kollert, Sina
T1  - Kaliumkanäle der K2P-Familie kontrollieren die Aktivität neuronaler Zellen - TRESK als Regulator inflammatorischer Hyperalgesie
T1  - Potassium channels of the K2P-family control the activity of neuronal cells - TRESK as regulator of inflammatory hyperalgesia
N2  - Das Empfinden von Schmerz ist für uns überlebenswichtig. Chronischer Schmerz hingegen hat seine physiologische Bedeutung verloren und wird als eigenes Krankheitsbild angesehen. Schmerzempfindung beginnt mit der Nozizeption. Die Zellkörper nozizeptiver Neurone befinden sich in den Spinalganglien (Hinterwurzelganglion, dorsal root ganglion DRG) und Trigeminalganglien (TG). In den DRG-Neuronen macht der Zwei-Poren-Kaliumkanal (K2P) TRESK die Hauptkomponente eines Kaliumstromes, des „standing outward currents“ IKSO, aus. Die physiologische Hauptaufgabe der TRESK-Kanäle liegt in der Regulation der zellulären Erregbarkeit nozizeptiver Neurone. Während einer Entzündungsreaktion werden Entzündungsmediatoren wie Histamin, Bradykinin, Serotonin und Lysophosphatidsäure (LPA) ausgeschüttet und können durch die Aktivierung ihrer G-Protein gekoppelten Rezeptoren (GPCR) oder direkte Interaktion mit Ionenkanälen die nozizeptive Erregung beeinflussen. Durch Anwendung von RT-PCR und eines neu entwickelten Antikörpers wurde die Ko-Expression von TRESK-Kanälen zusammen mit Kanälen der Transient-Receptor-Potential-Kationenkanalfamilie (TRP) und LPA-Rezeptoren in DRG-Neuronen nachgewiesen. 
Durch rekombinante Ko-Expression von TRESK-Kanälen und LPA2-Rezeptoren in Xenopus Oozyten konnte durch Zugabe von LPA eine fast 10-fache Aktivierung des basalen K+-Stromes erzielt werden. Die Auswertung der Dosis-Wirkungskurve ergab einen EC50-Wert von 0,2 µM LPA. Die LPA-induzierte TRESK-Stromaktivierung konnte durch die Verwendung des mutierten Kanals TRESK[PQAVAD] oder durch die Zugabe des Phospholipase C (PLC) Inhibitors U73122 verhindert werden. Dies zeigt die Beteiligung des PLC-Signalwegs und die Bindung von Calcineurin an den TRESK-Kanal bei der Stromaktivierung. TRESK ist das einzige Mitglied der K2P-Familie, das eine LPA-induzierte Aktivierung des Stromes zeigt. TREK- und TASK-1-Ströme werden durch LPA inhibiert. In DRG-Neuronen mit kleinem Durchmesser wird Nozizeption durch die Aktivierung von TRPV1-Kanälen durch Hitze oder Capsaicin, dem Inhaltsstoff des Chilis, und zusätzlich durch die Substanz LPA verursacht. Ein weiteres Mitglied der TRP-Familie, der TRPA1-Kanal, ist bei der verstärkten Nozizeption während einer Entzündung involviert. Werden TRESK- und TRP-Kanäle in Xenopus Oozyten ko-exprimiert, verursacht LPA gleichzeitig einen Kationeneinwärts- wie auch -auswärtsstrom. Unter diesen Bedingungen verschob sich das Umkehrpotenzial in einen Bereich zwischen den Umkehrpotenzialen von Oozyten, die nur den K+-Kanal exprimieren und von Oozyten, die nur den unspezifischen Kationenkanal exprimieren. Durch diese Experimente konnte gezeigt werden, dass die LPA-induzierte Ko-Aktivierung von TRP-Kanälen und TRESK zu einer Begrenzung des exzitatorischen Effekts führen kann.
Die DRG-ähnlichen F11-Zellen exprimieren keine TRESK-Kanäle. Sie sind in der Lage durch Strompulse Aktionspotenziale zu generieren.  Mit TRESK transfizierte F11-Zellen zeigten eine Verschiebung des Umkehrpotenzials in negative Richtung, einen größeren Auswärtsstrom und den Verlust von spannungsgesteuerten Natriumkanälen. Auch hohe Strompulse konnten keine Aktionspotenziale mehr auslösen.
Bei Spannungs-Klemme-Messungen von primären DRG-Neuronen von TRESK[wt]-Mäusen erhöhte sich der IKSO nach Zugabe von LPA um über 20 %. Im Gegensatz dazu zeigten DRG-Neurone von TRESK[ko]-Mäusen unter diesen Bedingungen eine leichte Hemmung des IKSO von etwa 10 %. In Neuronen, die TRPV1 exprimieren, führte LPA nicht nur zum Anstieg des IKSO, sondern auch zur Aktivierung eines Einwärtsstromes (TRPV1). Im Vergleich dazu wurde in TRESK[ko]-Neuronen durch LPA nur der Einwärtsstrom aktiviert. 
In Strom-Klemme-Experimenten führte LPA-Applikation zur Entstehung von Aktionspotenzialen mit höherer Frequenz in Zellen von TRESK[ko]-Mäusen im Vergleich zu Zellen von TRESK[wt]-Mäusen. Zusätzlich wurde die Erregung, die durch Strompulse von 100 pA ausgelöst wurde, in den beiden Genotypen durch LPA unterschiedlich moduliert. Die Aktionspotenzialfrequenz in TRESK[wt]-Neuronen wurde gesenkt, in TRESK[ko]-Neuronen wurde sie erhöht.
Die vorliegende Arbeit zeigt, dass die Erregung nozizeptiver Neurone durch LPA aufgrund der Ko-Aktivierung der TRESK-Kanäle abgeschwächt werden kann. Die Erregbarkeit von sensorischen Neuronen wird strak durch die Aktivität und Expression der TRESK-Kanäle kontrolliert. Deswegen sind TRESK-Kanäle gute Kandidaten für die pharmakologische Behandlung von Schmerzkrankheiten.
N2  - Pain sensation is essential for survival. Chronic pain lost its physiological function and is categorized as a disease. Pain sensation is initiated by nociception. The cell bodies of nociceptive neurons are located in dorsal root ganglia (DRG) and trigeminal ganglia (TG). In DRG neurons TRESK two-pore-domain potassium channels (K2P) constitute the major current component of the standing outward current IKSO. A prominent physiological role of TRESK channels has been attributed to the regulation of pain sensation. During inflammation mediators of pain e.g. histamine, bradykinin, serotonin and lysophosphatidic acid (LPA) are released and modulate nociceptive signaling by activation of their G-protein coupled receptors (GPCR) or ionic channels. By means of RT-PCR and a newly developed antibody the co-expression of TRESK channels, channels of the transient-receptor-potential (TRP) cation channel family and LPA receptors in DRG neurons were demonstrated. 
Recombinant co-expression of TRESK channels and LPA2 receptors in Xenopus oocytes revealed an almost 10 fold activation of basal K+ currents upon LPA application with an EC50 of 0.2 µM LPA. Using mutant TRESK[PQAVAD] or application of the phospholipase C (PLC) inhibitor U73122 blocked current augmentation by LPA indicating cellular signaling via PLC pathway and calcineurin binding to TRESK channels. TRESK was the only member of the K2P family that showed a LPA induced activation of current. TREK- und TASK-1 currents were inhibited through LPA. In small diameter DRG neurons nociception results from TRPV1 channel activation by painful stimuli including the inflammatory substance LPA or activation of TRPA1 channels during inflammation. When TRESK and TRP channels are co-expressed in Xenopus oocytes cationic inward and outward currents were simultaneously activated by LPA. Under these conditions the reversal potential of ramp recordings was intermediate to recordings from oocytes expressing only the K+ or the unspecific cation channel. Principally this finding demonstrates that TRESK activation by an inflammatory substance dampens noxious excitation induced by the same agent.
DRG-like F11 cells lacking endogenous TRESK channels generate action potential upon current stimulation. However when TRESK channels were recombinantly expressed in F11 cells, they exhibit a shift of the reversal potential to more negative values, a larger outward current and a loss of voltage-gated sodium currents. Accordingly, depolarizing pulses failed to elicit action potentials.
In patch-clamp recordings from primary cultured DRG neurons of TRESK[wt] mice IKSO currents increased after application of LPA by over 20 % whereas under these conditions IKSO currents of neurons from TRESK[ko] mice decreased moderately by about 10 %. In TRPV1 positive neurons LPA application induced in TRESK[wt] neurons not only an activation of the IKSO but also an increase of the inward (TRPV1) current. In contrast, in TRESK[ko] neurons LPA only activated an inward (TRPV1) current.
Under current-clamp conditions LPA application elicited spike trains in DRG neurons, with higher frequency in cells of TRESK[ko] mice than in cells of TRESK[wt] animals. In addition, upon depolarizing pulses (100 pA) excitability was differentially modulated by LPA in these genotypes. Spike frequency was attenuated in TRESK[wt] neurons and augmented in TRESK[ko] neurons. 
Accordingly, excitation of nociceptive neurons by LPA is balanced by co-activation of TRESK channels. It is evident that the output of sensory neurons is strongly controlled by the activity and the expression of TRESK channels, which therefore are good candidates for the pharmacological treatment of pain disorders.
KW  - Kaliumkanal
KW  - Schmerz
KW  - Entzündungschmerz
KW  - Nozizeptor
KW  - Entzündung
Y1  - 2015
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-119077
ER  - 
TY  - THES
A1  - Kilian, Patrick
T1  - Teilchenbeschleunigung an kollisionsfreien Schockfronten
T1  - Partical acceleration at collisionless shock fronts
N2  - Das Magnetfeld der Sonne ist kein einfaches statisches Dipolfeld, sondern weist
wesentlich kompliziertere Strukturen auf. Wenn Rekonnexion die Topologie eines
Feldlinienbündels verändert, wird viel Energie frei, die zuvor im Magnetfeld
gespeichert war. Das abgetrennte Bündel wird mit dem damit verbundenen Plasma
mit großer Geschwindigkeit durch die Korona
von der Sonne weg bewegen. Dieser Vorgang wird als koronaler Massenauswurf
bezeichnet. Da diese Bewegung mit Geschwindigkeiten deutlich über der
Alfv\'en-Geschwindigkeit, der kritischen Geschwindigkeit im Sonnenwind,
erfolgen kann, bildet sich eine Schockfront, die durch den Sonnenwind
propagiert.

