TY  - THES
A1  - Stengele, Anja
T1  - Systematische Analyse der Abbindereaktion von Magnesiumphosphat mit Polyacrylsäure im Vergleich zu klassischen wässrigen Zementsystemen
T1  - Systematic analysis of the setting reaction of magnesium phosphate with poly(acrylic acid) in comparison to classic aqueous cement systems
N2  - Gegenstand der vorliegenden Arbeit war eine systematische Analyse der Ver-arbeitbarkeit, Abbindedauer, pH Wert- und Temperatur-Verläufe während des Abbindens und der Eigenschaften der ausgehärteten Zementpaste, welche je-weils aus Farringtonit (Mg3(PO4)2) unterschiedlicher Reaktivität bestand und mit Diammoniumhydrogenphosphat und Polyacrylsäure zur Reaktion gebracht und konventionellen wässrigen Zementsystemen gegenübergestellt wurde. 
Ein besonderer Fokus wurde hierbei auf die Beurteilbarkeit der Eignung dieser Zementsysteme als injizierbare Zementpasten in möglicherweise lasttragenden Bereichen gelegt. Eine Reaktivierung von Farringtonit und anschließendes Ab-binden mit Wasser konnte durch Hochenergiemahlung für 2 h bis 24 h erzielt werden. Mechanisch aktiviertes Farringtonit mit Polyacrylsäure (100.000 g/mol) bzw. kurzzeitig gemahlenes Farringtonit mit höher molekulargewichtiger Polyac-rylsäure führte auf Grund der zum Teil summierten Reaktivität in der sauren Umgebung der Polyacrylsäure zu einer schlechten Verarbeitbarkeit und unzu-reichenden Druckfestigkeiten. Um chelatisiertes Farringtonit mit angemessenen Festigkeiten zu erhalten, zeigte sich die Anwesenheit von Ammoniumionen als vielversprechende Strategie. Als hydratisierte Produkte wurden je nach Formu-lierung Struvit (MgNH4PO4·6H2O), Newberyit (MgHPO4·3H2O) oder Mag-nesiumphosphathydrat (Mg3(PO4)2·22H2O) gewonnen. Besonders die Kombina-tion von kurzzeitig gemahlenem Farringtonit mit 17,5 Gew.%iger Poly-acrylsäure Lösung und 23,1 Gew.%iger Diammoniumhydrogenphos-phat Lösung mit einem Pulver-zu-Flüssigkeitsverhältnis von 1,5 g/ml führte zu Zementpasten, die hinsichtlich ihres Abbindeverhaltens und der mechanischen Eigenschaften denen der Einzelbestandteile überlegen waren. 
Die entwickelten Zementsysteme zeigten 60 min nach Beginn des Abbindevor-gangs einen pH-Wert von 4,7 bis 6,4 und Temperaturmaxima von 28,5 °C bis 52 °C je nach Zusammensetzung. Der Mischzement, für welchen maximale Druckfestigkeiten von 15,0±4,1 MPa gemessen wurden, zeigte ein deutlich we-niger sprödes Bruchverhalten im Vergleich zu den reinen Verdünnungen. Da der spröde Charakter klassischer mineralische Knochenzemente einen limitie-renden Faktor für die Anwendung in lasttragenden Bereichen darstellt, kann dies als deutliche Verbesserung der mechanischen Eigenschaften beurteilt wer-den. Immerhin lagen die erzielten Festigkeitswerte in der Größenordnung der humanen Spongiosa. Besonders hervorzuheben ist außerdem der synergisti-sche Effekt, welcher bei Zementformulierungen aus kurzzeitig gemahlenem Farringtonit mit 17,5 Gew.%iger Polyacrylsäure Lösung und 23,1 Gew.%iger Diammoniumhydrogenphosphat Lösung mit einem Pulver-zu-Flüssigkeitsver-hältnis von 1,5 g/ml beobachtet werden konnte. Diese Formulierung wies bis zu vierfach höhere Festigkeitswerte als die Einzelbestandteile auf. Somit bildet das entwickelte Mischzement-System eine gute Basis für weitere Entwicklungen hin zu mechanisch lasttragenden Defekten.
N2  - In the present thesis, trimagnesium phosphate (Mg3(PO4)2 , farringtonite) of various reactivity was mixed with diammonium hydrogen phosphate and poly(acrylic acid) and systematically analyzed. The object was to compare these cement systems to conventional aqueous cement formulations regarding setting time, workability, pH-value and temperature during setting, as well as the mechanical characteristics of the set cement paste.
In doing so, a special focus was on the assessment of these cement systems in terms of their suitability as injectable cement pastes in potentially load-bearing bone defect sites. The high energy ball milling of farringtonite for 2 h to up to 24 h led to an increased reactivity which enabled the mechanically activated farringtonite to react in the presence of water and form a cementitious matrix of highly hydrated magnesium phosphate mineral. Due to the accumulated reactivity of the mechanically activated farringtonite in the acidic environment of poly(acrylic acid) (100,000 g/mol), the corresponding processability and compressive strength were not suitable for application. The same result was observed for non-activated farringtonite and poly(acrylic acid) of a higher molecular weight. A promising strategy in order to form a hardened ceramic matrix with adequate mechanical performance was the incorporation of ammonium ions in form of diammonium hydrogen phosphate. Depending on the educts used, the different formulations resulted in hydrated products such as struvite (MgNH4PO4·6H2O), newberyite (MgHPO4·3H2O) and magnesium phosphate hydrate (Mg3(PO4)2·22H2O). Mixing short-term ground farringtonite with 23.1 wt.% diammonium hydrogen phosphate and 17.5 wt.% poly(acrylic acid) (100,000 g/mol) in a powder-to-liquid ratio of 1.5 g/mL, led to a cement system with altered setting behavior and up to 4-fold synergistically improved mechanical behavior compared to the single components.
After 60 min of setting, the cement exhibited a pH-value of 4.7 to 6.4 and a temperature maximum of 28.5 °C to 52 °C, which depended on the exact composition. For the mixed cement formulation, a decrease in brittleness and an increase in compressive strength with up to 15.0±4.1 MPa could be observed. Currently, the brittle nature of mineral bone cements restricts their use to non-load-bearing defect sites. Therefore, the as-observed reduction in brittleness can be considered as a remarkable improvement of the fracture mechanics. At least, the compressive strength was similar to the compressive strength of human cancellous bone, such that, in conclusion, the developed cement system represents a promising basis for further investigations, possibly toward load-bearing applications.
KW  - Magnesiumphosphate
KW  - Polyacrylsäuren
KW  - Biokeramik
KW  - Mechanische Aktivierung
KW  - Polyacrylsäure
Y1  - 2017
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-153871
ER  - 
TY  - THES
A1  - Gupta, Sanjay Kumar
T1  - The human CCHC-type Zinc Finger Nucleic Acid Binding Protein (CNBP) binds to the G-rich elements in target mRNA coding sequences and promotes translation
T1  - Das humane CCHC-Typ-Zinkfinger-Nukleinsäure-Binde-Protein (CNBP) bindet an G-reiche Elemente in der kodierenden Sequenz seiner Ziel-mRNAs und fördert deren Translation
N2  - The genetic information encoded with in the genes are transcribed and translated to give rise to
the functional proteins, which are building block of a cell. At first, it was thought that the
regulation of gene expression particularly occurs at the level of transcription by various
transcription factors. Recent discoveries have shown the vital role of gene regulation at the level
of RNA also known as post-transcriptional gene regulation (PTGR). Apart from non-coding RNAs
e.g. micro RNAs, various RNA binding proteins (RBPs) play essential role in PTGR. RBPs have
been implicated in different stages of mRNA life cycle ranging from splicing, processing,
transport, localization and decay. In last 20 years studies have shown the presence of hundreds
of RBPs across eukaryotic systems many of which are widely conserved. Given the rising number
of RBPs and their link to human diseases it is quite evident that RBPs have major role in cellular
processes and their regulation. The current study is aimed to describe the so far unknown
molecular mechanism of CCHC-type Zinc Finger Nucleic Acid Binding Protein (CNBP/ZNF9)
function in vivo.
CNBP is ubiquitously expressed across various human tissues and is a highly conserved RBP in
eukaryotes. It is required for embryonic development in mammals and has been implicated in
transcriptional as well as post-transcriptional gene regulation; however, its molecular function
and direct target genes remain elusive. Here, we use multiple systems-wide approaches to
identify CNBP targets and document the consequences of CNBP binding. We established CNBP as
a cytoplasmic RNA-binding-protein and used Photoactivatable Ribonucleoside Enhanced
Crosslinking and Immunoprecipitation (PAR-CLIP) to identify direct interactions of CNBP with
4178 mRNAs. CNBP preferentially bound a G-rich motif in the target mRNA coding sequences.
Functional analyses, including ribosome profiling, RNA sequencing, and luciferase assays
revealed the CNBP mode of action on target transcripts. CNBP binding was found to increase the
translational efficiency of its target genes. We hypothesize that this is consistent with an RNA
chaperone function of CNBP helping to resolve secondary structures, thus promoting
translation. Altogether this study provides a novel mechanism of CNBP function in vivo and acts
as a step-stone to study the individual CNBP targets that will bring us closer to understand the
disease onset.
N2  - Die   in   der   DNA   kodierte   genetische   Information   wird   transkribiert   und   
translatiert,   um funktionelle Proteine zu bilden,  welche  die  Bausteine  von  Zellen  sind.  Lange  Zeit  wurde vermutet, dass die Regulation der Genexpression insbesondere auf dem Level der Transkription erfolgt. Kürzlich gemachte Entdeckungen haben jedoch die zentrale Rolle der Genregulation auf dem 
Level der RNA, auch bekannt als posttranskriptionelle Genregulation (PTGR),  gezeigt. Neben 
nicht-kodierenden  RNAs  wie  microRNAs,  besitzen  verschiedene  RNA-Binde-Proteine (RBP) eine 
Schlüsselrolle in der PTGR. RBPs wurden mit diversen Ebenen des mRNA- Lebenszyklus, wie Speißen, 
Prozessieren, Transport, Lokalisation und Abbau in Verbindung gebracht. In den letzten 20 Jahren 
haben Studien die Existenz von Hunderten von RBPs in unterschiedlichen eukaryotischen Systemen 
gezeigt, von denen viele weithin konserviert sind. Bedenkt man die steigende Anzahl entdeckter und 
charakterisierter RBPs und ihren Bezug zu Krankheiten des Menschen, so ist es offensichtlich, dass 
RBPs eine große Rolle in der Regulation zellulärer Prozesse besitzen.  Das Ziel  der hier 
vorliegenden Studie bestand darin,  die bis jetzt unbekannten molekularen Mechanismen der Funktion 
des CCHC-Typ-Zinkfinger-Nukleinsäure- Binde-Proteins (CNBP/ZNF9) in vivo zu beschreiben.
CNBP ist in verschiedenen humanen Geweben ubiquitär exprimiert und ein hoch konserviertes RBP in 
Eukaryoten. Es ist für die embryonale Entwicklung in Säugetieren notwendig und wurde mit der 
transkriptionellen und posttranskriptionellen Genregulation in Verbindung  gebracht. Seine 
molekulare Funktion sowie die unmittelbaren Zielgene blieben jedoch unklar.  In  dieser Studie 
verwendeten wir systemweit analysierende Methoden um CNPB-Zieltranskripte zu identifizieren und 
dokumentierten die Folgen der Bindung von CNBP an diese. Wir haben CNBP als ein zytoplasmatisches 
RNA-Binde-Protein charakterisiert und Quervernetzung und Immunpräzipitation mit photoaktivierbaren 
Ribonukleotiden (PAR-CLIP) angewendet.  Dabei wurden direkte Interaktionen von CNBP mit 4178 mRNAs 
identifiziert. CNBP bindet bevorzugt an ein G-reiches Motiv in der kodierenden Sequenz der 
Ziel-mRNA. Funktionale Analysen, unter anderem Ribosom-Profil-Untersuchungen,  RNA  Sequenzierung  
und  Luciferaseproben,  zeigten die Art und Weise, wie CNBP auf die Zieltranskripte wirkt. Die 
Bindung von CNBP an seine Zieltranskripte erhöht deren Translationseffizienz. Wir vermuten, dass 
dies eine RNA-Chaperon- Funktion von CNBP darstellt, die hilft Sekundärstrukturen aufzulösen und 
die Translation zu fördern. Zusammengefasst liefert diese Studie einen neuen Mechanismus  der  
Funktion  von CNBP in vivo und kann als Startpunkt dienen um einzelne CNBP Ziele zu untersuchen. 
Dies wird
uns helfen dem Verständnis der Krankheitsentstehung näher zu kommen. ...
KW  - CNBP
KW  - RNA binding potein CNBP
Y1  - 2017
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-142917
ER  - 
TY  - THES
A1  - Swimm, Katrin
T1  - Experimentelle und theoretische Untersuchungen zur gasdruckabhängigen Wärmeleitfähigkeit von porösen Materialien
T1  - Experimental and theoretical investigations on the gas-pressure dependent thermal conductivity of porous materials
N2  - Als Wärmedämmstoffe werden üblicherweise makroporöse Stoffsysteme wie Schäume, Pul-verschüttungen, Faservliese und – wolle eingesetzt. Zusätzlich finden mikro- und mesoporöse Dämmstoffe wie Aerogele Anwendung. Um effiziente Wärmedämmstoffe entwickeln zu können, muss der Gesamtwärmetransport in porösen Materialien verstanden werden. Die ein-zelnen Wärmetransport-Mechanismen Festkörperwärmeleitung, Gaswärmeleitung und Wärme-strahlung können zuverlässig analytisch beschrieben werden. Bei manchen porösen Materialien liefert jedoch auch eine Wechselwirkung zwischen den verschiedenen Wärmetransport-Mechanismen, d.h. die Kopplung von Festkörper- und Gaswärmeleitung, einen hohen Beitrag zur Gesamtwärmeleitfähigkeit. Wie hoch dieser Kopplungseffekt bei einer bestimmten Probe ausfällt, kann bisher schwer abgeschätzt werden. Um den Kopplungseffekt von Festkörper- und Gaswärmeleitung besser zu verstehen, sind sowohl experimentelle als auch theoretische Untersuchungen an verschiedenen porösen Stoffsystemen erforderlich. Zusätzlich kann ein zuverlässiges theoretisches Modell dazu beitragen, die mittlere Porengröße von porösen Mate-rialien zerstörungsfrei anhand von gasdruckabhängigen Wärmeleitfähigkeitsmessungen zu bestimmen.

Als Modellsystem für die experimentellen Untersuchungen wurde der hochporöse Feststoff Aerogel verwendet, da seine strukturellen Eigenschaften wie Porengröße und Dichte während der Synthese gut eingestellt werden können. Es wurden Resorcin-Formaldehyd-Aerogele mit mittleren Porengrößen von etwa 600 nm, 1 µm und 8 µm sowie daraus mittels Pyrolyse abge-leitete Kohlenstoff-Aerogele synthetisiert und jeweils hinsichtlich ihrer Struktur und Wärme-leitfähigkeiten experimentell charakterisiert. Die Gesamtwärmeleitfähigkeiten dieser Aerogele wurden für verschiedene Gasatmosphären (Kohlenstoffdioxid, Argon, Stickstoff und Helium) in Abhängigkeit vom Gasdruck durch das Hitzdraht-Verfahren bestimmt. Hierfür wurde der Messbereich der Hitzdraht-Apparatur des ZAE Bayern mittels einer Druckzelle auf 10 MPa erweitert. Die Messergebnisse zeigen, dass bei allen Aerogel-Proben Festkörper- und Gaswär-meleitung einen deutlichen Kopplungsbeitrag liefern: Die gemessenen gasdruckabhängigen Wärmeleitfähigkeiten sind um Faktor 1,3 bis 3,3 höher als die entsprechenden reinen Gas-wärmeleitfähigkeiten. Die jeweilige Höhe hängt sowohl vom verwendeten Gas (Gaswärmeleitfähigkeit) als auch vom Aerogeltyp (Festkörperwärmeleitfähigkeit und Festkörperstruktur) ab. Ein stark vernetzter Festkörper verursacht beispielsweise einen niedrigeren Kopplungsbei-trag als ein weniger stark vernetzter Festkörper.

Andererseits wurde die gasdruckabhängige Wärmeleitfähigkeit von Melaminharzschaum – einem flexiblen, offenporigen und hochporösen Material – in einer evakuierbaren Zwei-Plattenapparatur unter Stickstoff-Atmosphäre bestimmt. Das Material zeichnet sich dadurch aus, dass die Addition der Einzelwärmeleitfähigkeiten gut erfüllt ist, d.h. kein Kopplungsef-fekt auftritt. Allerdings konnte gezeigt werden, dass die gestauchte und damit unregelmäßige Struktur von Melaminharzschaum die Kopplung von Festkörper- und Gaswärmeleitung deut-lich begünstigt. Je stärker die Melaminharzschaumprobe komprimiert wird, umso stärker fällt der Kopplungseffekt aus. Bei einer Kompression um 84 % ist beispielsweise die gemessene gasdruckabhängige Wärmeleitfähigkeit bei 0,1 MPa um ca. 17 % gegenüber der effektiven Wärmeleitfähigkeit von freiem Stickstoff erhöht.