Satelliten, die die Bedingungen im Sonnenwind beobachten, detektieren beim
Auftreten solcher Schockfronten einen erhöhten Fluss von hochenergetischen
Teilchen. Mit Radioinstrumenten empfängt man zeitgleich elektromagnetische
Phänomene, die als Radiobursts bezeichnet werden, und ebenfalls für die
Anwesenheit energiereicher Teilchen sprechen. Daher, und aufgrund von
theoretischen Überlegungen liegt es nahe, anzunehmen, daß Teilchen an der
Schockfront beschleunigt werden können.

Die Untersuchung der Teilchenbeschleunigung an kollisionsfreien Schockfronten
ist aber noch aus einem zweiten Grund interessant. Die Erde wird kontinuierlich
von hochenergetischen Teilchen, die aus historischen Gründen als kosmische
Strahlung bezeichnet werden, erreicht. Die gängige Theorie für deren Herkunft
besagt, daß zumindest der galaktische Anteil durch die Beschleunigung an
Schockfronten, die durch Supernovae ausgelöst wurden, bis zu den beobachteten
hohen Energien gelangt sind. Das Problem bei der Untersuchung der Herkunft der
kosmischen Strahlung ist jedoch, daß die Schockfronten um Supernovaüberreste
aufgrund der großen Entfernung nicht direkt beobachtbar sind.

Es liegt dementsprechend nahe, die Schockbeschleunigung an den wesentlich
näheren und besser zu beobachtenden Schocks im Sonnensystem zu studieren, um so
Modelle und Simulationen entwickeln und testen zu können.

Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich daher mit Simulationen von
Schockfronten mit Parametern, die etwa denen von CME getriebenen Schocks
entsprechen. Um die Entwicklung der Energieverteilung der Teilchen zu studieren,
ist ein kinetischer Ansatz nötig. Dementsprechend wurden die Simulationen mit
einem Particle-in-Cell Code durchgeführt. Die Herausforderung ist dabei die
große Spanne zwischen den mikrophysikalischen Zeit- und Längenskalen, die aus
Gründen der Genauigkeit und numerischen Stabilität aufgelöst werden müssen und
den wesentlich größeren Skalen, die die Schockfront umfasst und auf der
Teilchenbeschleunigung stattfindet.

Um die Stabilität und physikalische Aussagekraft der Simulationen
sicherzustellen, werden die numerischen Bausteine mittels Testfällen, deren
Verhalten bekannt ist, gründlich auf ihre Tauglichkeit und korrekte
Implementierung geprüft.

Bei den resultierenden Simulationen wird das Zutreffen von analytischen
Vorhersagen (etwa die Einhaltung der Sprungbedingungen) überprüft. Auch die
Vorhersagen einfacherer Plasmamodelle, etwa für das elektrostatischen
Potential an der Schockfront, das man auch aus einer Zwei-Fluid-Beschreibung
erhalten kann, folgen automatisch aus der selbstkonsistenten, kinetischen
Beschreibung. Zusätzlich erhält man Aussagen über das Spektrum und die Bahnen
der beschleunigten Teilchen.
N2  - The magnetic field of the sun is not a simple static dipole field but comprises
much more complicated structures. When magnetic reconnection changes the
topology of a structure the large amount of energy that was stored in the
magnetic field is released and can eject the remainder of the magnetic structure
and the plasma that is frozen to the magnetic field lines from the solar corona
at large velocities. This event is called a coronal mass ejection (CME). Given
that the upward motion happens at velocities larger than the local Alfv\'en
speed, the critical speed in the solar wind, the CME will act as a piston that
drives a shock front through the solar wind ahead of itself.

Satellites that monitor solar wind conditions detect an enhanced flux of high
energy particles associated with the shock front. Radio instruments typically
pick up bursts of electromagnetic emission, termed radio bursts, that are also
consistent with processes driven by energetic particles. Thus, and due to
theoretical considerations, it is safe to assume that particles can be
accelerated at the shock front.

Particle acceleration at collisionless shock fronts is an interesting topic for
another reason. Earth is constantly bombarded by very energetic particles
called (due to historical reasons) cosmic rays. The leading theory for the
production of at least the fraction of cosmic rays that originate in our galaxy
is acceleration at shock fronts, e.g. in super nova remnants. The large
distance and consequently limited observation of these shock fronts restrict
more detailed investigations.