Die experimentellen Untersuchungen wurden durch theoretische Betrachtungen ergänzt. Zum einen wurde die Kopplung von Festkörper- und Gaswärmeleitung anhand einer Serienschal-tung der thermischen Widerstände von Festkörper- und Gasphase dargestellt, um die Abhän-gigkeit von verschiedenen Parametern zu untersuchen. Dadurch konnte gezeigt werden, dass der Kopplungsterm stets von den Verhältnissen aus Festkörper- und Gaswärmeleitfähigkeit sowie aus den geometrischen Parametern beider Phasen abhängt. Des Weiteren wurden mit dem Computerprogramm HEAT2 Finite-Differenzen-Simulationen an Modellstrukturen durchgeführt, die für poröse Stoffsysteme, insbesondere Aerogel, charakteristisch sind (Stege, Hälse, Windungen und tote Enden). Die simulierten gasdruckabhängigen Wärmeleitfähigkeiten zeigen deutlich, dass die Festkörperstruktur mit der geringsten Vernetzung, d.h. das tote Ende, am meisten zur Kopplung von Festkörper- und Gaswärmeleitung beiträgt. Dies korre-liert mit den experimentellen Ergebnissen. Darüber hinaus kann man erkennen, dass die Ge-samtwärmeleitfähigkeit eines schlecht vernetzten porösen Systems, wo also ein hoher Kopp-lungseffekt (Serienschaltung) auftritt, niemals größer wird als die eines gut vernetzten Sys-tems mit gleicher Porosität, wo hauptsächlich paralleler Wärmetransport durch beide Phasen stattfindet. 

Schließlich wurden drei Modelle entwickelt bzw. modifiziert, um die gasdruckabhängige Wärmeleitfähigkeit von porösen Stoffsystemen theoretisch beschreiben zu können. Zunächst wurde ein für Kugelschüttungen entwickeltes Modell für Aerogel angepasst, d.h. Kopplung von Festkörper- und Gaswärmeleitung wurde nur in den Lücken zwischen zwei benachbarten Partikeln berücksichtigt. Ein Vergleich mit den Messkurven zeigt, dass der ermittelte Kopplungsterm zu gering ausfällt. Daher wurde ein bereits existierendes Aerogelmodell mit kubischer Einheitszelle, welches zusätzlich Kopplung zwischen den einzelnen Partikelsträngen beinhaltet, verbessert. Auch dieses Modell liefert keine zufriedenstellende Übereinstimmung mit den Messwerten, denn der Kopplungsbeitrag wird immer noch unterschätzt. Das liegt daran, dass die gewählte regelmäßige kubische Struktur für Aerogel zu ungenau ist. So geht bei der Berechnung des Kopplungsterms der bereits erwähnte hohe Beitrag durch tote Enden (und auch Windungen) verloren. Erfahrungsgemäß können jedoch alle für Aerogel erhaltenen gasdruckabhängigen Messkurven mit dem sogenannten Skalierungsmodell relativ gut beschrieben werden. Das entspricht dem Knudsen-Modell für reine Gaswärmeleitung, welches mit einem konstanten Faktor skaliert wird. Die Anwendung dieses einfachen Modells auf die Messdaten hat gezeigt, dass die Akkommodationskoeffizienten von Helium in Aerogel deut-lich höher sind als die Literaturwerte (ca. 0,3 auf Metalloberflächen): In den vermessenen RF- und Kohlenstoff-Aerogelen lassen sich Akkommodationskoeffizienten nahe 1 für Helium ab-leiten. Darüber hinaus ist das Skalierungsmodell gut geeignet, die mittleren Porengrößen poröser Materialien zuverlässig aus gasdruckabhängig gemessenen Wärmeleitfähigkeitskurven zu bestimmen. Dies stellt somit eine unkomplizierte und zerstörungsfreie Charakterisierungsmethode dar.
N2  - Common thermal insulation materials are macro porous material systems such as foams, powders, fleeces and fibers. Additionally, micro and meso porous thermal insulations such as aerogels are employed. In order to further optimize thermal insulation materials, the total heat transfer in porous materials has to be quantified. The individual heat transfer mechanisms solid thermal conduction, gaseous thermal conduction and thermal radiation can be described reliably by analytic models. But for some porous materials an interaction of the different heat transfer mechanisms, i.e. coupling of solid and gaseous thermal conduction, occurs and can contribute significantly to the total effective thermal conductivity. So far, it is hard to predict the amount of this coupling contribution for a certain sample. For a better understanding of the coupling effect of solid and gaesous thermal conduction, both experimental and theoretical investigations on different porous material systems are required. Additionally, a reliable theoretical model can help to determine the mean pore size of porous materials in a nonde-structive way from gas-pressure dependent thermal conductivity measurements.

Highly porous aerogel was used as model system for the experimental investigations, because its structural properties such as pore size and density can be adapted relatively well during synthesis. Resorcinol formaldehyde aerogels with mean pore sizes of about 600 nm, 1 µm and 8 µm as well as corresponding carbon aerogels obtained by pyrolysis were synthesized and experimentally characterized regarding their structural and thermal properties. Their total ef-fective thermal conductivities were determined by means of hot-wire measurements in different gas atmospheres (carbon dioxide, argon, nitrogen and helium) as a function of gas pressure. For this purpose, the measurement range of the hot-wire apparatus at ZAE Bayern was extended up to 10 MPa using a pressure chamber. The measurement results show that in all aerogel samples an obvious amount of coupling between solid and gaseous thermal conduction occurs: The gas-pressure dependent thermal contributions measured are by a factor of 1.3 to 3.3 higher than the corresponding pure gaseous thermal conductivities, depending on the pore gas (gaseous thermal conductivity) and the kind of aerogel (solid thermal conductivity and solid backbone structure). For example, a strongly connected solid phase causes a lower cou-pling contribution than a loosely connected one.

On the other hand, the gas-pressure dependent thermal conductivity of melamine resin foam – a flexible and highly porous material with open pores – was determined with an evacuable guarded hot-plate apparatus in a nitrogen atmosphere. For this kind of material the simple ad-dition of the individual thermal conductivities is observed, i.e. no coupling occurs for standard conditions. However, if compressed, the structure of melamine resin foam becomes irregular and coupling of solid and gaseous thermal conduction occurs. The more the melamine resin foam sample is compressed, the stronger is the coupling effect. For example, the measured gas-pressure dependent thermal coductivity belonging to a compression by 84 % exceeds the effective thermal conductivity of free nitrogen by about 17 % at 0.1 MPa.

The experimental investigations were supplemented by theoretical considerations. First of all, coupling of solid and gaseous thermal conduction was described by means of a series connec-tion of the thermal resistances of the solid and the gas phase, in order to examine the depend-ence on different parameters. This investigation shows, that the coupling term depends on the ratios of solid and gaseous thermal conductivity as well as of the geometrical parameters in both phases. Furthermore, with the computer program HEAT2, finite difference calculations were performed for model structures that are characteristic of porous material systems, espe-cially aerogel (struts, necks, torsions and dead ends). The simulated gas-pressure dependent thermal conductivity data show clearly, that the solid backbone structure with the weakest connectivity, i.e. the dead end, causes the highest amount of coupling between solid and gas-eous thermal conduction. This agrees with the experimental results. Moreover, it was found that the total effective thermal conductivity of a weakly connected porous system, where a high coupling effect (serial connection) occurs, never becomes larger than that of a well-connected system with the same porosity, where the heat transfer in both phases happens mostly in parallel.

Finally, three models were developed or rather modified, in order to be able to describe the gas-pressure dependent thermal conductivity of porous material systems theoretically. At first, a model originally developed for packed beds of spherical particles was adapted to aerogel, i.e. coupling of solid and gaseous thermal conduction was only taken into account for the gaps between two adjacent particles. Comparison with the experimental curves shows that the coupling term calculated is too low. Therefore, an already existing aerogel model with a cubic unit cell, which includes additional coupling between the individual particle strings, was improved. The agreement of this model with the measurement curves is also very poor, because the cou-pling contribution is still underrated. This is due to the chosen regular cubic structure being too imprecise for irregularly formed aerogel backbones. Thus, when calculating the coupling term, the above-mentioned high contribution due to dead ends (and also torsions) gets lost. Empiri-cally however, all gas-pressure dependent measurement curves received for aerogel, can be described relatively well by the so-called scaling model. This is Knudsen’s model for pure gaseous thermal conduction scaled with a constant factor. The application of this simple model to the experimental data shows that the accommodation coefficients of helium in aerogel are significantly higher than the literature values (around 0.3 on metal surfaces): Within the RF and carbon aerogels investigated accommodation coefficients close to 1 can be derived for helium. Moreover, the scaling model is suitable for a reliable determination of the mean pore sizes of porous materials from gas-pressure dependent thermal conductivity data. Therefore, a straightforward and nondestructive characterization method was found.
KW  - Wärmeleitfähigkeit
KW  - Gasdruck
KW  - Poröser Stoff
KW  - Kopplung von Festkörper- und Gaswärmeleitung
KW  - Porengröße
KW  - coupling of gaseous and solid thermal conduction
KW  - pore size
KW  - Aerogel
KW  - Hitzdrahtverfahren
Y1  - 2017
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-153887
ER  - 
TY  - THES
A1  - Jürgens [geb. Dufner], Patricia Alexandra
T1  - Analyse der Versorgungsqualität von Tumorpatienten am Lebensende anhand klinischer Qualitätsindikatoren
T1  - Analysis of the End-of-Life Care in Cancer Patients using Clinical Quality Indicators
N2  - The benefits of an early integration of palliative care in patients with cancer were already shown in various studies. Regarding the increase of palliative care it is important to ensure an adequate end of life care (EoL Care). One possibility is the use of clinical quality indicators (cQIs). Therefore the present study sought to explore the applicability of cQIs in the German health care system and in certification programs of the German Cancer Society.
Retrospective clinical routine data from patients with recurrent or newly diagnosed lung cancer, gastrointestinal cancer, melanoma or brain tumor treated at the University Hospital Würzburg were used. 331 patients were included in the analysis. 
18,1% underwent a tumorspecific therapy in the last 14 days of life and 21.8% had a new tumorspecific therapy in the last 30 days of life. This was most common in patients with lung cancer and newly diagnosed cancer. 56.2% had contact with palliative care services. 17.2% were admitted to an intensive care unit and 3.7% had more than one emergency admission during the last 30 days of life. This was most common in patients with gastrointestinal or lung cancer and in patients with newly diagnosed cancer or tumorspecific therapy. Only 22.4% had a documented formal living will. 
Due to the variant results shown between the different cancer diagnoses we concluded that it is possible to compare the quality of EoL Care in different samples using cQIs.
As shown in various studies the benchmarks defined by C. Earle could not be achieved in all cQIs. Therefore we conclude that the use of cQIs comparing the quality of EoL Care in an international approach is limited. 
On the other hand it could be stated, that cQIs are valuable tools to assess the quality of EoL Care in individual hospitals to detect gaps in the quality of care and to provide the basis for a quality improvement. Therefore it could be advisable to implement cQIs in certification programs of the German Cancer Society.
N2  - Zahlreiche Studien haben in den vergangenen Jahren den Vorteil einer frühen Einbeziehung der Palliativmedizin in die Versorgung von Tumorpatienten nachgewiesen. Aufgrund der Zunahme an palliativmedizinischen Einrichtungen besteht Bedarf, die Qualität der Patientenversorgung zu evaluieren. Hierfür können klinische QI zum Einsatz kommen, anhand derer auch andere Aspekte der Versorgung am Lebensende (z.B. Zeitpunkt der letzten tumorspezifischen Therapie) evaluiert werden können.
In der vorliegenden Arbeit sollte geklärt werden, inwieweit sich klinische QI auf das deutsche Gesundheitssystem übertragen lassen und in Kennziffern für Zertifizierungsprogramme der Deutschen Krebsgesellschaft überführbar sind.
Hierfür wurden mithilfe des SAP retrospektiv die Daten von Tumorpatienten der Entitäten Lunge, ZNS, Darm und Haut erhoben, die im Jahr 2011 aufgrund der Diagnose einer primären Metastasierung oder aufgrund eines Rezidivs und/oder Metastasen in einer Tumorkonferenz an der Universitätsklinik Würzburg vorgestellt wurden. Von den insgesamt 631 Patienten war eine Auswertung bei 331 möglich. 263 wurden ausgeschlossen – größtenteils, weil sie noch nicht verstorben waren – und bei weiteren 37 Patienten war die Datenlage nicht ausreichend.
Im Folgenden sind die wichtigsten Ergebnisse dieser Studie nochmal kurz zusammengefasst. In den letzten 14 Lebenstagen hatten 18,1% eine tumorspezifische Therapie und 8,4% eine Chemotherapie, wobei die Lungenkrebspatienten am häufigsten betroffen waren. Es ergaben sich signifikante Unterschiede zwischen den einzelnen Tumorentitäten.
Für die Umstellung bzw. den Start einer neuen tumorspezifischen Therapie in den letzten 30 Lebenstagen ergab sich ein Anteil von 21,8%, wobei 8,4% aller Patienten eine Chemotherapie erhielten und auch hier die Lungenkrebspatienten den größten Anteil ausmachten. Ebenfalls zeigten sich Unterschiede zwischen den Entitäten und zudem zwischen Primär- und Rezidivfällen.
Kontakt zur Palliativmedizin bestand bei 56,2% aller Patienten und dies am häufigsten bei den Hirntumorpatienten und Rezidivfällen. Mit 12,9% hatten nur wenige Patienten einen Erstkontakt kürzer 3 Tage vor Tod, was bei Patienten mit tumorspezifischer Therapie signifikant häufiger war.
Eine medizinische Akutversorgung hatten 19,9%, wobei 17,2% intensivmedizinisch behandelt wurden und nur 3,7% mehr als eine Notaufnahme hatten. Am häufigsten betroffen waren die Lungen- und Darmkrebspatienten. Ein höheres Risiko bestand zudem für Patienten mit Primärfall und tumorspezifischer Therapie am Lebensende.
Eine Patientenverfügung war bei 22,4% dokumentiert, wobei für 12,4% eine Datenerhebung nicht möglich war.
Aufgrund der dargelegten Unterschiede zwischen den einzelnen Tumorentitäten und zwischen den Primär- und Rezidivfällen lässt sich festhalten, dass anhand der QI vergleichende Aussagen zur Versorgungsqualität am Lebensende möglich sind.
Wie bereits in verschiedenen internationalen Studien gezeigt, ließen sich auch in dieser Arbeit die Sollvorgaben von C. Earle nur für die QI „Therapie in den letzten 14 Lebenstagen“ und „Palliativkontakt“ einhalten. Ein Vergleich der Versorgungsqualität in verschiedenen Krankenhäusern ist daher vermutlich nur bedingt möglich.
Die QI sind dagegen gut dafür geeignet, die Versorgungssituation an einzelnen Kliniken darzustellen, um Lücken der Versorgungsqualität aufzudecken und so die Grundlage für eine Qualitätsverbesserung zu schaffen. Daher ist es durchaus empfehlenswert, die QI im Rahmen von Zertifizierungsprogrammen der Deutschen Krebsgesellschaft zu testen.
Um eine vollständige und zeitsparende Datenerhebung zu ermöglichen, sollte allerdings die Dokumentation von Patientendaten verbessert werden, so dass auch eine effiziente Umsetzung im klinischen Alltag möglich ist.
KW  - Working Committee on Quality Indicators
KW  - Tumorerkrankungen
KW  - End-of-Life Care
KW  - Tumortherapie
KW  - Versorgungsqualität
Y1  - 2017
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-153745
ER  - 
TY  - THES
A1  - Yazdani Rashvanlouei, Kourosh
T1  - Developing a Framework for International Projects of ERP Implementation
T1  - Entwicklung eines Rahmens für internationale Projekte der ERP-Implementierung
N2  - Enterprise Systeme werden immer mehr von Bedeutung, was sie in die Mitte der Aufmerksamkeit und der Berücksichtigung durch Organisationen in verschiedensten Formen rückt – seien es Unternehmen oder Industrien von  riesigen öffentlichen oder privaten Organisationen bis hin zu mittleren und kleinen Dienstleistungsunternehmen. Diese Systeme verbessern sich ständig, sowohl funktionell, als auch technologisch und sie sind unumgänglich für Unternehmen, um ihre Produktivität zu vergrößern und um in dem nationalen und globalen Wettbewerb mitzuhalten.
Da lokale Softwarelösungen die Bedingungen, speziell von großen Betrieben, funktionell und technologisch nicht erfüllen konnten und da riesige globale Softwarehersteller, wie SAP, Oracle und Microsoft ihre Lösungen rapide verbessern und sie ihren Markt immer mehr über den Globus expandieren, nimmt die Nachfrage für diese globalen Marken und deren nahezu einwandfreien Softwarelösungen täglich zu. Die Zustimmung für internationale ERP Unternehmensberatungsanwendungen nimmt deswegen exponentiell zu, während die Forschung der beeinflussenden Faktoren und des Fachwissens wenig verbreitet ist. Deswegen ist es so dringlich, dieses Gebiet zu erforschen.
Das schlussendliche fünf-in-fünf Framework dieser Studie sammelt zum ersten Mal in der Geschichte alle historisch erwähnten, kritischen Erfolgsfaktoren und Projektaktivitäten. Diese wurden in fünf Phasen unterteilt und nach den fünf Schwerpunkten der internationalen ERP Projektdurchführung kategorisiert. Dieses Framework bietet einen Überblick und bildet einen umfassenden Fahrplan für solche Projekte.
N2  - The importance of enterprise systems is increasingly growing and they are in the center of attention and consideration by organizations in various types of business and industries from extra-large public or private organizations to small and medium-sized service sector business. These systems are continuously advancing functionally and technologically and are inevitable and ineluctable for the enterprises to maximize their productivity and integration in current competitive national and global business environments.
Also, since local software solutions could not meet the requirements of especially large enterprises functionally and technically, and as giant global enterprise software producers like SAP, Oracle and Microsoft are improving their solutions rapidly and since they are expanding their market to more corners of the globe, demand for these globally branded low-defect software solutions is daily ascending. The agreements for international ERP implementation project consultancy are, therefore, exponentially increasing, while the research on the influencing factors and know-hows is scattered and rare, and thus, a timely urgency for this field of research is being felt.
The final developed five-in-five framework of this study, for the first time, collects all mentioned-in-the-history critical success factors and project activities, while sequencing them in five phases and categorizing them in five focus areas for international ERP implementation projects. This framework provides a bird’s-eye view and draws a comprehensive roadmap or instruction for such projects.
KW  - ERP
KW  - International IT Projects
KW  - ERP Implementation
KW  - Framework Develpment
KW  - ERP CSF
Y1  - 2017
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-154000
ER  - 
TY  - THES
A1  - Wolf, Beat
T1  - Reducing the complexity of OMICS data analysis
T1  - Verringerung der Komplexität von OMICS Datenanalysen
N2  - The field of genetics faces a lot of challenges and opportunities in both research and diagnostics due to the rise of next generation sequencing (NGS), a technology that allows to sequence DNA increasingly fast and cheap.
NGS is not only used to analyze DNA, but also RNA, which is a very similar molecule also present in the cell, in both cases producing large amounts of data.
The big amount of data raises both infrastructure and usability problems, as powerful computing infrastructures are required and there are many manual steps in the data analysis which are complicated to execute.
Both of those problems limit the use of NGS in the clinic and research, by producing a bottleneck both computationally and in terms of manpower, as for many analyses geneticists lack the required computing skills.
Over the course of this thesis we investigated how computer science can help to improve this situation to reduce the complexity of this type of analysis.
We looked at how to make the analysis more accessible to increase the number of people that can perform OMICS data analysis (OMICS groups various genomics data-sources).
To approach this problem, we developed a graphical NGS data analysis pipeline aimed at a diagnostics environment while still being useful in research in close collaboration with the Human Genetics Department at the University of Würzburg.
The pipeline has been used in various research papers on covering subjects, including works with direct author participation in genomics, transcriptomics as well as epigenomics.
To further validate the graphical pipeline, a user survey was carried out which confirmed that it lowers the complexity of OMICS data analysis.