It is therefore useful to study the process of shock acceleration at shocks in
the solar system that are much closer and more approachable to develop and test
models and simulation methods that can be applied in different regimes.

This dissertation aims at simulations of shock fronts with parameters that are
close to the ones occurring in CME driven shocks. Since the goal is the
investigation of the changing particle spectrum fully kinetic methods are
necessary and consequently a particle in cell code was developed and used. The
main challenge there is the large span of time and length scales that range
from the microscopic regime that has to be resolved to guarantee stability and
accuracy to the much larger scales of the entire shock fronts at which the
particle acceleration takes place.

To prove the numerical stability and suitability of the simulations to provide
physical results all numerical building blocks are tested on problems where the
correct behavior is known to verify the correct implementation.

For validation purposes the results of the final shock simulations are compared
with analytic predictions (such as the jump conditions from magneto
hydrodynamics) and predictions of simpler plasma models (such as the cross
shock potential that can be derived from two fluid theory). Finally results
that can only be obtained from a self consistent, fully kinetic model, such as
particle spectra and trajectories, are discussed.
KW  - Stoßfreies Plasma
KW  - Sonnenwind
KW  - Teilchenbeschleunigung
KW  - Computersimulation
KW  - kinetische Plasmaphysik
KW  - Stoßwelle
KW  - Schockfront
Y1  - 2015
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-119023
ER  - 
TY  - BOOK
A1  - Staffeldt, Sven
A1  - Zimmermann, Claudia
A1  - Zimmermann, Ralf
T1  - Würzburger Wald - Syntaktische Baumschule am Beispiel eines authentischen Textes
T1  - Wuerzburg forest - A syntactical tree nursery based on an authentical text
N2  - Einen Satz syntaktisch zu analysieren heißt, ein Satzverstehen nach bestimmten Kriterien offenzulegen. Jeder Satzanalyse geht ein grundsätzliches, voranalytisch verborgenes Verstehen ebenso voraus, wie der Prozess der Analyse ein solches Verstehen konkretisiert und ausdrücklich festzurrt: Ohne Verstehen keine Analyse. Für Analysen, die ein Satzverstehen syntaktisch explizieren sollen, benötigt man einen theoretischen Hintergrund, der die Analysewerkzeuge bereitstellt: Ohne Beschreibungsmittel keine Analyse. Schließlich braucht jede Analyse auch noch eine Darstellungsmethode: Ohne Festhalten der Ergebnisse kein Zugriff auf die Analyse.

Der vorliegende Band versteht sich als eine Explikation von Satzverstehen anhand eines konkreten, valenzorientierten Beschreibungsinventars. Im Vordergrund stehen dabei die Visualisierungen der Analyse-Ergebnisse durch Baumgraphen. Über 100 Bäumchen sind hier zu einem Wald versammelt. Damit ist insbesondere (aber nicht nur) für Studierende, die nach dieser Methode Sätze analysieren, eine Möglichkeit gegeben, einen valenz- und dependenzgrammatischen Zugriff auf verschiedene syntaktisch beschreibbare Phänomene authentischen Sprachvorkommens zu erproben. Darüber hinaus stellt der „Würzburger Wald“ unter Beweis, dass die in diesem Band intensiv angewandte Analysemethode ein stabiles Instrument für adäquate syntaktische Analysen sprachlicher Einheiten aus der freien Wildbahn journalistischer Textproduktion ist.
N2  - When analyzing a sentence, you are revealing your understanding of the same sentence by certain criteria. Before analyzing a sentence, you need to understand it – in a basic, pre-analytical, concealed way. The process of analyzing a sentence will concretize and finalize this understanding: Analysis is not possible without understanding. You will need a theoretical background, the theoretical “tools” when uncovering your syntactical understanding of a sentence by means of syntactical analysis. Analysis is not possible without these theoretical “tools”. Last, but not least, every analysis needs a means of presentation. Analysis is not possible without recording and presenting its results.