We also studied how the data analysis can be improved in terms of computing infrastructure by improving the performance of certain analysis steps.
We did this both in terms of speed improvements on a single computer (with notably variant calling being faster by up to 18 times), as well as with distributed computing to better use an existing infrastructure.
The improvements were integrated into the previously described graphical pipeline, which itself also was focused on low resource usage.

As a major contribution and to help with future development of parallel and distributed applications, for the usage in genetics or otherwise, we also looked at how to make it easier to develop such applications.
Based on the parallel object programming model (POP), we created a Java language extension called POP-Java, which allows for easy and transparent distribution of objects.
Through this development, we brought the POP model to the cloud, Hadoop clusters and present a new collaborative distributed computing model called FriendComputing.

The advances made in the different domains of this thesis have been published in various works specified in this document.
N2  - Das Gebiet der Genetik steht vor vielen Herausforderungen, sowohl in der Forschung als auch Diagnostik, aufgrund des "next generation sequencing" (NGS), eine Technologie die DNA immer schneller und billiger sequenziert.
NGS wird nicht nur verwendet um DNA zu analysieren sondern auch RNA, ein der DNA sehr ähnliches Molekül, wobei in beiden Fällen große Datenmengen zu erzeugt werden.
Durch die große Menge an Daten entstehen Infrastruktur und Benutzbarkeitsprobleme, da leistungsstarke Computerinfrastrukturen erforderlich sind, und es viele manuelle Schritte in der Datenanalyse gibt die kompliziert auszuführen sind.
Diese beiden Probleme begrenzen die Verwendung von NGS in der Klinik und Forschung, da es einen Engpass sowohl im Bereich der Rechnerleistung als auch beim Personal gibt, da für viele Analysen Genetikern die erforderlichen Computerkenntnisse fehlen.

In dieser Arbeit haben wir untersucht wie die Informatik helfen kann diese Situation zu verbessern indem die Komplexität dieser Art von Analyse reduziert wird.
Wir haben angeschaut, wie die Analyse zugänglicher gemacht werden kann um die Anzahl Personen zu erhöhen, die OMICS (OMICS gruppiert verschiedene Genetische Datenquellen) Datenanalysen durchführen können.
In enger Zusammenarbeit mit dem Institut für Humangenetik der Universität Würzburg wurde eine graphische NGS Datenanalysen Pipeline erstellt um diese Frage zu erläutern.
Die graphische Pipeline wurde für den Diagnostikbereich entwickelt ohne aber die Forschung aus dem Auge zu lassen.
Darum warum die Pipeline in verschiedenen Forschungsgebieten verwendet, darunter mit direkter Autorenteilname Publikationen in der Genomik, Transkriptomik und Epigenomik,
Die Pipeline wurde auch durch eine Benutzerumfrage validiert, welche bestätigt, dass unsere graphische Pipeline die Komplexität der OMICS Datenanalyse reduziert.

Wir haben auch untersucht wie die Leistung der Datenanalyse verbessert werden kann, damit die nötige Infrastruktur zugänglicher wird.
Das wurde sowohl durch das optimieren der verfügbaren Methoden (wo z.B. die Variantenanalyse bis zu 18 mal schneller wurde) als auch mit verteiltem Rechnen angegangen, um eine bestehende Infrastruktur besser zu verwenden.
Die Verbesserungen wurden in der zuvor beschriebenen graphischen Pipeline integriert, wobei generell die geringe Ressourcenverbrauch ein Fokus war.

Um die künftige Entwicklung von parallelen und verteilten Anwendung zu unterstützen, ob in der Genetik oder anderswo, haben wir geschaut, wie man es einfacher machen könnte solche Applikationen zu entwickeln.

Dies führte zu einem wichtigen informatischen Result, in dem wir, basierend auf dem Model von „parallel object programming“ (POP), eine Erweiterung der Java-Sprache namens POP-Java entwickelt haben, die eine einfache und transparente Verteilung von Objekten ermöglicht.
Durch diese Entwicklung brachten wir das POP-Modell in die Cloud, Hadoop-Cluster und präsentieren ein neues Model für ein verteiltes kollaboratives rechnen, FriendComputing genannt.