The publication at hand aims at presenting the understanding of sentences by using a concrete, valence based analytical inventory. Its prime goal is to present the results of the different sentence analyses in form of syntactical trees. In this publication you will find more than 100 syntactical trees, forming a “syntactical forest”. It gives students (and other readers), who are analyzing sentences this way, a possibility to test their valence and dependency grammar based approach to certain syntactical phenomena before the background of authentic use of speech. Besides, the “Würzburg (syntactical) forest” is proof of the soundness of the analytical methods and tools used in appropriately analyzing linguistic phenomena found in the wilderness of journalistic text production.
T3  - WespA. Würzburger elektronische sprachwissenschaftliche Arbeiten - 14(2) 
KW  - Grammatik
KW  - Dependenz
KW  - Syntax
KW  - Valenz <Linguistik>
KW  - syntaktische Funktion
KW  - syntaktische Struktur
Y1  - 2015
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-119218
SN  - 978-3-945459-04-1
ET  - 2. Auflage
ER  - 
TY  - BOOK
A1  - Zimmermann [geb. Blidschun], Claudia
T1  - Systemstrukturen des Deutschen
N2  - Diese Veröffentlichung ist eine Einführung in die syntaktischen Strukturen der deutschen Gegenwartssprache und deckt folgende Gebiete ab: Satzdefinition, Wortarten, Topologie deutscher Sätze, valenzabhängige und -unabhängige Satzglieder (Ergänzungen und Angaben), Funktion und Semantik von Dativ- und Genitivkonstruktionen, Hilfs-, Modal- und Modalitätsverben, Funktionsverbgefüge und verbale Wendungen, reflexive Konstruktionen, komplexe Sätze und Satzglieder, Passivkonstruktionen, Temporalität sowie Modalität.
N2  - This publication is an introduction into the syntactic structures of contemporary German covering the following topics: definition of clause, parts of speech, topology of German sentences, valency dependent and independent grammatical functions (arguments and adjuncts), semantics of dative and genitive constructions, auxiliary and functional verbs, support verb constructions, reflexive constructions, complex sentences and phrases, passive constructions, temporality and modality.
T3  - WespA. Würzburger elektronische sprachwissenschaftliche Arbeiten - 11(2) 
KW  - Aktiv
KW  - Angabe
KW  - adjunct
KW  - Dativ
KW  - Gegenwartssprache
KW  - Genitiv
KW  - Hilfsverb
KW  - Modalverb
KW  - Passiv
KW  - Satz
KW  - Satzglied
KW  - Syntax
KW  - Topologie
KW  - Valenz <Linguistik>
KW  - Wortart
KW  - Ergänzung
KW  - Modalitätsverb
KW  - argument
KW  - contemporary German
KW  - syntax
KW  - valency
Y1  - 2015
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-119154
SN  - 978-3-945459-03-4
ET  - 2. Auflage
ER  - 
TY  - THES
A1  - Hummel, Jonas Florian
T1  - Hüllproteine endogener Retroviren interferieren mit der allostimulatorischen Aktivität dendritischer Zellen
T1  - Human endogenous retrovirus envelope proteins target dendritic cells to modulate T-cell activation
N2  - Das humane Genom besteht zu ungefähr 8 % aus humanen endogenen Retroviren (HERVs),
jedoch sind viele aufgrund von Mutationen oder Deletionen nicht mehr funktionell. Trotzdem
wurden funktionelle HERV-Proteine gefunden, welche offene Leserahmen (ORFs) besitzen
und für funktionelle Hüll-Glykoproteine wie z.B. Syncytin-1, Syncytin-2 und HML-2
kodieren. Diese HERV-Hüllproteine beinhalten eine suppressive Domäne (SU) und
induzieren möglicherweise eine Immunsuppression diverser Immunzellen während einer
gesunden Schwangerschaft.
In dieser Arbeit wurden spezifisch die modulatorischen Eigenschaften verschiedener HERVHüllproteine
(Syncytin-1, -2 und HML-2) auf Immunzellen untersucht.
Wir konnten zeigen, dass die HERV-Bindungsrezeptoren ASCT-1, -2 und MFSD2A auf der
Oberfläche von T-Zellen und DCs exprimiert werden. Für funktionelle Experimente wurden
HERV-Hüllproteine transgen in CHO-Zellen exprimiert, die als Effektorzellen in Ko-Kultur-
Systemen verwendet wurden. Es konnte keine Hemmung der PMA/Ionomycin-stimulierten
T-Zell-Proliferation durch die Effektorzellen gefunden werden. Darüber hinaus
beeinträchtigten die Effektorzellen nicht die Expression von Reifungsmarkern auf DCs nach
LPS-Aktivierung, induzierten jedoch die Produktion der pro-inflammatorischen Zytokine IL-
12 und TNF-α. Dagegen inhibierten die konstitutiv HERV-Hüllprotein-exprimierenden
Chorionkarzinom-Zelllinien BeWo und JEG die PMA/Ionomycin-stimulierte T-Zell-
Proliferation sehr effektiv. Die Chorionkarzinom-Zelllinien hatten ebenfalls keinen Einfluss
auf die phänotypische LPS-DC-Reifung, modulierten aber die LPS-DC-Zytokin-Antwort sehr
effektiv zu einem suppressiven Profil durch eine Inhibition der pro-inflammatorischen
Zytokine IL-12 und TNF-α sowie einen Anstieg von anti-inflammatorischem IL-10. BeWound
JEG-Zellen, aber auch HERV-Hüllprotein-exprimierende Effektorzellen verändern die
durch LPS-DC-stimulierte allogene T-Zell-Proliferation. Dies war mit einer verringerten
Bildung von DC/T-Zell-Konjugaten sowie mit einer Hemmung der IFN-γ-Sekretion und der
Ca2+-Mobilisation dieser T-Zellen assoziiert. Des Weiteren wurden eine reduzierte p-Tyrosin-
Akkumulation und kein Ausschluss des F-Aktin-Signals in der immunologischen Synapse,
der Kontaktstelle dieser DC/T-Zell-Konjugate, gefunden.
Zusammenfassend lassen diese Ergebnisse vermuten, dass HERV-Hüllproteine die T-Zell-
Proliferation nicht direkt beeinflussen, sich aber modulierend auf DCs auswirken und dadurch
mit deren allogene T-Zell-Proliferation interferieren.
N2  - Human endogenous retroviruses (HERVs) comprise about 8 % of the human genome but
many are not functional due to mutations or deletions. However, some HERVs have been
reported to harbor open reading frames (ORFs) and are coding for functional envelope (env)
glycoproteins (Syncytin-1, Syncytin-2 and HML-2). These HERV env glycoproteins have
suppressive domains (SU) and may modulate immune cells especially in the placenta where
they are highly expressed.
In this work, we investigated the ability of different HERV envs (Syncytin-1, -2 and HML-2)
to modulate immune cell function.
We showed that HERV binding receptors ASCT-1, -2 and MFSD2A are expressed by T-cells
and DCs. For functional analysis, HERV envs were transiently expressed in CHO-cells which
were then used as effector cells for co-culture assays. We demonstrated that HERV env
expressing CHO effector cells did not significantly inhibit PMA/Ionomycin stimulated T-cell
proliferation, and did not prevent phenotypic maturation of DCs in response to LPS.
However, they did strongly augment the release of the pro-inflammatory cytokines IL-12 and
TNF-α from LPS-DCs. In contrast, BeWo and JEG choriocarcinoma cell-lines constitutively
expressing HERV env proteins reduced the T-cell proliferation very effectively. These celllines
did not prevent phenotypic maturation of LPS-DCs, but shifted their cytokine response
towards an immune suppressive profile by inhibiting the pro-inflammatory cytokines IL-12
and TNF-α and enhancing the release of the anti-inflammatory cytokine IL-10. The
choriocarcinoma cell-lines and CHO effector cells inhibited the LPS-DC induced allogenic Tcell-
proliferation. This was associated with a loss of DC/T-cell conjugate frequency as well as
with an impairment of IFN-γ release and Ca2+ mobilization in T-cells. In addition, we
observed an aberrant pattern of p-tyrosine and F-actin signal in the interface of these DC/Tcell
conjugates.
Altogether, these findings suggest that HERV proteins do not target T-cell activation directly,
but modulate the DCs' ability to promote T-cell expansion.
KW  - Syncytin
KW  - dendritische Zelle
KW  - T-Lymphozyt
KW  - HERV
KW  - immunologische Synapse
KW  - DC/T-Zell-Konjugate
KW  - T-Zelle
Y1  - 2015
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-118964
ER  - 
TY  - THES
A1  - Ferkinghoff, Katharina
T1  - Reaktivitätsstudien an Metalloborylenkomplexen und Eisen-substituierten Borirenen
T1  - Reactivity studies of metalloborylene complexes and Iron-substituted borirenes
N2  - D)	Zusammenfassung
Im Rahmen der vorgestellten Doktorarbeit wurde die Reaktivität des Metalloborylenkomplexes [{(η5-C5Me5)Fe(CO)2}(μ-B){Cr(CO)5}] (43) gegenüber weiterer Übergangsmetallfragmente, verschiedener Mono- bzw. Dialkine sowie unterschiedlicher Isonitrile untersucht. Mittels spektroskopischer und struktureller Befunde der dabei synthetisierten Verbindungen konnten bekannte Sachverhalte bestätigt und neue Erkenntnisse über die Metall–Bor-Bindung erhalten werden.
Der Boridokomplex [{(η5-C5Me5)Fe(CO)2}(μ-B){W(CO)5}] (73) konnte auf dem klassischen Weg einer doppelten Salzeliminierungsreaktion des Dichloroborylkomplexes 11 und dem Metallcarbonylat Na2[W(CO)5] in einer Ausbeute von 46% dargestellt werden (Abbildung 96).
 
Abbildung 96: Synthese des Boridokomplexes 73.
Verbindung 73 weist die für terminale Borylenkomplexe charakteristische, lineare FeBW Einheit sowie ein extrem tieffeldverschobenes 11B{1H}-NMR-Signal auf.
Es gelang ebenfalls, die Metalloborylen-Einheit {(η5-C5Me5)Fe(CO)2(B:)} aus 43 auf ein weiteres Übergangsmetall-Fragment zu übertragen. Dieser intermetallische Transfer bietet neben der klassischen Salzeliminierungsreaktion einen neuen Syntheseweg für Boridokomplexe. Die Umsetzung von 43 mit dem Übergangsmetallkomplex [(η5 C5H5)(H)W(CO)3] resultiert in 52%-iger Ausbeute in der Bildung des Hydrid-verbrückten Boridokomplexes [{(η5-C5Me5)(CO)2Fe}(µ-B)(µ-H){CpW(CO)2}] (74) (Abbildung 97). Röntgenkristallographische Untersuchungen sowie NMR-spektroskopische Daten belegen die verbrückende Position des Hydridoliganden über die W–B-Bindung der linearen FeBW Einheit.
 