Die verschiedenen veröffentlichten Teile dieser Dissertation werden speziel aufgelistet und diskutiert.
KW  - Bioinformatik
KW  - Humangenetik
KW  - OMICS
KW  - Distributed computing
KW  - User interfaces
KW  - Verteiltes Datenbanksystem
Y1  - 2017
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-153687
ER  - 
TY  - THES
A1  - Stockinger, Bastian
T1  - Causes and effects of worker mobility between firms: empirical studies for Germany
T1  - Ursachen und Wirkungen von Beschäftigtenmobilität zwischen Betrieben: empirische Studien für Deutschland
N2  - This dissertation investigates selected causes and effects of worker mobility between firms in three empirical studies for Germany. Chapter 2 investigates the productivity effects of worker inflows to manufacturing establishments, distinguishing inflows by their previous employers’ wage level, as a proxy for productivity. The chapter is motivated by several empirical studies which find that worker inflows from more productive or higher-paying firms increase hiring firms’ productivity. The analyses in chapter 2 are based on a unique linked employer-employee data set. The findings indicate that inflows from higher-paying establishments do not increase hiring establishments’ productivity, but inflows from lower-paying establishments do. Further analyses suggest that this effect is due to a positive selectivity of such inflows from their sending establishments. These findings can be interpreted as evidence of a reallocation process by which the best employees of lower-paying establishments become hired by higher-paying establishments. This process reflects the assortative pattern of worker mobility in Germany documented by Card et al. (2013) for the past decades. The chapter thus contributes to the literature by linking establishment-level productivity analysis to the assortative pattern of inter-firm worker mobility, thereby providing a micro-foundation for the latter.
Chapter 3 focuses on a positive selection of workers moving between firms from another, more specific perspective. The analysis focuses on the importance of regional labor market competition for establishments’ apprentice training and poaching of apprenticeship completers. Previous studies have found that firms provide less training if they are located in regions with strong labor market competition. This finding is usually interpreted as evidence of a higher risk of poaching in these regions. Yet, there is no direct evidence that regional competition is positively correlated with poaching. Building on a recently established approach to ex-post identify poaching of apprenticeship completers, this chapter is the first to directly investigate the correlation between regional labor market competition and poaching. Using German administrative data, it is found that competition indeed increases training establishments’ probability of becoming poaching victims. However, poaching victims do not change their apprenticeship training activity in reaction to poaching. Instead, the findings indicate that the lower training activity in competitive regions can be attributed to lower retention rates, as well as a less adverse selection and lower labor and hiring costs of apprenticeship completers hired from rivals. 
Chapter 4 investigates the effects of local broadband internet availability on establishment-level employment growth. The analysis uses data for Germany in the years 2005-2009, when broadband was introduced in rural regions of Western Germany and in large parts of Eastern Germany. Technical frictions in broadband rollout are exploited to obtain exogenous variation in local broadband availability. The results suggest that broadband expansion had a positive effect on employment growth in the Western German service sector and a negative effect in Western German manufacturing, suggesting that broadband expansion has accelerated the reallocation of workers from manufacturing to services. Furthermore, this pattern of results is driven by pronounced positive effects in knowledge- and computer-intensive industries, suggesting that it is the actual use of broadband in the production process that leads to complementary hiring, respectively a slowdown of employment growth, in the respective sectors. For Eastern Germany, no significant employment growth effects are found.
N2  - Diese Dissertation untersucht ausgewählte Aspekte der Mobilität von Beschäftigten zwischen Betrieben. Einleitend (Kapitel 1) wird diese Form der Arbeitsmobilität auf Basis einer knappen Literaturübersicht näher charakterisiert. So wird die Bedeutung von Beschäftigtenmobilität zwischen bestehenden Betrieben als Reallokationsmechanismus am Arbeitsmarkt hervorgehoben, verglichen etwa mit der Reallokation, die durch Gründung und Schließung von Betrieben zustande kommt. Zudem wird aufgezeigt, welche Bedeutung institutionelle Rahmenbedingungen, insbesondere die Regulierung des Arbeitsmarkts, für die Mobilität von Beschäftigten zwischen Betrieben haben. Im Falle Deutschlands, das eine eher strikte Regulierung aufweist, führt der landesspezifische institutionelle Kontext demnach zu einem relativ geringen Maß an Beschäftigtenmobilität sowie teilweise (im Falle freiwilliger Betriebswechsel) zu einer Positivselektion von Betriebswechslern. Schließlich wird hervorgehoben, dass Arbeitsmärkte in hohem Maße lokal sind, wobei sich die Lokalität nicht zwingend und nicht allein auf die geographische Dimension beschränkt. Die Beschäftigtenmobilität zwischen Betrieben ist daher ein stark lokales Phänomen und potentiell konstitutiv für lokale Arbeitsmärkte.
Der Hauptteil der Dissertation (Kapitel 2-4) besteht aus drei weitgehend unabhängig voneinander entstanden empirischen Studien. Alle drei Studien nutzen administrative Beschäftigungsdaten für Deutschland sowie mikroökonometrische Methoden. Im zweiten Kapitel, welches in Co-Autorenschaft mit Katja Wolf entstand, werden die betrieblichen Produktivitätswirkungen von Beschäftigtenzugängen je nach Produktivitätsniveau des Herkunftsbetriebs untersucht. Frühere empirische Studien zeigen, dass Zugänge von Beschäftigten aus produktiveren Betrieben die Produktivität der einstellenden Betriebe steigern. Wir untersuchen diesen Zusammenhang für Deutschland anhand eines eigens generierten Linked Employer-Employee Datensatzes. Dabei ordnen wir Herkunfts- und Zielbetriebe von Betriebswechslern anhand ihres Medianlohns. Unsere Ergebnisse zeigen, dass Beschäftigtenzugänge aus höher entlohnenden Betrieben keine Wirkung auf die Produktivität der Zielbetriebe haben. Zugänge aus geringer entlohnenden Betrieben hingegen haben unseren Ergebnissen zufolge einen positiven Produktivitätseffekt. Weitere Analysen ergeben, dass dieser Effekt in einer Positivauswahl dieser Beschäftigten aus ihren Herkunftsbetrieben begründet liegt. Ein Teil der produktivsten Beschäftigten von Betrieben mit niedrigerem Lohnniveau wechselt also zu Betrieben mit höherem Lohnniveau. Dieser Prozess spiegelt ein bereits bekanntes Muster der Beschäftigtenmobilität in Deutschland wider, wonach sich hochbezahlte Beschäftigte zunehmend in hoch entlohnende Betriebe sortieren. Unsere Ergebnisse können daher als Mikro-Fundierung für dieses gesamtwirtschaftliche Muster dienen.
Im dritten Kapitel, basierend auf einer Studie in Kooperation mit Thomas Zwick, wird der Zusammenhang regionalen Arbeitsmarktwettbewerbs mit dem Ausbildungsverhalten und dem Abwerben von Ausbildungsabsolventen von Betrieben untersucht. Frühere Studien haben gezeigt, dass Betriebe in Regionen mit starkem Arbeitsmarktwettbewerb weniger ausbilden. Dies wird üblicherweise als Beleg dafür interpretiert, dass in diesen Regionen ein erhöhtes Risiko bestehe, Ausbildungsabsolventen abgeworben zu bekommen. Allerdings gibt es keine direkten empirischen Belege für diesen Zusammenhang. Auf Basis eines neuartigen Ansatzes, das Abwerben von Ausbildungsabsolventen ex post zu identifizieren, unter-sucht diese Studie erstmals direkt den Zusammenhang zwischen regionalem Arbeitsmarktwettbewerb und Abwerbungen. Hierfür nutzen wir administrative Daten für Deutschland. Unsere Ergebnisse zeigen, dass regionaler Wettbewerb tat-sächlich mit einer höheren Wahrscheinlichkeit zusammenhängt, dass Ausbildungs-betriebe Opfer von Abwerbungen werden. Allerdings ändern die betroffenen Betriebe nicht ihr Ausbildungsverhalten als Reaktion auf Abwerbungen. Stattdessen zeigen unsere Ergebnisse, dass die niedrigere Ausbildungsaktivität in Regionen mit starkem Arbeitsmarktwettbewerb eher mit einer generell geringeren Übernahmewahrscheinlichkeit von Ausbildungsabsolventen zusammenhängt. Zudem sind in solchen Regionen die Betriebswechsler unter den Ausbildungsabsolventen relativ positiv selektiert; gleichzeitig verursachen sie relativ geringe Kosten für die einstellenden Betriebe.
Das vierte Kapitel untersucht die Wirkungen der lokalen Verfügbarkeit von Breit-band-Internet auf das Beschäftigungswachstum in Betrieben. Es werden Daten aus Deutschland für den Zeitraum 2005-2009 genutzt, als Breitband-Internet in den ländlichen Regionen Westdeutschlands und weiten Teilen Ostdeutschlands eingeführt wurde. Es werden verschiedene technische Hürden des Breitbandausbaus genutzt, um exogene Varianz in der lokalen Verfügbarkeit von Breitband-Internet zu erhalten und so den Effekt von Breitband-Internet auf betriebliches Beschäftigungswachstum von den Effekten unbeobachteter Einflussgrößen und einer möglichen inversen Kausalbeziehung zu isolieren. Die Ergebnisse legen nahe, dass der Breitband-Ausbau einen positiven Effekt auf das Beschäftigungswachstum in westdeutschen Dienstleistungsbetrieben hatte, im westdeutschen Industriesektor hingegen einen negativen Effekt. Dieses Ergebnismuster geht einher mit deutlichen positiven Effekten in wissens- und computerintensiven Branchen. Dies legt nahe, dass die genannten Effekte auf die tatsächliche Nutzung von Breit-band-Internet im Produktionsprozess zurückgehen und dass Betriebe in den jeweiligen Sektoren komplementär zu Breitband Beschäftigung aufbauen, beziehungs-weise den Beschäftigungsaufbau verlangsamen. Für Ostdeutschland werden keine signifikanten Effekte auf betriebliches Beschäftigungswachstum gefunden.
Abschließend (Kapitel 5) werden die empirischen Ergebnisse der Kapitel 2-4 vor dem Hintergrund der Erkenntnisse aus Kapitel 1 reflektiert. Dabei bleibt zunächst festzuhalten, dass alle drei empirischen Kapitel Beschäftigtenmobilität auf Betriebsebene analysieren und damit die quantitativ bedeutsamste Form der Reallokation auf dem Arbeitsmarkt, die zudem weitreichende ökonomische Funktionen hat (beispielsweise Wissenstransfer). Zweitens bestätigen die drei empirischen Kapitel den Befund, dass Beschäftigtenmobilität in Deutschland unter anderem einer Positivselektion von Beschäftigten zuzurechnen ist, die insbesondere in den Kapiteln 2 und 3 aus verschiedenen Perspektiven näher untersucht wird. Drittens und letztens tragen alle drei empirischen Studien der eingangs betonten Lokalität von Arbeitsmärkten auf verschiedene Weise Rechnung.
KW  - Arbeitsmarkt
KW  - Beschäftigung
KW  - Betrieb
KW  - Beschäftigtenmobilität
KW  - worker mobility
Y1  - 2017
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-153894
ER  - 
TY  - THES
A1  - Hilz, Teresa Magdalena
T1  - Die antiapoptotischen Effekte der Pim-1 Kinase im Rahmen der ischämischen und Desfluran-induzierten Postkonditionierung
T1  - Antiapopiotic Effects of ishemic- and Desflurane-induced postconditioning are mediated by Pim-1 Kinase
N2  - Die antiapoptotischen Effekte der Pim-1 Kinase im Rahmen der ischämischen und Desfluran-induzierten Postkonditionierung
N2  - Antiapopiotic Effects of ishemic- and Desflurane-induced postconditioning are mediated by Pim-1 Kinase
KW  - Pim-1 Kinase
KW  - Postkonditonierung
Y1  - 2017
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-153998
ER  - 
TY  - THES
A1  - Schmitt, Dominik
T1  - Structural Characterization of the TFIIH Subunits p34 and p44 from C. thermophilum
T1  - Strukturelle Charakterisierung der TFIIH Untereinheiten p34 und p44 aus C. thermophilum
N2  - Several important cellular processes, including transcription, nucleotide excision repair and cell cycle control are mediated by the multifaceted interplay of subunits within the general transcription factor II H (TFIIH). 
A better understanding of the molecular structure of TFIIH is the key to unravel the mechanism of action of this versatile protein complex within these pathways. This becomes especially important in the context of severe diseases like xeroderma pigmentosum, Cockayne syndrome and trichothiodystrophy, that arise from single point mutations in some of the TFIIH subunits. 
In an attempt to structurally characterize the TFIIH complex, we harnessed the qualities of the eukaryotic thermophile Chaetomium thermophilum, a remarkable fungus, which has only recently been recognized as a novel model organism. Homologues of TFIIH from C. thermophilum were expressed in E. coli, purified to homogeneity and subsequently utilized for crystallization trials and biochemical studies.
The results of the present work include the first crystal structure of the p34 subunit of TFIIH, comprising the N-terminal domain of the protein. The structure revealed a von Willebrand Factor A (vWA) like fold, which is generally known to be involved in a multitude of protein-protein interactions. Structural comparison allowed to delineate similarities as well as differences to already known vWA domains, providing insight into the role of p34 within TFIIH. These results indicate that p34 assumes the role of a structural scaffold for other TFIIH subunits via its vWA domain, while likely serving additional functions, which are mediated through its 
C-terminal zinc binding domain and are so far unknown.
Within TFIIH p34 interacts strongly with the p44 subunit, a positive regulator of the XPD helicase, which is required for regulation of RNA Polymerase II mediated transcription and essential for eukaryotic nucleotide excision repair. Based on the p34 vWA structure putative protein-protein interfaces were analyzed and binding sites for the p34 p44 interaction suggested. Continuous crystallization efforts then led to the first structure of a p34 p44 minimal complex, comprising the N-terminal vWA domain of p34 and the C-terminal C4C4 RING domain of p44. The structure of the p34 p44 minimal complex verified the previous hypothesis regarding the involved binding sites. In addition, careful analysis of the complex interface allowed to identify critical residues, which were subsequently mutated and analyzed with respect to their significance in mediating the p34 p44 interaction, by analytical size exclusion chromatography, electrophoretic mobility shift assays and isothermal titration calorimetry. The structure of the p34 p44 complex also revealed a binding mode of the p44 C4C4 RING domain, which differed from that of other known RING domains in several aspects, supporting the hypothesis that p44 contains a novel variation of this domain.
N2  - Zelluläre Prozesse, wie beispielsweise die Transkription, die Nukleotid-Exzisionsreparatur und die Kontrolle des Zellzyklus sind abhängig vom vielschichtigen Zusammenspiel der zehn Protein-Untereinheiten des allgemeinen Transkriptionsfaktors II H (TFIIH). Zur Aufklärung der genauen Funktion dieses Komplexes ist ein besseres Verständnis seiner molekularen Struktur essentiell. Besondere Bedeutung erhält der TFIIH dabei im Hinblick auf verschiedene schwerwiegende Krankheiten, wie z.B. Xeroderma pigmentosum (XP), Cockayne-Syndrom (CS) und Trichothiodystrophie (TTD), die als Folge von einzelnen Punkt-Mutationen in bestimmten Untereinheiten des Komplexes entstehen.
In der vorliegenden Arbeit wurden zur strukturellen Charakterisierung der TFIIH Untereinheiten p34 und p44 die homologen Proteine aus Chaetomium thermophilum verwendet. Hierbei handelt es sich um einen eukaryotischen und thermophilen Pilz, der erst kürzlich als neuer und vielversprechender Modellorganismus an Bedeutung gewann. Die TFIIH Homologe aus C. thermophilum wurden rekombinant exprimiert, gereinigt und anschließend für Kristallisations-Versuche eingesetzt. Darüber hinaus wurden die Proteine mittels verschiedener biochemischer Verfahren analysiert.
Die erzielten Resultate beinhalten unter anderem die erste Kristall-Struktur der p34 Untereinheit des TFIIH und zeigen eine von Willebrand Faktor A (vWA) ähnliche Domäne im N-terminalen Bereich des Proteins. Vergleiche mit bereits bekannten vWA Proteinen liefern Gemeinsamkeiten sowie Unterschiede und erlauben erste Einblicke in die Funktion der p34 Untereinheit innerhalb des TFIIH Komplexes. Die gewonnenen Erkenntnisse legen nahe, dass p34 über seine vWA Domäne anderen TFIIH Untereinheiten als strukturelles Gerüst dient, während die C-terminale Zinkfinger-Domäne des Proteins sehr wahrscheinlich zusätzliche Aufgaben übernimmt, die bisher noch nicht genau bekannt sind.
Innerhalb des TFIIH Komplexes ist p34 eng mit der p44 Untereinheit assoziiert. Letztere ist als positiver Regulator der XPD Helikase bekannt, die im Rahmen der RNA Polymerase II vermittelten Transkription und der eukaryotischen Nukleotid-Exzisionsreparatur eine entscheidende Rolle spielt. Basierend auf der erzielten p34ct vWA Struktur wurden verschiedene Interaktions-Flächen zwischen p34 und p44 analysiert und mögliche Bindestellen für die beiden Proteine ermittelt. Weitere Kristallisations-Experimente ermöglichten schließlich die Aufklärung der Struktur eines p34 p44 Minimal-Komplexes, bestehend aus der N-terminalen vWA Domäne von p34 und der C-terminalen C4C4 RING Domäne von p44. Die gewonnenen Struktur-Daten bestätigten die zuvor ermittelte Bindestelle der beiden Proteine. Eine genauere Untersuchung der Kontakt-Fläche zwischen p34 und p44 lieferte darüber hinaus entscheidende Hinweise auf besonders wichtige Interaktions-Bereiche und Aminosäuren, die im Folgenden mutiert wurden, um deren Bedeutung für die Komplexbildung zu ermitteln. Mit Hilfe der analytischen Größenausschluss-Chromatographie, elektro-phoretischer Mobilitäts-Verlagerungs-Assays und isothermaler Titrations-Kalorimetrie konnten hierbei verschiedene Aminosäuren identifiziert werden, die für eine stabile p34 p44 Interaktion erforderlich sind. Ferner zeigte die Struktur des p34 p44 Minimal-Komplexes eine Bindungsweise der p44 C4C4 RING Domäne, die sich von der anderer, bereits bekannter RING Domänen in verschiedenen Punkten unterschied. Diese Erkenntnis bestätigt die zuvor aufgestellte Hypothese, dass es sich im Falle von p44 um eine neue Variante der bereits gut charakterisierten RING Domäne handelt.
KW  - DNA-Reparatur
KW  - Transkription
KW  - Transkriptionsfaktor
KW  - TFIIH
KW  - General Transcription Factor II H
KW  - p34
KW  - p44
KW  - Tfb4
KW  - Ssl1
KW  - Chaetomium thermophilum
Y1  - 2017
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-104851
ER  - 
TY  - THES
A1  - Hagen, Franziska
T1  - Sphingolipids in gonococcal infection
T1  - Sphingolipide in der Gonokokken Infektion
N2  - Neisseria gonorrhoeae, the causative agent of the sexually transmitted disease gonorrhea, has the potential to spread in the human host and cause a severe complication called disseminated gonococcal infection (DGI). The expression of the major outer membrane porin PorBIA is a characteristic of most gonococci associated with DGI. PorBIA binds to the scavenger receptor expressed on endothelial cells (SREC-I), which mediates the so-called low phosphate-dependent invasion (LPDI). This uptake mechanism enables N. gonorrhoeae to rapidly invade epithelial and endothelial cells in a phosphate-sensitive manner. 
We recently demonstrated that the neutral sphingomyelinase, which catalyses the hydrolysis of sphingomyelin to ceramide and phosphorylcholine, is required for the LPDI of gonococci in non-phagocytic cells. Neutral sphingomyelinase 2 (NSM2) plays a key role in the early PorBIA signaling by recruiting the PI3 kinase to caveolin. The following activation of the PI3 kinase-dependent downstream signaling leads to the engulfment of the bacteria. As a part of this work, I could confirm the involvement of the NSM2. The role of the enzyme was further elucidated by the generation of antibodies directed against NSM2 and the construction of an epithelium-based NSM2 knockout cell line using CRISPR/Cas9. The knockout of the NSM2 strongly inhibits the LPDI. The invasion could be, however, restored by the complementation of the knockout using an NSM2-GFP construct. However, the results could not be reproduced. 
In this work, I could show the involvement of further members of the sphingolipid pathway in the PorBIA-mediated invasion. Lipidome analysis revealed an increase of the bioactive molecules ceramide and sphingosine due to gonococcal infection. Both molecules do not only affect the host cell, but seem to influence the bacteria as well: while ceramide seems to be incorporated by the gonococci, sphingosine is toxic for the bacteria. Furthermore, the sphingosine kinase 2 (SPHK2) plays an important role in invasion, since the inhibition and knockdown of the enzyme revealed a negative effect on gonococcal invasion. To elucidate the role of the sphingosine kinases in invasion in more detail, an activity assay was established in this study. Additionally, the impact of the sphingosine-1-phosphate lyase (S1PL) on invasion was investigated. Inhibitor studies and infection experiments conducted with a CRISPR/Cas9 HeLa S1PL knockout cell line revealed a role of the enzyme not only in the PorBIA-mediated invasion, but also in the Opa50/HSPG-mediated gonococcal invasion. The signaling experiments allowed the categorization of the SPHK and S1PL activation in the context of infection. Like the NSM2, both enzymes play a role in the early PorBIA signaling events leading to the uptake of the bacteria. All those findings indicate an important role of sphingolipids in the invasion and survival of N. gonorrhoeae. 
In the last part of this work, the role of the NSM2 in the inhibition of apoptosis in neutrophils due to gonococcal infection was investigated. It could be demonstrated that the delayed onset of apoptosis is independent of neisserial porin and Opa proteins. Furthermore, the influence of neisserial peptidoglycan on PMN apoptosis was analysed using mutant strains, but no connection could be determined. Since the NSM2 is the most prominent sphingomyelinase in PMNs, fulfils manifold cell physiological functions and has already been connected to apoptosis, the impact of the enzyme on apoptosis inhibition due to gonococcal infection was investigated using inhibitors, with no positive results.
N2  - Neisseria gonorrhoeae, der Auslöser der sexuell übertragbaren Krankheit Gonorrhö, hat das Potenzial sich im menschlichen Wirt auszubreiten und eine schwere Komplikation, die disseminierende Gonokokkeninfektion (DGI), hervorzurufen. Die Expression des Porins PorBIA, das eines der häufigsten Proteine der äußeren Membran ist, stellt ein Charakteristikum der mit DGI assoziierten Gonokokken dar. PorBIA bindet an SREC-I (scavenger receptor expressed on endothelial cells), der die phosphatabhängige Invasion (low phosphate-dependent invasion LPDI) vermittelt. Dieser Aufnahmemechanismus erlaubt es N. gonorrhoeae Epithel- sowie Endothelzellen, schnell zu invadieren.
Wir haben kürzlich gezeigt, dass die neutrale Sphingomyelinase 2 (NSM2), welche die Hydrolyse von Sphingomyelin zu Ceramid und Phosphorylcholin katalysiert, für die LPDI der Gonokokken in nicht-phagozytische Zellen benötigt wird. Dabei spielt die neutrale Sphingomyelinase 2 eine Schlüsselrolle in der frühen PorBIA Signalübertragung, indem sie die PI3 Kinase zu Caveolin rekrutiert. Die darauffolgende Aktivierung von nachgeschalteten Signalwegen, die von der PI3 Kinase abhängig sind, führt zur Aufnahme der Bakterien. Als Teil dieser Arbeit konnte ich die Beteiligung der NSM2 bestätigen. Die Rolle des Enzyms sollte durch die Herstellung von NSM2-spezifischen Antikörpern und einer auf Epithelzellen basierenden NSM2 knockout Zelllinie, die mit Hilfe des CRISPR/Cas9 Systems hergestellt wurde, aufgeklärt werden. Der knockout der NSM2 führte zu einer starken Inhibition der LPDI. Die Invasion konnte jedoch durch die Komplementation mit Hilfe eines NSM2-GFP Konstruktes wiederhergestellt werden. Wobei die Ergebnisse jedoch nicht reproduziert werden konnten.
In dieser Arbeit konnte ich die Beteiligung weiterer Mitglieder des Sphingolipid Signalwegs an der PorBIA-vermittelten Invasion zeigen. Die Lipidomanalysen zeigten einen Anstieg der bioaktiven Moleküle Ceramide und Sphingosin aufgrund der Gonokokkeninfektion. Beide Moleküle beeinflussen nicht nur die Wirtszelle, sondern schienen auch Auswirkungen auf die Bakterien selbst zu haben: während Ceramid anscheinend von den Gonokokken aufgenommen wird, ist Sphingosin für die Bakterien toxisch. Weiterhin spielt die Sphingosinkinase 2 (SPHK2) eine wichtige Rolle in der Invasion, da die Inhibierung und der Knockdown des Enzyms die Gonokokkeninfektion negativ beeinflussen. Um die Rolle der Sphingosinkinasen in der Invasion im Detail zu erforschen, wurde in dieser Arbeit ein Aktivitätsassay etabliert. Außerdem wurde der Einfluss der Sphingosin-1-phosphat Lyase (S1PL) auf die Invasion erforscht. Inhibitorstudien und Infektionsexperimente, die mit einer CRISPR/Cas9 HeLa S1PL knockout Zelllinie durchgeführt wurden, zeigten, dass das Enzym nicht nur eine Rolle in der PorBIA-vermittelten, sondern auch in der Opa50/HSPG-vermittelten Gonokokkeninfektion spielt. Die Experimente, die bezüglich der zugrundeliegenden Signalwege durchgeführt wurden, erlaubten die Einordnung der Aktivierung der SPHK und der S1PL im Kontext der Invasion. Wie auch die NSM2, spielen beide Enzyme in der frühen PorBIA Signalübertragung eine Rolle, die schließlich zur Aufnahme der Bakterien führt. Alle diese Ergebnisse weisen auf eine wichtige Rolle der Sphingolipide für die Invasion und das Überleben von N. gonorrhoeae hin.
Im letzten Teil dieser Arbeit, wurde die Inhibierung der Apoptose von Neutrophilen aufgrund der Gonokokkeninfektion untersucht. Es konnte gezeigt werden, dass das verspätete Einsetzen der Apoptose von neisseriellen Porinen und Opa Proteinen unabhängig ist. Weiterhin wurde der Einfluss von neisseriellem Peptidoglycan auf die Apoptose der Neutrophilen mit Hilfe von Mutanten untersucht, wobei eine Verbindung nicht bestätigt werden konnte. Da die NSM2 die bedeutendste Sphingomyelinase in Neutrophilen darstellt, sowie vielfältige zellphysiologische Funktionen erfüllt und im Vorfeld schon mit der Apoptose in Verbindung gebracht wurde, wurde der Einfluss des Enzymes auf die Inhibierung der Apoptose durch die Gonokokkeninfektion mit Hilfe von Inhibitoren überprüft.
KW  - gonococcal
KW  - sphingolipids
KW  - gonococcal infection
Y1  - 2017
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-153852
ER  - 
TY  - THES
A1  - Muthers, Johannes
T1  - Essays in Industrial Organization
T1  - Aufsätze aus der Industrieökonomik
N2  - The dissertation deals with the market and welfare effects of different business practices and the firm's incentives to use them: resale price maintenance, revenue sharing of a platform operator, membership fees to buyers using a platform and patent licensing. 

In the second chapter we investigate the incentives of two manufacturers with common retailers to use resale price maintenance (RPM). Retailers provide product specific services that increase demand and manufacturers use minimum RPM to compete for favorable services for their products. Minimum RPM increases consumer pricesby voiding retailer price competition and can create a prisoner’s dilemma for manufacturers without increasing, and possibly even decreasing the overall service level. If manufacturer market power is asymmetric, minimum RPM tends to distort the allocation of sales services towards the high-priced products of the manufacturer with more market power. These results challenge the service argument as an efficiency defense for minimum RPM.

The third chapter deals with trade platforms whose operators not only allow third party sellers to offer their products to consumers, but also offer products themselves. In this context, the platform operator faces a hold-up problem if he uses classical two-part tariffs only (which previous literature on two-sided markets has focused on) as potential competition between the platform operator and sellers reduces platform attractiveness. Since some sellers refuse to join the platform, some products that are not known to the platform operator will not be offered at all. We discuss the effects of different platform tariffs on this hold-up problem. We find that revenue-based fees lower the platform operator's incentives to compete with sellers, increasing platform attractiveness. Therefore, charging such proportional fees can be profitable, what may explain why several trade platforms indeed charge proportional fees.

The fourth chapter investigates the optimal tariff system in a model in which buyers are heterogeneous. A platform model is presented in which transactions are modeled explicitly and buyers can differ in their expected valuations when they decide to join the platform. The main effect that the model identifies is that the participation decision sorts buyers according to their expected valuations. This affects the pricing of sellers. Furthermore diffing form the usual approach, in which buyers are ex-ante homogeneous, the platform does not internalize the full transaction surplus. Hence it does not implement the socially efficient price on the platform, also it has control of the price with the transaction fee. 

The fifth chapter investigates the effects of licensing on the market outcome after the patent has expired. In a setting with endogenous entry, a licensee has a head start over the competition which translated into a first mover advantage if strategies are strategic substitutes. As competitive strategies quantities and informative advertising are considered explicitly. We find that although licensing increases the joint profit of the patentee and licensee, this does not necessarily come from a reduction in consumer surplus or other firms profits. For the case of quantity competition we show that licensing is welfare improving. For the case of informative advertising, however, we show that licensing increases prices and is thus detrimental to consumer surplus.
N2  - Diese Dissertation befasst sich mit Markt- und Wohlfahrtseffekten folgenden, verschiedener Geschäftspraktiken sowie mit den Anreizen der Unternehmen diese zu verwenden: Preisbindung, Umsatzbeteiligungen eines Plattformbetreibers, Mitgliedsbeiträgen für Verkäufer auf einer Plattform und Patent-Lizensierung.