Abbildung 97: Synthese des hydrid-verbrückten Boridokomplexes 74.
Aus den Umsetzungen der Hydrid-verbrückten Boridokomplexe [{(η5-C5Me5)(CO)2Fe} (µ B)(µ-H){CpM(CO)2}] (M = W (74), Mo (75)) mit einem Äquivalent des Metall-basischen Platin-(0)-Komplexes [Pt(PCy3)2] konnten die Trimetallo-Boridokomplexe 76 und 77 in Ausbeuten von 27% und 33% isoliert und vollständig charakterisiert werden (Abbildung 98). Sie weisen die für Metall-basenstabilisierten Boridokomplexe typische T-förmige Struktur mit einem verbrückenden Hydridoliganden zwischen der M–Pt-Bindung sowie einer verbrückenden Carbonylgruppe zwischen der Fe–Pt-Bindung auf. Des Weiteren zeigte sich, dass in beiden Verbindungen die M–B-Bindungsabstände vergleichbar mit denen anderer Boridokomplexe sind, die Pt–B-Bindungsabstände jedoch gegenüber Platin-Borylkomplexen deutlich verlängert sind. Dieser Befund wurde bereits für andere Metall-Basen-Addukte beschrieben. 
Mit einem weiteren Metallbasen-Fragment gelang es die noch freie Koordinationsstelle am Bor-Zentrum zu besetzen. Hierzu wurden die Verbindungen 76 und 77 mit einem zweiten Äquivalent des niedervalenten Metallkomplexes [Pt(PCy3)2] umgesetzt (Abbildung 98). Folglich konnten die tetranuklearen Komplexe 78 und 79 in Ausbeuten von 44% und 30% isoliert werden. Die 1H-NMR-Kopplungsschemata des Hydridoliganden bestätigen seine verbrückende Position zwischen dem Metall (Wolfram, Molybdän) und Platin. Obwohl die Festkörperstruktur von 79 zwei unterschiedliche {Pt(PCy3)}-Fragmente aufweist, zeigt das 31P{1H}-NMR-Spektrum in Lösung nur ein Signal. Somit liegt bei Raumtemperatur in Lösung eine Fluktuation der verbrückenden Carbonylgruppe sowie des Hydridoliganden vor. Entgegen den Erwartungen nimmt Verbindung 79 eine stark gekippte Anordnung ein und nicht, wie die meisten bekannten Tetrametallo-Boridokomplexe eine quadratisch-planare Koordination (Anti-van`t Hoff-Le Bel-Verbindungen).


 
Abbildung 98: Reaktivität des hydrid-verbrückten Boridokomplexes 74 gegenüber [Pt(PCy3)2].
Des Weiteren gelang es die Metalloborylen-Einheit {(η5-C5Me5)Fe(CO)2(B:)} aus 43 auf einige unterschiedlich substituierte Alkine zu übertragen und die Verbindungsklasse der bislang erst zwei bekannten Eisen-substituierten Borirene auf die Verbindungen 81-86 zu erweitern, welche in Ausbeuten von 24-61% isoliert werden konnten (Abbildung 99). 
 
Abbildung 99: Synthese der Ferroborirene 81-86.

Das charakteristische Strukturmerkmal dieser Verbindungsklasse stellt der dreigliedrige Boracyclus dar, dessen Verkürzung der BC  bzw. Verlängerung der C–C-Bindungen gegenüber B–C-Einfach- bzw. C=C Doppelbindungen auf eine Delokalisierung der π Elektronen über ein bindendes Molekülorbital bestehend aus den p-Orbitalen der Ring-Atome hindeuten.
Durch den thermisch induzierten Borylentransfer und drastische Reaktionsbedingungen gelang es erstmals, ein Ferro(bis)boriren (87) vollständig zu charakterisieren. Die Umsetzung von 43 mit verschiedenen Dialkinen führte zur Bildung der Ferro(bis)borirene 87 89 (Abbildung 100).
 
Abbildung 100: Synthese der Ferro(bis)borirene 87-89.
Aufgrund der Verkürzung der C–C-Einfachbindung zwischen den beiden Dreiringen (1.411(3) Å) kann in dem Ferro(bis)boriren 87 von einer Delokalisation der π Elektronen über beide Boracyclen hinweg ausgegangen werden.
Zahlreiche Versuche zur Spaltung der Fe–B-Bindung des Ferroborirens 63 mit H2, Br2 oder HCl, um Zugang zu Borirene mit veränderten Eigenschaften zu erhalten, waren nicht erfolgreich.
Auch einige Quarternisierungsversuche des Ferroborirens 63 mit den weniger basischen Pyridinderivaten (3,5-Lutidin, 4 Picolin, 4-(Dimethylamino)-pyridin) waren nicht erfolgreich. Die Reaktionskontrolle mittels 11B{1H} NMR-Spektroskopie zeigte immer nur das Eduktsignal bei δ = 63.4 ppm. Sowohl nach dem Erhitzen für mehrere Stunden auf 80 °C sowie durch Abkühlen der Reaktionslösung war keine Reaktion zu erkennen. Die Umsetzung von 63 mit einem cyclischen Alkylaminocarben lieferte ebenfalls keine Reaktion.

Weitere Untersuchungen zur Reaktivität von 63 ergaben, dass es durch die Umsetzung von 63 mit zwei Äquivalenten eines N-heterocyclischen Carbens zu einer heterolytischen FeB Bindungsspaltung unter Bildung der Boroniumionen 90-92 kommt (Abbildung 101). Auf diese Weise konnte das erste Borironium-Salz eines Borirens erhalten werden.
 
Abbildung 101: Synthese der Boroniumionen 90-92.
Durch die Quarternisierung des Boratoms ist in den Borironiumionen eine Delokalisierung der zwei π Elektronen über ein bindendes Molekülorbital bestehend aus den p-Orbitalen der Ring-Atome nicht mehr möglich, dies spiegelt sich in der Verlängerung der BC- sowie Verkürzung der C–C-Bindungen im Vergleich zur Ausgangsverbindung wieder.
Ein weiteres Projekt dieser Arbeit umfasste Untersuchungen zur Reaktivität von Manganborylkomplexen gegenüber Isonitrilen. Es zeigte sich, dass durch Umsetzung des Mangan(dibromboryl)komplexes (94) mit Cyclohexyl- bzw. tert-Butylisonirtil die Lewis Säure-Base-Addukte 95 und 96 gebildet werden. 
 
Abbildung 102: Synthese der Lewis-Säure-Base-Addukte 95und 96.


Im Gegensatz hierzu kommt es bei der Umsetzung des Phosphan-substituierten Manganborylkomplexes 98 mit Cyclohexyl- bzw. tert-Butylisonirtil zu keiner Adduktbildung, sondern zu einer Insertion zweier Isonitrile in die MnB Bindung unter Bildung eines carbenartigen Mangankomplexes und einem viergliedrigen Ring bestehend aus dem Kohlenstoff- und dem Stickstoffatom eines Isonitrils, dem Kohlenstoffatom des zweiten Isonitrils sowie dem Boratom der {BCl2}-Gruppe. Des Weiteren wurden zwei Carbonylgruppen durch Isonitrile ausgetauscht (Abbildung 103).
 