Im zweiten Kapitel werden die Anreize von zwei Herstellern untersucht, die gemeinsame Händler haben, eine Preisbindung zu verwenden. Die Händler bieten produktspezifische Leistungen an, die die Nachfrage nach dem Produkt erhöhen. Hersteller verwenden Preisbindung damit Händler mit ihrer Leistung das Herstellerprodukt bevorzugt bedenken. 

Eine Mindestpreisbindung führt dabei dazu, dass Konsumentenpreise steigen und kann ein Gefangenendilemma zwischen Herstellern verursachen, ohne dass die Dienstleistungen der Händler zunehmen, möglicherweise kann das Service-Niveau sogar sinken.

Falls die Marktmacht der Hersteller ungleich ist, führt eine Mindestpreisbindung zu einer Verzerrung der Serviceallokation zum Vorteil des höherpreisigen Produktes des Herstellers mit der größeren Marktmacht. Diese Ergebnisse fordern das Service-Argument als Verteidigung für Mindestpreisbindung heraus.  

Das dritte Kapitel befasst sich mit Handelsplattformen bei denen der Betreiber der Plattform nicht nur weiteren Verkäufern den Zugang zu Kunden über seine Plattform ermöglicht sondern auch selbst Produkte anbietet. Dabei wird der Interessenkonflikt zwischen Verkäufern und Plattformbetreiber thematisiert, der daher rührt, dass der Plattformbetreiber erfolgreiche Produkte lieber selbst vertreibt. Dieser Interessenkonflikt macht die Plattform für Verkäufer unattraktiv. Die Analyse zeigt, dass umsatzbasierte Verträge den Interessenkonflikt anders als zweistufige Tarife abmildern können.

Im vierten Kapitel werden optimale Tarifmodelle einer Handelsplattform betrachtet, wenn die Verkäufer heterogen sind. Dazu wird ein Modell einer Plattform präsentiert in dem Transaktionen zwischen den Seiten explizit modelliert sind und die Käufer sich in ihrer erwarteten Wertschätzung für Produkte unterscheiden während sie sich für eine Plattform entscheiden. Die Analyse legt frei, dass es einen Sortierungseffekt bei den Käufern gibt, nur solche mit einer relativ hohen erwarteten Wertschätzung sind auf der Plattform vertreten. Diese Sortierung beeinflusst die Preissetzung der Verkäufer. In diesem Modell internalisiert die Plattform nicht mehr den vollen Überschuss aus Transaktionen und implementiert deshalb auch nicht das sozial wünschenswerte Tarifsystem auf der Plattform.

Das fünfte Kapitel untersucht den Effekt von Lizenzvereinbarungen auf das Marktergebnis nach Patentablauf.

In einem Rahmen mit endogenem Eintritt hat ein Lizenznehmer einen zeitlichen Vorsprung vor den anderen Wettbewerbern. Dieser Vorsprung übersetzt sich in einen strategischen Vorteil, wenn die Wettbewerbsstrategien strategische Substitute sind. Als solche Wettbewerbsstrategien werden explizit Mengen und informative Werbung berücksichtigt. 

Es zeigt sich dass der Gewinn aus der Lizensierung, den Patentinhaber und Lizenznehmer einstreichen nicht notwendigerweise zum Nachteil der Kunden sein muss.
KW  - Wettbewerbsverhalten
KW  - Preisbindung
KW  - Lizenzvertrag
KW  - Werbung
KW  - Industrial Organization
Y1  - 2017
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-141671
ER  - 
TY  - THES
A1  - Bauer, Steffen
T1  - Kombinierte Versorgung osteoporotischer Kompressionsfrakturen mit dorsaler Instrumentierung und Ballonkyphoplastie des betroffenen Wirbelkörpers – Vergleich von konventioneller offener und minimalinvasiver Operationstechnik
T1  - Posterior instrumentation combined with kyphoplasty for the treatment of osteoporotic fractures of the thoracic and lumbar spine - Comparison between minimal invasive and classic open procedure
N2  - In dieser Studie wurden Daten zur minimalinvasiven dorsalen Versorgung instabiler Frakturen der thorakolumbalen Wirbelsäule in Kombination mit Kyphoplastie erhoben. Das Patientenkollektiv umfasst 64 Patienten, welche im Zeitraum von 6/2009 bis 5/2011 an 67 Frakturen versorgt wurden. Das Durchschnittsalter bei Operation betrug 71,3 ± 8,9 Jahre. Es wurden hierzu die mono- und bisegmentalen Grund-Deckplatten-Winkel präoperativ, postoperativ sowie an drei Nachuntersuchungszeitpunkten (6w, 3–6m, >9m) bestimmt. Weiterhin wurden mittels der Visuellen-Analog-Skala die Beschwerden vor dem Unfall und unmittelbar vor der Operation retrospektiv erhoben. Das funktionelle Ergebnis wurde am dritten Nachuntersuchungszeitpunkt mittels der VAS-Pain und des VAS-Wirbelsäulenscores der Arbeitsgemeinschaft „Wirbelsäule“ der DGU ermittelt. Außerdem wurde nach einer regelmäßigen Schmerzmitteleinnahme zu den Zeitpunkten „vor dem Unfall“, „direkt nach dem Unfall“ und „zurzeit“ gefragt.
Es konnten in anderen Studien schon einige Vorteile der minimalinvasiven dorsalen Stabilisierung hinsichtlich eines geringeren Blutverlustes, eines geringeren Gewebetraumas mit weniger postoperativer Schmerzen, einer besseren postoperativen Muskelfunktion, eines besseren kosmetischen Ergebnisses, schnellerer Mobilisierung sowie geringeren operativen Komplikationen gezeigt werden. Bisher gibt es aber keine Langzeitdaten, welche die funktionellen Ergebnisse und die Wiederaufrichtung oder den Korrekturverlust einer minimalinvasiven dorsalen Instrumentierung mit zeitgleicher Kyphoplastie von traumatischen Frakturen der thorakalen und lumbalen Wirbelsäule beschreiben. 
Hierbei konnten zu einem offen operierten Vergleichskollektiv keine signifikanten Unterschiede bzgl. der Wiederaufrichtung (5.2 ± 5.2 Grad perkutan vs. 6.4 ± 3.3 Grad offen, GDW bisegmental ermittelt) und des Korrekturverlustes des Grund-Deckplatten-Winkels gefunden werden (5.2 ± 5.6 Grad perkutan vs. 6.1 ± 2.4 Grad offen bei 3. NU, GDW bisegmental ermittelt). Signifikante Unterschiede ergaben sich aber bei den funktionellen Ergebnissen (VAS-Wirbelsäulenscore der Arbeitsgemeinschaft „Wirbelsäule“ der DGU) zugunsten des minimalinvasiv versorgten Kollektivs zum Zeitpunkt der dritten Nachuntersuchung.
N2  - Between 06/2009 and 05/2011 a total of 64 patients (age ⌀ 71.3 ± 8.9 y) with 67 instrumented fractures of the thoracic and lumbar spine have been included in this study.  A combination of kyphoplasty and minimal invasive posterior instrumentation was carried out in all cases. The mono- and/or bisegmental endplate angle were measured preop., immediately postop., after 6w, 3-6m and >9m. The pain visual analogue scale (pain VAS) and regular analgesia requirement were determined pre- and postop., the VAS spine score, pain VAS and regular analgesia requirement also >9m.  
A lot of advantages of the minimal invasive posterior instrumentation have been reported in previous studies (reduction of blood loss, faster rehabilitation, less muscle atrophy, less postoperative pain, better cosmetic results) but there are no long term results concerning the functional outcome, the restoration of the sagittal profile and the loss of correction.
There was no significant difference between this group (kyphoplasty + minimal invasive posterior instrumentation) in comparison to a kyphoplasty + classic open procedure group in the aspects of radiographic results. The average correction of the sagittal profile was 5.2 ± 5.2° (open procedure: 6.4 ± 3.3°). The mean loss of correction was 5.2 ± 5.6° after >9m (open procedure: 6.1 ± 2.4°). However, the minimally invasive group was found to have a significantly better functional outcome after > 9m (VAS spine score: minimal invasive 74.2 ± 19.5 vs. open procedure 57.9 ± 7.9).
KW  - Wirbelsäulenverletzung
KW  - Minimal-invasive Chirurgie
KW  - minimalinvasive dorsale Stabilisierung
KW  - Kyphoplastie
KW  - thorakolumbale Wirbelsäule
KW  - minimally invasive posterior instrumentation
KW  - kyphoplasty
KW  - thoracolumbar spine fractures
Y1  - 2017
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-153947
ER  - 
TY  - THES
A1  - Morgenroth [geb. Diehlmann], Désirée
T1  - Auswirkungen der Hypoxia Inducible Factor (HIF) - 1 - Hemmung durch Chetomin auf Hypoxie-abhängige Transkription und Strahlensensibilität in humanen Fibrosarkomzellen vom Typ HT 1080
T1  - Effects of hypoxia inducible factor 1 (HIF-1) inhibition by chetomin on hypoxia-related transcription and radiosensitivity in HT 1080 human fibrosarcoma cells
N2  - Hintergrund: Die Überexpression von Hypoxia Inducible Factor 1 (HIF-1) wird mit Tumorprogression und schlechter Prognose in Zusammenhang gebracht. Wir untersuchten, ob die pharmakologische Hemmung des Transkriptionsfaktors HIF-1 mittels Chetomin, einem Inhibitor der Interaktion von HIF-1 mit dem Koaktivator Protein p300, die Hypoxie-induzierte Strahlenresistenz menschlicher Fibrosarkomzellen vom Typ HT 1080 beeinflusst.
Methoden: Die optimale Dosis von Chetomin wurde durch Versuchsreihen mit Hypoxie-sensiblem Promotor in mit destabilisiertem EGFP-Vektor transfizierten HT 1080 HRE-Zellen bestimmt. HT 1080 Zellen wurden mittels RT-PCR sowie Western Blot auf die Transkription der HIF-1-regulierten Gene Carboanhydrase IX (CA9) und Vascular Endothelial Growth Factor (VEGF) untersucht. Außerdem wurden sie zur Erstellung klonogener Assays unter normoxischen sowie hypoxischen (0,1% O2, 12 Stunden) Bedingungen in vitro mit 0, 2, 5 oder 10 Gy bestrahlt mit oder ohne Chetominbehandlung (150 nM, 12 Stunden, Vorbehandlung 4 Stunden).
Ergebnisse: In der RT-PCR zeigte sich eine signifikante Reduktion (Signifikanzniveau p<0,05) der mRNS-Expression von CA9 und VEGF unter Chetomin und Hypoxie auf 44,4 +/- 7,2% beziehungsweise 39,6 +/- 16,0%, im Western Blot supprimierte Chetomin auch die Downstream-Genprodukte von CA9 und VEGF. In den Überlebenskurven erhöhte Chetomin die Wirksamkeit der Bestrahlung wesentlich, der modifizierte Sauerstoffeffekt (modified Oxygen Enhancement Ratio, OER') war mit Ausnahme der 50% SF in Bezug auf die Kontrollen bei 50%, 37% und 10% Relativem Überleben (SF) von 1,57 auf 1,58, von 1,56 auf 1,42 und von 1,38 auf 1,22 reduziert.
Schlussfolgerung: Die HIF-1-Hemmung durch Chetomin reduziert effektiv die Hypoxie-abhängige Transkription und verstärkt die Strahlensensibilität von hypoxischen HT 1080 Fibrosarkomzellen in vitro.
N2  - Background: Hypoxia inducible factor 1 (HIF-1) overexpression has been linked to tumor progression and poor prognosis. We investigated whether targeting of HIF-1 using chetomin, a disrupter of the interaction of HIF-1 with the transcriptional coactivator p300, influences the radiosensitivity of hypoxic HT 1080 human fibrosarcoma cells.
Methods: Optimal dose of chetomin was determined by EGFP-HRE gene reporter assay in stably transfected HT 1080 cells. Cells were assayed for expression of the hypoxia-inducible genes carbonic anhydrase IX (CA9) and vascular endothelial growth factor (VEGF) by RT-PCR and Western blot. For clonogenic survival they were irradiated with 0, 2, 5 or 10 Gy, under normoxic or hypoxic (0.1% O2, 12h) conditions in the presence or absence of chetomin (150 nM, 12h, pre-treatment of 4h).
Results: Chetomin treatment significantly reduced CA9 and VEGF mRNA expression in hypoxic cells to 44.4 +/- 7.2% and 39.6 +/- 16.0% respectively, of untreated hypoxic controls. Chetomin suppressed as well downstream gene products of CA9 and VEGF (Western blot). Chetomin clearly radiosensitized hypoxic cells and reduced the modified oxygen enhancement ratio (OER') compared to untreated cells except at 50% survival fraction, from 1.57 to 1.58, from 1.56 to 1.42 and from 1.38 to 1.22 at the 50%, 37% and 10% clonogenic survival levels, respectively.
Conclusions: HIF-1 inhibition by chetomin effectively reduces hypoxia-dependent transcription and radiosensitizes HT 1080 human fibrosarcoma cells in vitro.
KW  - Hypoxie
KW  - Strahlensensibilität
KW  - Strahlenresistenz
KW  - Transkriptionsfaktor
KW  - Genprodukt
KW  - HIF-1
KW  - Chetomin
KW  - CA 9
KW  - VEGF
Y1  - 2017
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-153922
ER  - 
TY  - GEN
T1  - Jahresbericht 2016 des Rechenzentrums der Universität Würzburg
T1  - Annual Report 2016 of the Computer Center, University of Wuerzburg
N2  - Das Dokument umfasst eine jährliche Zusammenfassung der Aktivitäten des Rechenzentrums als zentraler IT-Dienstleister der Universität Würzburg
T3  - Jahresbericht des Rechenzentrums der Universität Würzburg - 2016 
KW  - Jahresbericht
KW  - Julius-Maximilians-Universität Würzburg
KW  - Rechenzentrum
KW  - annual report
KW  - Computer Center University of Wuerzburg
KW  - RZUW
Y1  - 2017
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-153558
UR  - https://www.rz.uni-wuerzburg.de/wir/publikationen/
ET  - 1. Auflage
ER  - 
TY  - RPRT
A1  - Grief, Lukas
A1  - Altmann, Michael
A1  - Bogaschewsky, Ronald
T1  - The impact of sustainable supply chain management practices on performance metrics – A meta-analysis
N2  - Die vorliegende Arbeit untersucht mittels einer Meta-Analyse den Zusammenhang zwischen nachhaltigkeitsorientierter Supply Chain-Aktivitäten und der Unternehmensperformance. Es sollen auf Grundlage einer breiten Datenbasis aus den Jahren 2000 bis 2013 fundierte und aussagekräftige Zusammenhänge zwischen ökologisch nachhaltigen Supply Chain Aktivitäten und deren Wirkung auf unterschiedliche Bereiche der Unternehmensperformance hergestellt werden
N2  - Based on a broad data basis considering the years 2000 - 2013, we conduct a meta-analysis to research the influence of sustainable supply chain practices on different aspects of measurable company performance.
T2  - Eine Meta-Analyse zur Untersuchung der Auswirkung nachhaltigkeitsorientierter Supply Chain-Aktivitäten auf die Unternehmensperformance
T3  - Working Paper Series of the Institute of Business Management - 5 
KW  - Supply Chain Management
KW  - Nachhaltigkeit
KW  - supply chain management
KW  - sustainability
Y1  - 2017
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-153833
ER  - 
TY  - THES
A1  - Spinner, Simon
T1  - Self-Aware Resource Management in Virtualized Data Centers
T1  - Selbstwahrnehmende Ressourcenverwaltung in virtualisierten Rechenzentren
N2  - Enterprise applications in virtualized data centers are often subject to time-varying workloads, i.e., the load intensity and request mix change over time, due to seasonal patterns and trends, or unpredictable bursts in user requests. Varying workloads result in frequently changing resource demands to the underlying hardware infrastructure. Virtualization technologies enable sharing and on-demand allocation of hardware resources between multiple applications. In this context, the resource allocations to virtualized applications should be continuously adapted in an elastic fashion, so that "at each point in time the available resources match the current demand as closely as possible" (Herbst el al., 2013). Autonomic approaches to resource management promise significant increases in resource efficiency while avoiding violations of performance and availability requirements during peak workloads.

Traditional approaches for autonomic resource management use threshold-based rules (e.g., Amazon EC2) that execute pre-defined reconfiguration actions when a metric reaches a certain threshold (e.g., high resource utilization or load imbalance). However, many business-critical applications are subject to Service-Level-Objectives defined on an application performance metric (e.g., response time or throughput). To determine thresholds so that the end-to-end application SLO is fulfilled poses a major challenge due to the complex relationship between the resource allocation to an application and the application performance. Furthermore, threshold-based approaches are inherently prone to an oscillating behavior resulting in unnecessary reconfigurations.

In order to overcome the deficiencies of threshold-based
approaches and enable a fully automated approach to dynamically control the resource allocations of virtualized applications, model-based approaches are required that can predict the impact of a reconfiguration on the application performance in advance. However, existing model-based approaches are severely limited in their learning capabilities. They either require complete performance models of the application as input, or use a pre-identified model structure and only learn certain model parameters from empirical data at run-time. The former requires high manual efforts and deep system knowledge to create the performance models. The latter does not provide the flexibility to capture the specifics of complex and heterogeneous system architectures.