Abbildung 103: Synthese der Isonitrilinsertionskomplexe 99 und 100.
Das letzte Projekt dieser Arbeit umfasste die Untersuchung der Reaktivität von 43 gegenüber Isonitrilen.
Während die Umsetzung des Boridokomplexes 43 mit tert-Butyl- bzw. Mesitylisonitril keine selektive Reaktion lieferte, führte die Umsetzung von 43 mit drei Äquivalenten Cyclohexylisonitril zu einer Insertion der Isonitrile in beide MB-Bindungen und somit zur Bildung der [2.3] Spiro-Verbindung 103. Da der Metalloborylenkomplex 43 formal eine Eisenboryl- und eine Chromborylen-Funktionalität aufweist, werden dementsprechend in dieser Reaktion zwei unterschiedliche Reaktivitäten in einem Molekül vereinigt. Diese sind zum einen vergleichbar zu der des Eisen(dichlorboryl)komplexes 11 und zum anderen zu der des Chrom(aminoborylen)komplexes 17.
 
Abbildung 104: Synthese der [2,3]-Spiroverbindung 103.
Bei der Umsetzung von 43 mit Supermesitylisonitril konnte anhand geeigneter Kristalle für die Röntgenstrukturanalyse das Chrom-Spaltungsprodukt [(OC)4(Mes*NC)2Cr] (109) erhalten werden. Dieser Befund sowie quantenchemische Rechnungen sprechen für die Bildung von 115 (Abbildung 105).
 
Abbildung 105: Umsetzung von 43 mit Mes*NC.
In den Untersuchungen zu der Isonitril-insertierten [2.3] Spiro-Verbindung 103 konnte zum einen die Reversibilität der Isonitrilinsertion in die FeB-Bindung durch Umsetzung mit der starken Lewis-Säure Tris(pentafluorphenyl)boran unter der Bildung des Lewis-Säure-Base-Addukts (C5F5)3B−CNtBu vermutet werden. 
Weitere Reaktivitätsuntersuchungen zu 103 zeigen, dass durch die HCl-Addition an die NB Bindung des dreigliedrigen Rings der Eisencarbenkomplex 118 gebildet wird (Abbildung 106). Dieser Befund deutet darauf hin, dass es sich bei der B–N-Bindung in 103 eher um eine dative N→B-Wechselwirkung handelt und diese somit leichter gespalten werden kann als die B–C-Einfachbindung des dreigliedrigen Rings.
 
Abbildung 106: Synthese der Verbindung 118.
N2  - E)	Summary
This work aims to investigate the reactivity of the metalloborylene complex [{(η5 C5Me5)Fe(CO)2}(μ-B){Cr(CO)5}] (43) towards other transition metal complexes, a variety of mono- and dialkynes, and several isonitriles. Thereby, discussion of spectroscopical and structural data of the prepared compounds confirms known facts and helps to determine the nature of the metal–boron bond.
According to a well-established synthetic protocol, the borido complex [{(η5 C5Me5)Fe(CO)2}(μ-B){W(CO)5}] (73) could be prepared by a double salt-elimination reaction of the dichloroboryl compound 11 and the corresponding metal carbonylate Na2[W(CO)5] in isolated yields of 46% (Figure 107).
 
Figure 107: Synthesis of the borido complex 73.
As observed for related metalloborylene species, the borido complex 73 shows the typical linear FeB–W moiety (178.5(2)°) as well as a low-field-shifted 11B{1H} NMR (δ = 204.6 ppm) resonance.
The borido complex 43 can be employed as a synthetic source of the metalloborylene fragment {(η5 C5Me5)Fe(CO)2(B:)}. The metalloborylene complex is known for its ability to transfer the borylene moiety to both organic and organometallic fragments. Thus, reaction of 43 with the tungsten hydride complex [(η5 C5H5)(H)W(CO)3] leads to the dinuclear hydridoborylene complex [{(η5-C5Me5)(CO)2Fe}(µ-B)(µ-H){CpW(CO)2}] (74) in yields of 52% (Figure 108). This intermetallic borylene transfer offers an alternative synthesis route to the well-known salt-elimination reaction. X-ray crystallographic studies and NMR spectroscopic data confirmed the bridging position of the hydride between the tungsten and the boron center.

 
Figure 108: Synthesis of the borido complex 74.
The addition of one equivalent of the zerovalent platinum fragment [Pt(PCy3)2] to the hydridoborylene complexes [{(η5-C5Me5)(CO)2Fe}(µ B)(µ-H){CpM(CO)2}] (M = W (74), M = Mo (75)) results in BH-bond breakage and the formation of the T-shaped trinuclear borido complexes [{(η5-C5Me5)Fe(CO)}(µ-CO){Pt(PCy3)}{CpM(CO)2}(µ3-B)] (M = W (76), Mo (77)) (Figure 109). The hydrido ligand occupies a bridging position between the MPt bond and single crystal X-ray analysis confirmed the absence of a BH interaction. Single crystal X ray diffraction studies of 76 and 77 revealed MB bond distances comparable to those found for other borido complexes. In addition, the PtB distances are significantly elongated and resemble those found in metal base adducts of other boron species. 
With an additional equivalent of the [Pt(PCy3)2] fragment it was possible to occupy the last free coordination site at the central boron atom. Thus, the tetranuclear species [{(Cp*)Fe(CO)}(µ-CO){Pt(PCy3)2}{CpM(CO)2}(µ4-B)] (M = W (78), M = Mo (79)) (Figure 109) were obtained in isolated yields of 44% and 30%. As was determined by the solid-state structure, the complex 79 retains the bridging hydride and carbonyl ligands of its precursor 77, adding a [Pt(PCy3)2] fragment to the boron atom held in place by two further bridging carbonyl ligands. The boron atom in 79 is even more distorted from planarity (angular sum around boron: 335.7(7)°) than the two published examples of planar tetracoordinate boron complexes (362.4° and 364.6°). Consequently the four metal atoms and the boron (FeBMo: 162.5(3)°, PtBPt: 91.1(2)°) form a saw-horse geometry and not the expected nearly-square-planar coordination mode (Anti-van`t Hoff-Le Bel-compounds). The 31P{1H} NMR spectra shows only one signal in solution, thus the bridging hydride and carbonyl ligands are fluxional at room temperature.

 
Figure 109: Synthesis of the tri- and tetranuclear borido complexes 76-79.
Furthermore, the metalloborylene moiety {(η5-C5Me5)Fe(CO)2(B:)} of 43 can also be transferred successfully to alkynes. The thermal borylene transfer has turned out to be applicable to a set of alkynes with different functional groups, expanding the class of ferroborirenes to 81-86 (Figure 110), which were obtained in yields of 24-61%.
 
Figure 110: Synthesis of the ferroborirenes 81-86.

The characteristic structural feature of these compounds is a three-membered BCC-ring. The short BC bonds as well as the long CC bonds suggests a delocalisation of the two π electrons over a three centered bonding molecular orbital comprised of the pz atomic orbitals of boron and carbon.
The first complete characterization of a ferro(bis)borirene (87) was carried out by thermal metalloborylene transfer and drastic reaction conditions. Thus, the reaction of 43 with different diynes leads to the formation of the ferro(bis)borirenes 87-89 (Figure 111).
 
Figure 111: Synthesis of the ferro(bis)borirenes 87-89.
Due to the shortening of the C–C single bond between the two boracycles (1.411(3) Å) it can be assumed that there is a strong electronic interaction between the two boracyclopropene rings.
Numerous attempts to cleave the Fe–B bond of the ferroborirene 63 with H2, Br2 or HCl to gain access to borirenes with modified properties failed.
Additionally, several quaternization attempts of the ring boron atom from 63 with less basic pyridine derivates (3,5-lutidine, 4-(dimethylamino)-pyridine) were unsuccessful. The 11B{1H} NMR spectra showed in all cases only the reactant signal of 63 at δ = 63.4 ppm. The implementation of 63 with a cyclic (alkyl)(amino) carbene also yielded no reaction.



Further investigations on the reactivity of 63 showed that it is possible to cleave the FeB bond. Treatment of 63 with two equivalents of the N-heterocyclic carbenes IMe, IMeMe and IiPr results in heterolytic FeB bond cleavage, yielding the boronium cations 90-92 (Figure 112). In this way, the first borironium salts of a borirene could be obtained.
 
Figure 112: Synthesis of the boronium cations 90-92.
Because of the quaternization of the boron atom the structural findings for the boronium cations are interpreted as indicative for annihilation of delocalization of the two π electrons over the three-centered bonding molecular orbital comprised of the pz atomic orbitals of boron and carbon.
A further topic of this thesis focussed on the reactivity of manganese boryl complexes towards isonitriles. It turns out that the reaction of the dibromoboryl complex 94 with cyclohexyl- or tert-butylisonitrile leads to the formation of the Lewis-base adducts 95 and 96 (Figure 113). 
 
Figure 113: Synthesis of the base adducts 95 and 96.


In contrast to the afore-mentioned reactions, treatment of the phosphine-substituted manganese dichloroboryl complex 98 with cyclohexyl- or tert-butylisonitrile leads not to the Lewis adduct formation, but insertion of the isonitriles into the MnB bond (Figure 114). In these complexes the former boryl unit is coordinated by the carbon and nitrogen atom of one isonitrile and by the carbon of the second isonitrile, forming a four-membered ring. This compound might be best described as a manganese carbene-like complex. Furthermore, two carbonyl ligands at the manganese were replaced by two isonitriles.
 
Figure 114: Synthesis of insertion complexes 99 and 100.
The last objective of this work was the exploration of the reactivity of the borido complex 43 with different isonitriles.
While the treatment of the borido complex 43 with tert-butyl- or mesitylisonitrile does not lead to a selective reaction, the reaction of 43 with three equivalents of cyclohexylisonitrile leads to insertion of the isonitriles into the MB bonds, revealing a [2.3] spiro species 103 (Figure 115). In 103, the boron atom is coordinated to three separate isonitrile units, two of which have been coupled head-to-head. In this case, insertion into the FeB single bond shows reactivity similar to that observed with the iron boryl complex 11, while the double insertion into the Cr=B bond is analogous to the reactivity observed for the chromium aminoborylene complex 17. This reactivity, leading to 103, allows an interesting internal comparison of the boryl and borylene functionalities, which show distinct reactivity even within the same molecule.
 
Figure 115: Synthesis of the spiro compound 103.
X-ray diffraction of suitable crystals from the treatment of 43 with supermesitylisonitrile confirmed the formation of [(OC)4(Mes*NC)2Cr] (109). This finding, as well as quantum chemical calculations support the formation of 115 (Figure 116).
 