This thesis presents a self-aware approach to the resource management in virtualized data centers. In this context, self-aware means that it automatically learns performance models of the application and the virtualized infrastructure and reasons based on these models to autonomically adapt the resource allocations in accordance with given application SLOs. Learning a performance model requires the extraction of the model structure representing the system architecture as well as the estimation of model parameters, such as resource demands. The estimation of resource demands is a key challenge as they cannot be observed directly in most systems.
The major scientific contributions of this thesis are:
- A reference architecture for online model learning in virtualized systems. Our reference architecture is based on a set of model extraction agents. Each agent focuses on specific tasks to automatically create and update model skeletons capturing its local knowledge of the system and collaborates with other agents to extract the structural parts of a global performance model of the system. We define different agent roles in the reference architecture and propose a model-based collaboration mechanism for the agents. The agents may be bundled within virtual appliances and may be tailored to include knowledge about the software stack deployed in a specific virtual appliance.
- An online method for the statistical estimation of resource demands. For a given request processed by an application, the resource time consumed for a specified resource within the system (e.g., CPU or I/O device), referred to as resource demand, is the total average time the resource is busy processing the request. A request could be any unit of work (e.g., web page request, database transaction, batch job) processed by the system. We provide a systematization of existing statistical approaches to resource demand estimation and conduct an extensive experimental comparison to evaluate the accuracy of these approaches. We propose a novel method to automatically select estimation approaches and demonstrate that it increases the robustness and accuracy of the estimated resource demands significantly.
- Model-based controllers for autonomic vertical scaling of virtualized applications. We design two controllers based on online model-based reasoning techniques in order to vertically scale applications at run-time in accordance with application SLOs. The controllers exploit the knowledge from the automatically extracted performance models when determining necessary reconfigurations. The first controller adds and removes virtual CPUs to an application depending on the current demand. It uses a layered performance model to also consider the physical resource contention when determining the required resources. The second controller adapts the resource allocations proactively to ensure the availability of the application during workload peaks and avoid reconfiguration during phases of high workload.

We demonstrate the applicability of our approach in current virtualized environments and show its effectiveness leading to significant increases in resource efficiency and improvements of the application performance and availability under time-varying workloads. The evaluation of our approach is based on two case studies representative of widely used enterprise applications in virtualized data centers. In our case studies, we were able to reduce the amount of required CPU resources by up to 23% and the number of reconfigurations by up to 95% compared to a rule-based approach while ensuring full compliance with application SLO. Furthermore, using workload forecasting techniques we were able to schedule expensive reconfigurations (e.g., changes to the memory size) during phases of load load and thus were able to reduce their impact on application availability by over 80% while significantly improving application performance compared to a reactive controller. The methods and techniques for resource demand estimation and vertical application scaling were developed and evaluated in close collaboration with VMware and Google.
N2  - Unternehmensanwendungen in virtualisierten Rechenzentren unterliegen häufig zeitabhängigen Arbeitslasten, d.h. die Lastintensität und der Anfragemix ändern sich mit der Zeit wegen saisonalen Mustern und Trends, sowie  unvorhergesehenen Lastspitzen bei den Nutzeranfragen. Variierende Arbeitslasten führen dazu, dass sich die Ressourcenanforderungen an die darunterliegende Hardware-Infrastruktur häufig ändern. Virtualisierungstechniken erlauben die gemeinsame Nutzung und bedarfsgesteuerte Zuteilung von Hardware-Ressourcen zwischen mehreren Anwendungen. In diesem Zusammenhang sollte die Zuteilung von Ressourcen an virtualisierte Anwendungen fortwährend in einer elastischen Art und Weise angepasst werden, um sicherzustellen, dass "zu jedem Zeitpunkt die verfügbaren Ressourcen dem derzeitigen Bedarf möglichst genau entsprechen" (Herbst et al., 2013). Autonome Ansätze zur Ressourcenverwaltung versprechen eine deutliche Steigerung der Ressourceneffizienz wobei Verletzungen der Anforderungen hinsichtlich Performanz und Verfügbarkeit bei Lastspitzen vermieden werden.

Herkömmliche Ansätze zur autonomen Ressourcenverwaltung nutzen feste Regeln  (z.B., Amazon EC2), die vordefinierte Rekonfigurationen durchführen sobald eine Metrik einen bestimmten Schwellwert erreicht (z.B., hohe Ressourcenauslastung oder ungleichmäßige Lastverteilung). Viele geschäftskritische Anwendungen unterliegen jedoch Zielvorgaben hinsichtlich der Dienstgüte (SLO, engl. Service Level Objectives), die auf Performanzmetriken der Anwendung definiert sind (z.B., Antwortzeit oder Durchsatz). Die Bestimmung von Schwellwerten, sodass die Ende-zu-Ende Anwendungs-SLOs erfüllt werden, stellt aufgrund des komplexen Zusammenspiels zwischen der Ressourcenzuteilung und der Performanz einer Anwendung eine bedeutende Herausforderung dar. Des Weiteren sind Ansätze basierend auf Schwellwerten inhärent anfällig für Oszillationen, die zu überflüssigen Rekonfigurationen führen können.

Um die Schwächen schwellwertbasierter Ansätze zu lösen und einen vollständig automatisierten Ansatz zur dynamischen Steuerung von Ressourcenzuteilungen virtualisierter Anwendungen zu ermöglichen, bedarf es modellbasierter Ansätze, die den Einfluss einer Rekonfiguration auf die Performanz einer Anwendung im Voraus vorhersagen können. Bestehende modellbasierte Ansätze sind jedoch stark eingeschränkt hinsichtlich ihrer Lernfähigkeiten. Sie erfordern entweder vollständige Performanzmodelle der Anwendung als Eingabe oder nutzen vorbestimmte Modellstrukturen und lernen nur bestimmte Modellparameter auf Basis von empirischen Daten zur Laufzeit. Erstere erfordern hohe manuelle Aufwände und eine tiefe Systemkenntnis um die Performanzmodelle zu erstellen. Letztere bieten nur eingeschränkte Möglichkeiten um die Besonderheiten von komplexen und heterogenen Systemarchitekturen zu erfassen.

Diese Arbeit stellt einen selbstwahrnehmenden (engl. self-aware) Ansatz zur Ressourcenverwaltung in virtualisierten Rechenzentren vor. In diesem Zusammenhang bedeutet Selbstwahrnehmung, dass der Ansatz automatisch Performanzmodelle der Anwendung und der virtualisierten Infrastruktur lernt Basierend auf diesen Modellen entscheidet er autonom wie die Ressourcenzuteilungen angepasst werden, um die Anwendungs-SLOs zu erfüllen. Das Lernen von Performanzmodellen erfordert sowohl die Extraktion der Modellstruktur, die die Systemarchitektur abbildet, als auch die Schätzung von Modellparametern, wie zum Beispiel der Ressourcenverbräuche einzelner Funktionen. Die Schätzung der Ressourcenverbräuche stellt hier eine zentrale Herausforderung dar, da diese in den meisten Systemen nicht direkt gemessen werden können. Die wissenschaftlichen Hauptbeiträge dieser Arbeit sind wie folgt:

- Eine Referenzarchitektur, die das Lernen von Modellen in virtualisierten Systemen während des Betriebs ermöglicht. Unsere Referenzarchitektur basiert auf einer Menge von Modellextraktionsagenten. Jeder Agent fokussiert sich auf bestimmte Aufgaben um automatisch ein Modellskeleton, das sein lokales Wissen über das System erfasst, zu erstellen und zu aktualisieren. Jeder Agent arbeitet mit anderen Agenten zusammen um die strukturellen Teile eines globalen Performanzmodells des Systems zu extrahieren. Die Rereferenzarchitektur definiert unterschiedliche Agentenrollen und beinhaltet einen modellbasierten Mechanismus, der die  Kooperation unterschiedlicher Agenten ermöglicht. Die Agenten können als Teil virtuellen Appliances gebündelt werden und können dabei maßgeschneidertes Wissen über die Software-Strukturen in dieser virtuellen Appliance beinhalten.	
- Eine Methode zur fortwährenden statistischen Schätzung von Ressourcenverbräuchen. Der Ressourcenverbrauch (engl. resource demand) einer Anfrage, die von einer Anwendung verarbeitet wird, entspricht der Zeit, die an einer spezifischen Ressource im System (z.B., CPU oder I/O-Gerät) verbraucht wird.	Eine Anfrage kann dabei eine beliebige Arbeitseinheit, die von einem System verarbeitet wird, darstellen (z.B. eine Webseitenanfrage, eine Datenbanktransaktion, oder ein Stapelverarbeitungsauftrag). Die vorliegende Arbeit bietet eine Systematisierung existierender Ansätze zur statistischen Schätzung von Ressourcenverbräuchen und führt einen umfangreichen, auf Experimenten aufbauenden Vergleich zur Bewertung der Genauigkeit dieser Ansätze durch. Es wird eine neuartige Methode zur automatischen Auswahl eines Schätzverfahrens vorgeschlagen und gezeigt, dass diese die Robustheit und Genauigkeit der geschätzten Ressourcenverbräuche maßgeblich verbessert.	
- Modellbasierte Regler für das autonome, vertikale Skalieren von virtualisierten Anwendungen. Es werden zwei Regler entworfen, die auf modellbasierten Entscheidungstechniken basieren, um Anwendungen zur Laufzeit vertikal in Übereinstimmung mit Anwendungs-SLOs zu skalieren. Die Regler nutzen das Wissen aus automatisch extrahierten Performanzmodellen bei der Bestimmung notwendiger Rekonfigurationen. Der erste Regler fügt virtuelle CPUs zu Anwendungen hinzu und entfernt sie wieder in Abhängigkeit vom aktuellen Bedarf. Er nutzt ein geschichtetes Performanzmodell, um bei der Bestimmung der benötigten Ressourcen die Konkurrenzsituation der physikalischen Ressourcen zu beachten. Der zweite Regler passt Ressourcenzuteilungen proaktiv an, um die Verfügbarkeit einer Anwendung während Lastspitzen sicherzustellen und Rekonfigurationen unter großer Last zu vermeiden.

Die Arbeit demonstriert die Anwendbarkeit unseres Ansatzes in aktuellen virtualisierten Umgebungen und zeigt seine Effektivität bei der Erhöhung der Ressourceneffizienz und der Verbesserung der Anwendungsperformanz und -verfügbarkeit unter zeitabhängigen Arbeitslasten.
Die Evaluation des Ansatzes basiert auf zwei Fallstudien, die repräsentativ für gängige Unternehmensanwendungen in virtualisierten Rechenzentren sind. In den Fallstudien wurde eine Reduzierung der benötigten CPU-Ressourcen von bis zu 23% und der Anzahl der Rekonfigurationen von bis zu 95% im Vergleich zu regel-basierten Ansätzen erreicht, bei gleichzeitiger Erfüllung der Anwendungs-SLOs. Mit Hilfe von Vorhersagetechniken für die Arbeitslast konnten außerdem aufwändige Rekonfigurationen (z.B., Änderungen bei der Menge an zugewiesenem Arbeitsspeicher) so geplant werden, dass sie in Phasen geringer Last durchgeführt werden. Dadurch konnten deren Auswirkungen auf die Verfügbarkeit der Anwendung um mehr als 80% verringert werden bei gleichzeitiger Verbesserung der Anwendungsperformanz verglichen mit einem reaktiven Regler. Die Methoden und Techniken zur Schätzung von Ressourcenverbräuchen und zur vertikalen Skalierung von Anwendungen wurden in enger Zusammenarbeit mit VMware und Google entwickelt und evaluiert.
KW  - Cloud Computing
KW  - Virtualisierung
KW  - Leistungsbewertung
KW  - Autonomic Computing
KW  - Self-Aware Computing
KW  - Model extraction
Y1  - 2017
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-153754
ER  - 
TY  - THES
A1  - Löffler, Diana
T1  - Color, Metaphor and Culture - Empirical Foundations for User Interface Design
T1  - Farbe, Metapher und Kultur - Empirische Grundlagen für die Gestaltung von Benutzeroberflächen
N2  - Using color in user interface design is both art and science. Often, designers focus on aesthetic properties of color, but neglect that it also carries meaning and entails profound psychological consequences. Color psychology, filling this gap, is in its infancy, and lacks a theoretical approach that predicts and explains color-meaning associations shared by a large group of people in a large variety of contexts. 
To amend this situation, this work develops Conceptual Metaphor Theory of Color (CMToC), which predicts and explains cross-cultural and experience-based semantic color associations. The theory is based on the idea from cognitive linguistics that the study of metaphorical language provides valuable insights into our mental models involving color. A discussion of three types of metaphors that cover associations with physical and abstract concepts in light of existing empirical evidence provides the basis for deriving empirical research questions.
The first research question addresses the use of color for conveying physical information like weight in user interfaces. The results of four online surveys involving a total of 295 German and Japanese participants show the relative impact of hue, saturation and brightness for associations with 16 physical properties. Two thirds of these color associations were correctly predicted by CMToC. Participants frequently matched physical properties to colors based on sensorimotor correspondences and participants of both cultures did not considerably vary in their performance.
The second research question addresses the use of color for conveying abstract information like importance in user interfaces. In one experimental study, a total of 75 German and Japanese participants validated color-to-abstract mappings in form of color population stereotypes like important is dark. The majority of these color associations (86%) were correctly predicted by CMToC. Again, participants of both cultures did not considerably vary in their performance.
The third research question addresses whether predicted color associations with physical and abstract information are processed automatically as a precondition for intuitive use. The results of three studies involving a total of 85 German and Japanese participants show on the example of temperature that color automatically influences the identification speed of related physical properties, but not vice versa. Color and abstract information were not automatically associated.
As a result of these studies it can be concluded that predictions of CMToC are cross-culturally valid for user interface design. Derived implicit associations with physical properties and explicit associations with abstract concepts can inform design decisions in both hard- and software user interface design.
N2  - Der Einsatz von Farbe im User Interface Design ist sowohl Kunst als auch Wissenschaft. Designer legen häufig ästhetische Aspekte der Farbgestaltung in den Fokus, aber vernachlässigen dabei, dass Farbe ein wichtiger Bedeutungsträger ist, der tiefgreifende psychologische Konsequenzen mit sich bringt. Die Farbpsychologie versucht diese Lücke zu füllen, steckt jedoch noch in den Kinderschuhen. Vor allem mangelt es an einem theoretischen Ansatz, der semantische Farbassoziationen vorhersagt und erklärt, die von einer Vielzahl von Menschen in einer Vielzahl von Kontexten geteilt werden.
Vor diesem Hintergrund wird in dieser Arbeit die Conceptual Metaphor Theory of Color (CMToC) entwickelt, welche Vorhersagen über kulturübergreifende und erfahrungsbasierte semantische Farbassoziationen trifft und diese unter Berücksichtigung von empirischen Daten erklärt. Die Theorie beruht auf der Idee aus der kognitiven Linguistik, dass die metaphorische Sprache wertvolle Einblicke in unsere mentalen Modelle in Bezug auf Farbe liefert. Aus der Diskussion dreier Arten von konzeptuellen Metaphern, die Farbassoziationen mit physischen und abstrakten Konzepten abdecken, werden schließlich empirische Forschungsfragen abgeleitet.
Die erste Forschungsfrage befasst sich mit der Verwendung von Farbe zur Vermittlung von physischen Informationen wie Gewicht im User Interface. Die Ergebnisse von vier Online-Befragungen mit insgesamt 295 deutschen und japanischen Teilnehmern ermitteln den Einfluss von Farbton, Sättigung und Helligkeit auf Assoziationen mit 16 physischen Eigenschaften. Zwei Drittel dieser Farbassoziationen werden von der CMToC korrekt vorhergesagt. Die Teilnehmer aus beiden Kulturen unterschieden sich dabei nicht wesentlich in ihrer Zuordnung von Farben zu physischen Eigenschaften.
Die zweite Forschungsfrage befasst sich mit der Verwendung von Farbe zur Vermittlung von abstrakten Informationen wie Wichtigkeit im User Interface. Eine experimentelle Studie mit insgesamt 75 deutschen und japanischen Teilnehmern validiert hierzu Assoziationen zwischen Farben und abstrakten Konzepten in Form von Farb-Populationsstereotypen wie wichtig ist dunkel. Die Mehrheit dieser Farbassoziationen (86%) wird von der CMToC korrekt vorhergesagt. Auch hier unterscheiden sich die Teilnehmer aus beiden Kulturen nicht wesentlich in ihrer Zuordnung von Farben zu abstrakten Konzepten.
Die dritte Forschungsfrage befasst sich mit der Automatizität der vorhergesagten Farbassoziationen mit physischen und abstrakten Informationen als eine Voraussetzung für intuitive Benutzung. Die Ergebnisse von drei Studien mit insgesamt 85 deutschen und japanischen Teilnehmern zeigen am Beispiel Temperatur, dass Farbe automatisch die Identifikationsgeschwindigkeit verwandter physischer Eigenschaften beeinflusst, aber nicht umgekehrt. Farbe und abstrakte Informationen werden nicht automatisch assoziiert.
Als Ergebnis dieser Studien lässt sich feststellen, dass die Vorhersagen von CMToC kulturübergreifend gültig sind. Abgeleitete implizite Farbassoziationen mit physischen Eigenschaften und explizite Farbassoziationen mit abstrakten Konzepten erlauben es, empirisch fundierte Designentscheidungen zu treffen, die bei der Gestaltung von Hard- und Software nutzbringend eingesetzt werden können.
KW  - Softwareergonomie
KW  - Benutzeroberfläche
KW  - Farbenpsychologie
KW  - user interface design
KW  - color psychology
KW  - human-machine interaction
KW  - conceptual metaphor theory
KW  - cross-cultural study
KW  - Mensch-Maschine Interaktion
KW  - Schnittstellengestaltung
KW  - Gestaltungsrichtlinien
KW  - Kulturvergleich
Y1  - 2017
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-153782
ER  - 
TY  - THES
A1  - Hollmann, Claudia Beate
T1  - Einfluss der sauren Sphingomyelinase auf anti-virale T-Zellantworten im Masernvirus-Infektionsmodell
T1  - Role of the acid sphingomyelinase in anti-viral T cell responses in a measles virus infection model
N2  - Die saure Sphingomyelinase (Asm), ein Enzym des Sphingolipidmetabolismus,
spaltet Sphingomyelin zu Ceramid und Phosopocholin. Aktiviert wird die Asm unter
anderem durch Stimulation des CD28 Rezeptors. CD28 Signale werden auch für die
Aktivierung von konventionellen T-Zellen (Tconv) und für die Kostimulation benötigt
und sind essentiell für die Differenzierung von regulatorischen T-Zellen (Treg) im
Thymus und deren Erhalt in der Peripherie. Wir konnten zeigen, dass sich Tconv und
Treg Zellen hinsichtlich der Asm unterscheiden. Treg haben eine höhere "basale"
Asm Aktivität, widergespiegelt im höheren Ceramidgehalt und haben eine niedrigere
Lipidordnung als Tconv Zellen. Die Abwesenheit der Asm in defizienten Mäusen
bewirkt einen relativen Anstieg der Treg-Frequenz innerhalb der CD4+ T-Zellen.
Außerdem führt die Asm-Defizienz in Treg Zellen zu einer erhöhten Umsatzrate des
immunsupprimierenden Moleküls CTLA-4 und zu einer verstärkten Suppressivität
von Treg Zellen aus Asm-/- Mäusen gegenüber Wildtyp Zellen. Ein Anstieg in der
Treg-Frequenz, äquivalent zur genetischen Defizienz, kann auch durch Inhibition der
Asm, d. h. durch Wirkstoffe wie Amitriptylin und Desipramin erreicht werden. Es
konnte gezeigt werden, dass die Inhibitorbehandlung die absolute Anzahl der Tconv
Zellen selektiv verringert, da Treg Zellen gegenüber dem Asm Inhibitor-induzierten
Zelltod resistenter sind. Mechanistisch erklärbar sind die Unterschiede gegenüber
den proapoptotischen Inhibitoreffekten zwischen Tconv und Treg Zellen dadurch,
dass Treg Zellen durch die Anwesenheit von IL-2 geschützt sind. In Abwesenheit von
IL-2 sterben die Treg Zellen ebenfalls. Die gezielte Veränderung des Verhältnisses
von Treg zu Tconv durch den Einsatz von Asm-inhibitorischen Medikamenten kann
hilfreich bei der therapeutischen Behandlung von inflammatorischen- und
Autoimmunerkrankungen sein.