Figure 116: Reaction of 43 with Mes*NC.
As we were interested in the nature of the bonding within the three- and four-membered rings of the isonitrile-inserted [2.3] spiro complex 103, further investigations with the strong Lewis acid tris(pentafluorophenyl)borane revealed the formation of the Lewis adduct (C5F5)3B−CNtBu. Furthermore the possibility to selectively add HCl to the B−N bond of the three-membered ring without decomposition of the compound allowed the characterization of 118 (Figure 117). This finding suggests that the B–N bond in 103 can be described as a dative N→B interaction, thus being easier to cleave than the B–C single bond of the three-membered ring.
KW  - Borylene
KW  - Metalloborylenkomplexe
KW  - Eisen-substituierte Borirene
KW  - Borirene
KW  - Borylentransfer
Y1  - 2015
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-118850
ER  - 
TY  - THES
A1  - Goth, Florian
T1  - Continuous time quantum Monte Carlo Studies of Quenches and Correlated Systems with Broken Inversion Symmetry
T1  - Quanten Monte Carlo Simulationen in kontinuierlicher Zeit von Quenchen und korrelierten Systemen mit gebrochener Inversionssymmetrie
N2  - This thesis deals with quantum Monte Carlo simulations of correlated low dimensional electron systems. The correlation that we have in mind is always given by the Hubbard type electron electron interaction in various settings. To facilitate this task, we develop the necessary methods in the first part. We develop the continuous time interaction expansion quantum algorithm in a manner suitable for the treatment of effective and non-equilibrium problems. In the second part of this thesis we consider various applications of the algorithms. First we examine a correlated one-dimensional chain of electrons that is subject to some form of quench dynamics where we suddenly switch off the Hubbard interaction. We find the light-cone-like Lieb-Robinson bounds and forms of restricted equilibration subject to the conserved quantities. Then we consider a Hubbard chain subject to Rashba spin-orbit coupling in thermal equilibrium. This system could very well be realized on a surface with the help of metallic adatoms. We find that we can analytically connect the given model to a model without spin-orbit coupling. This link enabled us to interpret various results for the standard Hubbard model, such as the single-particle spectra, now in the context of the Hubbard model with Rashba spin-orbit interaction. And finally we have considered a magnetic impurity in a host consisting of a topological insulator. We find that the impurity still exhibits the same features as known from the single impurity Anderson model. Additionally we study the effects of the impurity in the bath and we find that in the parameter regime where the Kondo singlet is formed the edge state of the topological insulator is rerouted around the impurity.
N2  - In der vorliegenden Arbeit beschäftigen wir uns mit Quanten Monte Carlo Simulationen von niedrig dimensionalen korrelierten elektronischen Systemen. Die Korrelation der Elektronen wird hierbei durch die Hubbard Elektron-Elektron Wechselwirkung ins Spiel gebracht. Um dieses Problem anzugehen, werden wir im ersten Kapitel die notwendigen Methoden, ein Quanten Monte Carlo Verfahren mit kontinuierlicher Zeitdiskretisierung, das in der Hubbard Wechselwirkung entwickelt, in einer Art und Weise darlegen, die es uns ermöglicht, effektive Probleme sowie Probleme, die durch eine Realzeitentwicklung charakterisiert sind, zu lösen. Im zweiten Teil der Arbeit werden wir konkrete Anwendungen des Algorithmus diskutieren. Zuerst untersuchen wir eine ein-dimensionale Kette von Elektronen, die wir einer plötzlichen Änderung ihrer Parameter aussetzen, indem wir die Hubbard Wechselwirkung ausschalten. Wir finden in dieser Situation die lichtkegelartigen Lieb-Robinson Schranken wieder und beobachten, dass die Äquilibrierung des Systems durch die Erhaltungsgrößen eingeschränkt ist. Danach betrachten wir wieder eine ein-dimensionale Kette mit Hubbard Wechselwirkung, aber diesmal zusätzlich mit einer Spin-Bahn-Kopplung vom Rashba Typ, im thermischen Gleichgewicht. Dieses System ist durchaus mithilfe metallischer Adatome auf Oberflächen realisierbar. Wir zeigen, wie wir dieses Modell analytisch mit dem gleichen Modell ohne Spin-Bahn-Kopplung beschreiben können. Dieser Zusammenhang ermöglicht es uns, verschiedene bekannte Resultate des Hubbard Modells, wie die Einteilchen Spektralfunctionen, im Kontext des Hubbard Modells mit Spin-Bahn-Kopplung zu interpretieren. Und schlußendlich betrachten wir eine magnetische Störstelle in einem Trägermaterial, das durch einen topologischen Isolator gegeben ist. Wir beobachten, dass sich die Störstelle weiterhin so wie vom single impurity Anderson Modell erwartet verhält. Zusätzlich betrachten wir den Einfluß der Störstelle auf das Trägermaterial und stellen fest, dass in dem Parameterbereich, in dem das Kondo-Singlett ausgebildet ist, der Randzustand des topologischen Isolators die Störstelle umfließt.
KW  - Elektronenkorrelation
KW  - Niederdimensionales System
KW  - Monte-Carlo-Simulation
KW  - Monte-Carlo Methods
KW  - Rashba Spin-Orbit Coupling
KW  - Topological Insulator
KW  - Nonequilibrium
KW  - Hubbard-Modell
KW  - Festkörperphysik
KW  - Topologischer Isolator
KW  - Rashba-Effekt
KW  - Markov-Ketten-Monte-Carlo-Verfahren
Y1  - 2015
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-118836
ER  - 
TY  - THES
A1  - Futh, Susanne
T1  - Entwicklung einer Methode mittels Gaschromatographie und gekoppeltem Triple-Quadrupol-Massenspektrometer zur Quantifizierung von Estrogen-Metaboliten in humanem Brustgewebe
T1  - Development of a method by gas chromatography and triple quadrupole mass spectrometry for the quantification of estrogen metabolites in human breast tissue
N2  - Im Rahmen der Arbeit wurde eine Methode für die Quantifizierung von freiem 17β-Estradiol, Estron sowie der hydroxylierten und methylierten Metabolite im Brustgewebe entwickelt. Aufgrund der geringen Probengehalte erforderte dies eine gezielte Isolierung der Analyte aus der Probenmatrix sowie eine effektive Aufreinigung und Aufkonzentrierung, so dass eine Extraktion mit anschließender Festphasenextraktion durchgeführt wurde. Zudem wurde eine empfindliche Mess-Methode etabliert, welche auf Grundlage einer multi-reaction-monitoring-Methode, mittels Gaschromatographie und gekoppelten Triple-Quadrupol-Massenspektrometer, entwickelt wurde. Die Anwendbarkeit der Aufarbeitungs- und Mess-Methode wurde überprüft, indem diese auf 30 Realproben übertragen wurde. Dabei sind die ermittelten Gehalte mit den publizierten Daten der Gewebekonzentrationen von 17β-Estradiol, Estron und deren Metaboliten verglichen und Korrelationen mit ausgewählten Brustkrebs-begünstigenden Risikofaktoren betrachtet worden.
Um ein quantitatives Metabolitenprofil von 17β-Estradiol, Estron und deren Metaboliten im Gewebe zu erstellen, wurden mit Hilfe einer multi-reaction-monitoring-Methode für alle Metabolite ein spezifischer Quanti- und Qualifier-Übergang etabliert. Durch die Optimierung der Ionisierungs- und Kollisionsenergien sowie der Initial-, Transferline- und Ionenquell-Temperatur beziehungsweise der dwell-time wurden Methoden- und Geräte-bedingte Empfindlichkeitsverluste so weit wie möglich reduziert, so dass maximale Signalintensitäten aller Quantifier-Übergänge gewährleistet waren.
Zur gezielten Isolation sowie Aufreinigung und Anreicherung der Analyten,...

...so dass trotz der geringen Anzahl analysierter Gewebe-spenden der Einfluss des Body-Mass-Index und die Einnahme oraler Kontrazeptiva auf die Gehalte von 17β-Estradiol in der prämenopausalen Frau deutlich wurden.
Die entwickelte Mess-Methode ermöglicht den routinemäßigen Einsatz für die Quantifizierung von freiem 17β-Estradiol, Estron und deren Methyl-Catecholen in humanem Brustgewebe. Beim Vergleich der berechneten Nachweisgrenzen von Catechol-Estrogenen mit Literaturangaben wurde herausgestellt, dass empfindlichere flüssigchromatographische Methoden als Methode der Wahl bei deren Analytik heranzuziehen sind. Die Übertragung der in Standardlösungen durchgeführten Versuche zur enzymatischen Hydrolyse von Glucuronid-und Sulfat-Konjugaten auf Gewebematrix stellt für weiterführende Arbeiten den entscheidenden Ansatzpunkt dar, um ein quantitatives Metabolitenprofil von freiem und gebundenem 17β-Estradiol, Estron und den Metaboliten in Brustgewebe erstellen zu können.
N2  - The aim of the present work was to develop a method for the quantification of free estradiol, estrone, catechol estrogens and methylation products in breast tissue. Due to trace amounts in the samples it was necessary to isolate the analytes from the sample matrix, purify and concentrate them prior to tissue extraction and solid phase extraction. Additionally, a sensitive method of measurement based on multi reaction monitoring using gas chromatography and triple quadrupole mass spectrometry was developed. The applicability of the sample preparation and measurement method was tested in 30 tissue samples by comparing the measured levels with published data concerning concentrations of estradiol, estrone and their metabolites in breast tissue. Also it was necessary to find possible correlations between the analytes concentrations and selected risk factors for breast cancer.
In order to develop a quantitative profile of estradiol, estrone and metabolites in tissue, qualifier and quantifier transitions were established using the multi reaction monitoring mode. By optimising the ionisation and collision energy, the initial, transferline and ion source temperatures and the dwell-time, it was possible to reduce the loss of sensitivity caused by both method and equipment and maximize the signal intensity of all quantifier transitions.
For the isolation, purification and concentration of the analytes...

...have some influence on the levels of estradiol in premenopausal women.
The developed measurement method enabled a routine usage for the quantification of free estradiol, estrone and methylcatechols in human breast tissue. The comparison between the calculated detection levels of catechol estrogens and the published data led to the conclusion that liquid chromatographic methods are more sensitive. The transference of these methods and experiments conducted, such as for the enzymatic hydrolysis of glucuronide- and sulfate-conjugates on tissue matrix in standard solution, seem to offer a starting point for future research projects. Especially, for the purpose of establishing a quantitative metabolite profile of free and conjugated estradiol, estrone and their metabolites.
KW  - Estradiol
KW  - GC-MS
KW  - Fest-Flüssig-Extraktion
KW  - Estradiolkonjugate
KW  - Gewebespiegel
KW  - Festphasenextraktion
KW  - Brust
KW  - Gewebe
KW  - Gewebespende
Y1  - 2015
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-118808
ER  -