Inwiefern die Asm für die Funktion von T-Zellen in der anti-viralen Immunantwort
entscheidend ist, wurde im Masernvirus-Infektionsmodell näher untersucht. In Asm-/-
Mäusen und Amitriptylin-behandelten Mäusen konnte gezeigt werden, dass in
Abwesenheit der Asm die Kontrolle der Masernvirusinfektion verschlechtert ist. Treg
sind auch hier von entscheidender Bedeutung, da die Asm-abhängige, verstärkte
Masernvirusinfektion bei Fehlen der Asm nur in Gegenwart von Treg auftritt. In der
akuten Phase gibt es in Asm-/- Mäusen weniger masernvirusspezifische T-Zellen und dadurch eine verringerte Beseitigung der Viruslast. In der chronischen Phase ist die
Anzahl masernvirusspezifischer T-Zellen zwischen WT und Asm-/- Mäusen
vergleichbar. In Letzteren ist allerdings die Anzahl und Frequenz von T-Zellen im
Gehirn infizierter Mäuse noch deutlich erhöht, was die verstärkte Maserninfektion
widerspiegelt.

Zusammenfassend zeigt sich, dass die Asm die Funktion von Treg moduliert und
einen Einfluss auf das Verhältnis von Tconv und Treg zueinander hat. Im
Masernvirus-Infektionsmodell kann die Veränderung des Tconv zu Treg
Verhältnisses in Abwesenheit der Asm ursächlich für die verringerte Viruskontrolle
sein. Die Asm Inhibitor-induzierte Treg-Aktivierung und die Beeinflussung des Treg
zu Tconv Verhältnisses können wiederum für therapeutische Zwecke genutzt
werden, wie beispielsweise bei Multipler Sklerose und Rheumatoider Arthritis.
N2  - The acid sphingomyelinase (Asm), an enzyme of the sphingolipid metabolism,
hydrolyses sphingomyelin into ceramide and phosphocholine. Besides other stimuli
the Asm is activated by ligation of the costimulatory molecule CD28. CD28 signaling
is necessary to activate conventional T-cells (Tconv) and is crucial for the
differentiation and maintenance of thymus-derived regulatory T-cells (Treg). We
could demonstrate that Tconv and Treg cells differ with respect to Asm activity. Treg
cells have an increased "basal" Asm activity resulting in an elevated level of
ceramide and show a decreased lipid order compared to Tconv cells. The absence of
Asm leads to a relative increase in Treg frequency among CD4+ T-cells in Asmdeficient
mice. Furthermore, the Asm deficiency results in an increased turnover rate
of the immunosuppressive molecule CTLA-4 and strengthens the suppressive
capacity of Treg cells from Asm-/- mice compared to wild type Treg cells. An increase
of the Treg cell frequency, equivalent to that seen with genetic deficiency, can be
achieved by drugs like amitriptyline and desipramine too. The inhibitor treatment
selectively decreases the absolute numbers of Tconv cells as Treg cells are more
resistant towards Asm inhibitor induced cell death. The mechanistic explanation for
the difference concerning the proapotptotic effects of Asm inhibitors between Treg
and Tconv cells is that Treg cells are protected by IL-2. In the absence of IL-2 Treg
cells die too. Therapeutically shifting the balance of Treg and Tconv cells by Asminhibiting
drugs can be beneficial in inflammatory and autoimmune diseases.

Whether the Asm is necessary for the function of T-cells during anti-viral immune
responses was investigated in a measles virus infection model. In Asm-/- mice and
amitriptyline treated mice control of the measles virus was impaired. Treg cells are of
critical relevance as the Asm dependent boost in measles infection was only visible
in the presence of Treg cells. During the acute phase of infection less measles virus
specific T-cells were present leading to a decreased clearance of virus from the
brains of Asm-/- mice. In the chronic phase the number of measles virus specific Tcell
was comparable between wt and Asm-/- mice. But in the latter the number and
frequency of T-cells in brains of infected mice was increased, which mirrors the
enhanced measles virus infection.

In conclusion, the Asm modulates the function of Treg cells and influences the Treg-
Tconv ratio. The changed Treg-Tconv ratio in the absence of Asm expression might
be responsible for the reduced virus control in the measles virus infection model.
Additionally, the Asm inhibitor induced Treg cell activation and its effects on the Treg-
Tconv ratio can be used for therapeutical approaches in diseases like multiple
sclerosis or rheumatoid arthritis.
KW  - saure Sphingomyelinase
KW  - Treg
KW  - Masernvirus
KW  - Sphingomyelin
KW  - Ceramid
KW  - acid sphingomyelinase
KW  - regulatory t cells
KW  - measles virus
KW  - ceramide
Y1  - 2017
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-153807
ER  - 
TY  - THES
A1  - Tabisz, Barbara
T1  - Site Directed Immobilization of BMP-2: Two Approaches for the Production of Osteoinductive Scaffolds
T1  - Gerichtete Immobilisierung von BMP-2: Zwei Ansätze zur Herstellung osteogener Trägerstrukturen
N2  - Bone fractures typically heal without surgical intervention. However, pathological situations exist which impede the healing process resulting in so-called non-union fractures. Such fractures are nowadays treated with scaffold material being introduced into the defect area. These scaffolds can be doped with osteogenic factors, such as bone morphogenetic protein (BMP)2. BMP2 belongs to the most osteogenic growth factors known to date. Its medical use, efficiency and safety have been approved by FDA for certain applications. Currently, BMP2 is distributed with a stabilizing scaffold, which is simply soaked with the growth factor. Due to fast release kinetics supraphysiological high doses of BMP2 are required which are causally associated with severe side effects observed in certain applications being most harmful in the area of the cervical spine. These side-effects include inflammation, swelling and breathing problems, leading to disastrous consequences or secondary surgical interventions. Since it could be shown that a retardation of BMP2 release from the scaffold resulted in superior bone forming properties in vivo, it seems obvious to further reduce this release to a minimum. This can be achieved by covalent coupling which in the past was already elaborated using mainly classical EDC/NHS chemistry. Using this technique coupling of the protein occurs non-site-directedly leading mainly to an unpredictable product outcome with variable osteogenic activities. In order to improve the reproducibility of scaffold functionalization by BMP2 we created variants one of which contains a unique unnatural amino acid substitution within the mature polypeptide sequence (BMP2-K3Plk) and another, BMP2-A2C, in which an N-terminal alanine has been substituted by cysteine. These modifications enable site-specific and covalent immobilization of BMP2 e.g. onto polymeric beads. Both proteins were expressed in E. coli, renatured and purified by cation-exchange chromatography. Both variants were extensively analyzed in terms of purity and biological activity which was tested by in vitro interaction analyses as well as in cell based assays. Both proteins could be successfully coupled to polymeric beads. The different BMP2 functionalized beads were shown to interact with the ectodomain of the type I receptor BMPR-IA in vitro indicating that the biological activity of both BMP2 variants retained upon coupling. Both functionalized beads induced osteogenic differentiation C2C12 cells but only of those cells which have been in close contact to the particular beads. This strongly indicates that the BMP2 variant are indeed covalently coupled and not just adsorbed.
We claim that we have developed a system for a site-specific and covalent immobilization of BMP-2 onto solid scaffolds, potentially eliminating the necessity of high-dose scaffold loading. Since immobilized proteins are protected from removal by extracellular fluids, their activities now rely mainly on the half-life of the used scaffold and the rate of proteolytic degradation. Assuming that due to prolonged times much lower loading capacities might be required we propose that the immobilization strategy employed in this work may be further refined and optimized to replace the currently used BMP2-containing medical products.
N2  - Knochenbrüche heilen typischerweise ohne die Notwendigkeit chirurgischer Eingriffe. Es gibt jedoch pathologische Situationen, in denen keine Heilung erfolgt was zur Ausbildung sogenannter non-union Frakturen führt. Solche Frakturen werden heutzutage mit Trägermaterialen versorgt, welche in die Defektzonen eingebracht werden. Diese Trägermaterialien können mit osteogen wirkenden Faktoren dotiert sein, z.B. mit bone morphogenetic protein (BMP)2. BMP2 gehört zu den am meisten osteogen wirkenden Faktoren, welche derzeit bekannt sind. Die Nutzung dieses Faktors als Medikament, wurde aufgrund seiner Effizienz und der Sicherheit in der Anwendung von der FDA für bestimmte Anwendungsgebiete zugelassen. Derzeit wird BMP2 mit einer stabilisierenden Trägerstruktur vertrieben, wobei diese einfach mit dem Wachstumsfaktor getränkt wird. Aufgrund schneller Freisetzungskinetiken werden unphysiologisch hohe Mengen von BMP2 gebraucht, welche in Beziehung zu extremen Nebeneffekten gebracht werden, die bei verschiedenen Anwendungen, speziell im Wirbelsäulenbereich, beobachtet werden konnten. Die Nebeneffekte umfassen Endzündungen, einhergehend mit Schwellungen und Atemprobleme, welche weitere Operationen nach sich ziehen können. Da bereits gezeigt werden konnte, dass eine Verzögerung der BMP2 Freisetzung aus der Trägerstruktur eine Verbesserung der osteogenen Wirkung mit sich bringt erscheint es offensichtlich, diese Freisetzung auf ein Minimum zu reduzieren. Dies kann durch kovalente Anbindung erreicht werden, was bereits in der Vergangenheit durch die Verwendung klassischer EDC/NHS Kopplungschemie versucht wurde. Bei dieser Art der Anbindung wird das Protein ungerichtet gekoppelt, was zu unvorhersagbaren Produktqualitäten mit variablen osteogenen Aktivitäten führt.
Um eine Reproduktion solcher Funktionalisierungen mit BMP2 zu ermöglichen wurden zwei BMP-2 Varianten erzeigt, wobei bei einer der Varianten eine Aminosäure im N-terminalen Teil des reifen Proteinteils gegen eine unnatürliche Aminosäure BMP2-Plk), bei der anderen ein Alanin gegen ein Cystein ausgetauscht wurde BMP2-A2C. Durch diesen Austausch wird es möglich, diese Varianten gerichtet an polymere Strukturen anzubinden. Beide Proteine wurden in E. coli exprimiert, renaturiert und mittels Kationenaustausch-Chromatographie aufgereinigt. Die resultierenden Proteinprodukte wurden intensiv bzgl. ihres Reinheitsgrades sowie ihrer biologischen Aktivität überprüft. Letzteres erfolgte sowohl durch In-vitro Interaktions-Analysen als auch durch zellbasierte Untersuchungen. Beide Proteine konnten erfolgreich an polymere Strukturen ("beads") gekoppelt werden. Es konnte gezeigt werden, dass die verschiedenen BMP2 funktionalisierten beads mit isolierten Ektodomänen des BMP Typ I Rezeptors (BMPR-IA) interagieren. Dies belegt, dass die biologische Aktivität auch nach der Kopplung erhalten bleibt. Die funktionalisierten beads induzieren die osteogene Differenzierung von C2C12 Zellen. Die Differenzierung erfolgt aber nur in jenen Zellen die im direkten Kontakt zu den beads stehen. Dies legt nahe, dass beide BMP2 Varianten wirklich kovalent gekoppelt und nicht nur adsorbiert sind.
Es kann behauptet werden, dass im Rahmen dieser Arbeit ein System entwickelt wurde, durch das eine gerichtete Immobilisierung von BMP2 an solide Oberflächen möglich ist. Dadurch können möglicherweise die notwendigen BMP2 Mengen reduziert werden, da bereits Subnanogram Mengen der gekoppelten BMP2 Varianten Osteogenese auslösen können. Da gekoppelte Proteine nicht durch interstitielle Flüssigkeiten entfernt werden können unterliegt die Fortdauer ihrer biologischen Aktivität der Halbwertszeit des verwendeten Trägermaterials, was durch die verlängerten Wirkzeiten eine Verringerung der verwendeten Wachstumsfaktormenge ermöglicht. Es wird beabsichtigt diese Kopplungsstrategie weiterzuentwickeln um die derzeit am Markt befindlichen BMP2 beinhaltenden Medizinprodukte ersetzen zu können.
KW  - Protein chemistry
KW  - BMP-2
KW  - protein immobilization
KW  - site-specific immobilization
Y1  - 2017
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-153766
ER  - 
TY  - THES
A1  - Mönch, Romana
T1  - The Growth Factor PDGF and its Signaling Pathways in Colorectal Cancer
T1  - Der Wachstumsfaktor PDGF und seine Signalwege im Kolorektalkarzinom
N2  - A successful therapy for colorectal cancer (CRC), one of the most common malignancies worldwide, requires the greatest possible research effort. Of critical importance is an understanding of the relevant intracellular networks of signaling cascades, their activation, and the resulting cellular changes that are a prerequisite for a more successful CRC therapy. Vascular endothelial growth factor (VEGF) and the appropriate VEGF receptors represent molecular targets that have already been successfully implemented in the clinic (i.e. using monoclonal antibodies, tyrosine kinase inhibitors). However, for platelet derived growth factor (PDGF) and the relevant PDGF receptors, there are currently no clinically approved molecular therapeutics available. However, there are preliminary data to show that PDGF and its associated signaling pathways play an important role in CRC progression. In particular, the PI3K/Akt/mTOR pathway is emerging as an important intracellular partner of PDGF with which to control proliferation, migration, and angiogenesis in tumor cells.
Therefore it was the objective of this work to investigate the multifactorial influence of PDGF on proliferation and metabolism, depending on CRC mutation status. The intention was to identify new therapeutic targets for future cancer therapy through analyses of PDGF-induced intracellular changes.
For this purpose two human colorectal cancer cell lines were analyzed at gene and/or protein level for components of the PI3K/Akt/mTOR and MAPK signaling pathway, c-Myc, p53, and HIF1α (hypoxia-inducible-factor 1α). Changes in proliferation and metabolism, either during stimulation with PDGF and/or PI3K/Akt/mTOR inhibition, were also investigated. Experiments conducted at protein level during PDGF stimulation and/or PI3K/Akt/mTOR inhibition revealed changes in signaling pathways and crosstalk. The influence of the tumor suppressors (retinoblastoma, Rb), oncogenes (c-Myc, p53mut), and HIF1α during stimulation with PDGF, and their interactions in the tumor cell with respect to proliferation and glycolysis warrant further examination in terms of clinical treatment options. Investigations at the gene level of ex vivo samples (UICC I-IV) complete the study with regards to the clinical relevance of PDGF.
PDGF stimulation increases tumor cell proliferation in HT29 cells via the PI3K/Akt/mTOR pathway rather than the MAPK pathway. However, if the PI3K/Akt/mTOR pathway is pharmacologically blocked, PDGF stimulation is mediated by inhibitory crosstalk through the MAPK pathway. Further analyses revealed that specific Akt inhibition impedes tumor cell growth, while PI3K inhibition had little effect on proliferation. Inhibitory crosstalk was found to be responsible for these different effects. Careful intervention strategies are therefore required if future therapies intend to make use of these specific signaling pathways. One aim of future research should be to gain a better understanding of the crosstalk between these signaling pathways. In this fashion, “over-inhibition” of the signal pathways, which would result in additional clinical side effects for patients, could be prevented.
In late stage UICC, more mutation events occur, with tumorigenicity promoted by an increased mutation rate. Given that PDGF is increasingly expressed in the late UICC stages, our data would indicate that PDGF's effects are amplified with increasing malignancy. The activating effect of PDGF on the PI3K/Akt/mTOR pathway and subsequent changes in the activity of p53mut, Rb, c-Myc, and HIF1α, lead to an unfavorable prognosis for colon cancer patients. PDGF acts on colon cancer cells in an Akt-activating, glycolysis-dependent manner. PDGF increases glycolysis and the ability of CRC cells to adjust their energy metabolism. These activities should be taken as possible starting points with which to design therapeutic interventions for CRC therapy. 
PDGF, as another representative of the growth factor family, seems to play a similar role to VEGF in CRC. The data from this study underline the importance of the PDGF - PI3K/Akt/mTOR pathway-axis and its potential as a possible target in colorectal cancer. Thus PDGF represents an attractive therapeutic target, besides the VEGF/EGFR-based therapies already used in CRC.
N2  - Die erfolgreiche Therapie von Darmkrebs, eine der häufigsten malignen Erkrankungen weltweit, erfordert den größtmöglichen Forschungsaufwand. Von entscheidender Bedeutung ist das Verständnis der maßgeblichen intrazellulären Vernetzungen der Signalkaskaden, deren Aktivierung und die daraus resultierenden zellulären Veränderungen als Vorrausetzung einer erfolgreicheren Darmkrebstherapie. Der Vascular Endothelial Growth Factor (VEGF) und die entsprechenden VEGF Rezeptoren stellen molekulare Ziele dar, die im Kolorektalkarzinom bereits erfolgreich in die Klinik implementiert wurden (wie zum Beispiel monoklonale Antikörper oder Tyrosinkinaseinhibitoren). Für den Wachstumsfaktor Platelet Derived Growth Factor (PDGF) und den entsprechenden PDGF Rezeptoren stehen jedoch noch keine klinisch zugelassenen molekularen Therapeutika zu Verfügung. Allerdings zeigen erste Daten, dass PDGF und seine zugehörigen Signalwege auch eine wichtige Rolle in der Tumorprogression spielen. Insbesondere der PI3K/Akt/mTOR Signalweg kristallisiert sich als wichtiger intrazellulärer Partner von PDGF heraus, um die Proliferation, Migration und Angiogenese in Tumorzellen zu steuern.
Deshalb war es Ziel dieser Arbeit, den multifaktoriellen Einfluss von PDGF auf die Proliferation und den Metabolismus, abhängig vom Mutationsstatus, im CRC näher zu untersuchen. Neue therapeutische Angriffsziele für eine zukünftige Tumortherapie sollen durch Analyse der PDGF-bedingten intrazellulären Veränderungen gefunden werden. 
Hierfür wurden zwei humane Kolorektalkarzinom Zelllinien auf Gen- und/oder Proteinebene auf Komponenten des PI3K/Akt/mTOR- und des MAPK-Signalwegs, auf c-Myc, p53 und HIF1α (Hypoxia-inducible-factor 1α) analysiert. Ferner wurden Änderungen der Proliferation und des Metabolismus jeweils unter Stimulation mit PDGF bzw. PI3K/Akt/mTOR Inhibition untersucht. Durchgeführte Proteinuntersuchungen unter PDGF Stimulation bzw. PI3K/Akt/mTOR Inhibition offenbarten Veränderungen in den Signalwegen und des Crosstalks. Auch die Beeinflussung der Tumor Suppressoren (Retinoblastoma, Rb), Onkogenen (c-Myc, p53mut) und HIF1α unter PDGF Stimulation und deren Zusammenspiel in der Tumorzelle hinsichtlich Proliferation und Glykolyse rechtfertigen im Hinblick auf klinische Therapiemöglichkeiten weitere Untersuchungen. Die Genuntersuchung von ex vivo Gewebeproben (UICC I-IV) komplettieren die Untersuchung unter Beachtung der klinischen Relevanz von PDGF.
Die PDGF Stimulation steigert die Tumorzellproliferation in den HT29 Kolonkarzinom Zellen über den PI3K/Akt/mTOR Signalweg anstatt über den MAPK Signalweg. Allerdings wird die Stimulation mit PDGF durch den inhibitorischen Crosstalk über den MAPK Signalweg vermittelt, sollte der PI3K/Akt/mTOR Signalweg durch pharmakologische Inhibition blockiert sein. Die weitergehende Analyse hat gezeigt, dass eine spezifische Akt Inhibition das Tumorzellwachstum hemmt, während eine PI3K Inhibition kaum Einfluss auf die Proliferation besitzt. Der inhibitorische Crosstalk ist für diese unterschiedlichen Effekte verantwortlich. Sorgfältige Interventionsstrategien sind daher erforderlich, wenn man diese spezifischen Signalwege zukünftig therapeutisch ausnutzen möchte. Daher sollte ein besseres Verständnis der Crosstalks zwischen diesen Signalwegen Ziel zukünftiger Forschung sein. Auf diese Weise könnte auch eine „Über-Inhibition“ der Signalwege verhindert werden, die zusätzliche klinische Nebenwirkungen für die Patienten zur Folge hätte.
In den späten UICC Stadien treten vermehrt Mutationen auf, die die Kanzerogenität mit steigender Mutationsrate fördert. Angesichts der Tatsache, dass PDGF in den späten UICC Stadien verstärkt exprimiert wird, deuten unsere Daten darauf hin, dass die Effekte von PDGF die erhöhte Malignität verstärken. Der aktivierende Effekt von PDGF auf den PI3K/Akt/mTOR Signalweg und nachfolgende Aktivitätsänderungen von p53mut, Rb, c-Myc und HIF1α führen zu einem ungünstigen Verlauf bei Patienten mit Kolorektalkarzinom. PDGF wirkt auf Darmkrebszellen in einer Akt- aktivierenden, Glykolyse-abhängigen Art und Weise. PDGF steigert die Glykolyse und die Fähigkeit der kolorektalen Karzinomzellen, ihren Energiemetabolismus unter PDGF Stimulation anzupassen. Diese Aktivitäten sollten als mögliche therapeutisch nutzbare Ausgangspunkte verwendet werden, um Therapieansätze für das kolorektale Karzinom zu entwerfen. 
PDGF, als weiterer Vertreter aus der Familie der Wachstumsfaktoren, scheint eine vergleichbare Rolle wie VEGF im kolorektalen Karzinom zu spielen. Die Daten dieser Studie unterstreichen die Wichtigkeit der PDGF - PI3K/Akt/mTOR Signalwegsachse und deren Potential für ein mögliches Angriffsziel im kolorektalen Karzinom. PDGF stellt somit ein interessantes therapeutisches Ziel neben der bereits genutzten VEGF/EGFR – basierten Therapie im kolorektalen Karzinom dar.
KW  - PDGF
KW  - PI3K/Akt/mTor pathway
KW  - Proliferation
KW  - metabolism
KW  - PDGFR
KW  - Dickdarmkrebs
KW  - Signaltransduktion
KW  - Platelet-derived Growth Factor
Y1  - 2017
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-139100
ER  - 
TY  - THES
A1  - Spenst, Peter
T1  - Xylylene Bridged Perylene Bisimide Cyclophanes and Macrocycles
T1  - Xylol verbrückte Perylenbisimid Cyclophane und Makrozyklen
N2  - This work is concerned with the syntheses and photophysical properties of para-xylylene bridged macrocycles nPBI with ring sizes from two to nine PBI units, as well as the complexation of polycyclic aromatic guest compounds.
With a reduced but substantial fluorescence quantum yield of 21% (in CHCl3) the free host 2PBI(4-tBu)4 can be used as a dual fluorescence probe. Upon encapsulation of rather electron-poor guests the fluorescence quenching interactions between the chromophores are prevented, leading to a significant fluorescence enhancement to > 90% (“turn-on”). On the other hand, the addition of electron-rich guest molecules induces an electron transfer from the guest to the electron-poor PBI chromophores and thus quenches the fluorescence entirely (“turn-off”). The photophysical properties of the host-guest complexes were studied by transient absorption spectroscopy. These measurements revealed that the charge transfer between guest and 2PBI(4-tBu)4 occurs in the “normal region” of the Marcus-parabola with the fastest charge separation rate for perylene. In contrast, the charge recombination back to the PBI ground state lies far in the “inverted region” of the Marcus-parabola.
Beside complexation of planar aromatic hydrocarbons into the cavity of the cyclophanes an encapsulation of fullerene into the cyclic trimer 3PBI(4-tBu)4 was observed. 3PBI(4-tBu)4 provides a tube-like structure in which the PBI subunits represent the walls of those tubes. The cavity has the optimal size for hosting fullerenes, with C70 fitting better than C60 and a binding constant that is higher by a factor of 10. TA spectroscopy in toluene that was performed on the C60@3PBI(4-tBu)4 complex revealed two energy transfer processes. The first one comes from the excited PBI to the fullerene, which subsequently populates the triplet state. From the fullerene triplet state a second energy transfer occurs back to the PBI to generate the PBI triplet state.
In all cycles that were studied by TA spectroscopy, symmetry-breaking charge separation (SB-CS) was observed in dichloromethane. This process is fastest within the PBI cyclophane 2PBI(4-tBu)4 and slows down for larger cycles, suggesting that the charge separation takes place through space and not through bonds. The charges then recombine to the PBI triplet state via a radical pair intersystem crossing (RP-ISC) mechanism, which could be used to generate singlet oxygen in yields of ~20%.
By changing the solvent to toluene an intramolecular folding of the even-numbered larger cycles was observed that quenches the fluorescence and increases the 0-1 transition band in the absorption spectra. Force field calculations of 4PBI(4-tBu)4 suggested a folding into pairs of dimers, which explains the remarkable odd-even effect with respect to the number of connected PBI chromophores and the resulting alternation in the absorption and fluorescence properties. Thus, the even-numbered macrocycles can fold in a way that all chromophores are in a paired arrangement, while the odd-numbered cycles have open conformations (3PBI(4-tBu)4, 5PBI(4-tBu)4, 7PBI(4-tBu)4) or at least additional unpaired PBI unit (9PBI(4-tBu)4).
With these experiments we could for the first time give insights in the interactions between cyclic PBI hosts and aromatic guest molecules. Associated with the encapsulation of guest molecules a variety of possible applications can be envisioned, like fluorescence sensing, chiral recognition and photodynamic therapy by singlet oxygen generation. Particularly, these macrocycles provide photophysical relaxation pathways of PBIs, like charge separation and recombination and triplet state formation that are hardly feasible in monomeric PBI dyes. Furthermore, diverse compound specific features were found, like the odd-even effect in the folding process or the transition of superficial nanostructures of the tetrameric cycle influenced by the AFM tip. The comprehensive properties of these macrocycles provide the basis for further oncoming studies and can serve as an inspiration for the synthesis of new macrocyclic compounds.
N2  - In dieser Arbeit wurde die Synthese para-Xylol-verbrückter Makrozyklen nPBI mit Ringgrößen von zwei bis neun PBI Einheiten beschrieben und deren photophysikalische Eigenschaften sowie Komplexierungsvermögen für polyzyklische aromatische Gastverbindungen analysiert.
Mit einer reduzierten, aber noch substantiellen Fluoreszenzquantenausbeute von 21% in CHCl3 eignet sich der freie Wirt 2PBI(4-tBu)4 als dualer Fluoreszenzsensor. Durch die Aufnahme von elektronenarmen Gästen wird die zur Fluoreszenzlöschung führende Wechselwirkung zwischen den Chromophoren unterbunden, was sich in einer deutlichen Steigerung der Fluoreszenzquantenausbeute auf > 90% widerspiegelt („turn-on”). Andererseits führt die Zugabe elektronenreicher Gäste zu einem Elektronentransfer vom Gast auf die elektronenarmen PBI-Chromophore und quencht die Fluoreszenz damit nahezu vollständig („turn-off”). Die photophysikalischen Eigenschaften der Wirt-Gast Komplexe wurden mittels transienter Absorptionsspektroskopie weitergehend untersucht. Diese Studien zeigten, dass die Ladungstrennung zwischen Gast und 2PBI(4-tBu)4 in der „normalen Region“ der Marcus-Parabel stattfindet mit der schnellsten Ladungstrennungsrate für Perylen. Im Gegensatz dazu liegt die Ladungsrekombination zurück zum PBI Grundzustand weit in der „invertierten Region“ der Marcus-Parabel.
Neben der Komplexierung flacher aromatischer Kohlenwasserstoffe in die Kavitäten der Cyclophane konnte auch die Aufnahme von Fullerenen in das zyklische Trimer 3PBI(4 tBu)4 beobachtet werden. 3PBI(4-tBu)4 weist eine röhrenartige Struktur auf, in der die PBI-Untereinheiten die Wände der Röhren darstellen. Damit hat die Kavität die optimale Größe für die Aufnahme von Fullerenen, wobei C70 besser hinein passt als C60 und damit eine um den Faktor 10 höhere Bindungskonstante besitzt. Transiente Absorptions-spektroskopie des C60@3PBI(4-tBu)4 Komplexes zeigte in Toluol zwei Energietransfer-prozesse auf. Der erste erfolgt vom angeregten PBI zum Fulleren, welches daraufhin den Triplettzustand populiert. Vom Fulleren-Triplettzustand erfolgt ein zweiter Energie-transfer zurück zum PBI, was schließlich im PBI-Triplett Zustand mündet.
Für alle mittels transienter Absorptionsspektroskopie untersuchten Zyklen konnte eine symmetriebrechende Ladungstrennung in Dichlormethan beobachtet werden. Dieser Prozess ist für das PBI Cyclophan 2PBI(4-tBu)4 am schnellsten und wird mit zunehmender Ringgröße langsamer. Demnach ist die Ladungstrennung abhängig von der räumlichen Nähe der PBI Chromophore und nicht von deren Verbrückung.
Im Anschluss erfolgt eine Ladungsrekombination zum PBI-Triplettzustand über ein Radikalpaar (radical pair intersystem crossing RP-ISC-Mechanismus), was zur Gewinnung von Singulettsauerstoff in Ausbeuten von ~20% genutzt werden konnte.
Bei Verwendung von Toluol als Lösungsmittel wurde eine intramolekulare Faltung der geradzahligen größeren Zyklen beobachtet, wodurch die Fluoreszenz gequencht und die 0-1 Übergangsbande der Absorption verstärkt wird. Kraftfeldberechnungen für 4PBI(4 tBu)4 legen eine Faltung zu Dimerpaaren nahe, welche den außergewöhnlichen gerade-ungerade Effekt bezogen auf die Anzahl der verknüpften PBI Chromophore und die daraus resultierende Alternanz in den Absorptions- und Fluoreszenzeigenschaften erklärt.
Dementsprechend können die geradzahligen Makrozyklen in der Art falten, dass alle Chromophore in einer gepaarten Anordnung vorliegen, während die ungeradzahligen Zyklen offene Konformationen (3PBI(4 tBu)4, 5PBI(4 tBu)4, 7PBI(4 tBu)4) oder zumindest teilweise ungepaarte PBI-Einheiten (9PBI(4 tBu)4) aufweisen. Mit zunehmender Ringgröße erhöht sich der Anteil an gefalteten Untereinheiten, was dazu führt, dass sich die optischen Eigenschaften des ungeradzahligen 9PBI(4 tBu)4 Zyklus den vollständig gefalteten Systemen angleicht.
Mit diesen Experimenten konnten wir erstmals Enblicke in die Wechselwirkungen zwischen zyklischen PBI-Wirten und aromatischen Gastmolekülen geben. Verbunden mit der Aufnahme von Gastmolekülen ist eine Reihe möglicher Anwendungen wie Fluoreszenzsensorik, Chiralitätserkennung und photodynamische Therapie über die Generierung von Singulettsauerstoff denkbar. Insbesondere ermöglichen diese Makrozyklen photophysikalische Relaxationspfade von PBIs wie die Ladungstrennung und –rekombination und die Ausbildung von Triplettzuständen, welche in monomeren PBI-Frabstoffen nur schwer realisierbar sind. Weiterhin konnten einige verbindungs-spezifische Eigenschaften gefunden werden, wie den gerade-ungerade Effekt im Faltungsprozess oder die für den tetrameren Zyklus gefundene Umwandlung von Oberflächennanostrukturen unter dem Einfluß der AFM-Spitze. Die reichhaltigen Eigenschaften dieser Makrozyklen bilden damit die Basis für weitergehende Untersuchungen und können als Inspiration für die Synthese neuer makrozyklischer Verbindungen dienen.
KW  - Supramolekulare Chemie
KW  - Wirt-Gast-Beziehung
KW  - Perylenbisimid
KW  - Energietransfer
KW  - Elektronentransfer
KW  - Perylene Bisimide
KW  - Energy Transfer
KW  - Electron Transfer
KW  - Elektronentransfer
KW  - Perylenderivate
KW  - Wirt-Gast-Komplex-Chemie
Y1  - 2017
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-139015
ER  - 
TY  - THES
A1  - Hahlbrock, Theresa
T1  - Das onkologische Supportivprodukt Avemar: Untersuchungen zum antiproliferativen und antimetabolischen Effekt an humanen gastrointestinalen Tumorzellen
T1  - Studies on the antiproliferative and antimetabolic effect of the dietary supplement Avemar on human gastrointestinal tumor cells
N2  - Unter dem Namen Avemar sind fermentierte Weizenkeimlinge als onkologisches Supportivprodukt erhältlich. Der hohe Anteil an 2,6-Dimethoxy-1,4-benzochinonen (DMBQ) in Avemar soll für das \(in\) \(vitro\) und \(in\) \(vivo\) belegte antikanzerogene Potential verantwortlich sein. DMBQ wirken über Semichinonradikale bzw. durch Ausbildung von reaktiven Sauerstoffspezies (ROS) und Induktion von oxidativem Stress zytotoxisch. Da Tumorzellen empfindlicher auf oxidativen Stress reagieren als gesunde Zellen, kann dies die selektive zytotoxische Wirkung von Avemar erklären. 

Die Beteiligung von DMBQ am antiproliferativen Effekt von Avemar und die Wirkung von Avemar auf den Stoffwechsel maligner Zellen sind derzeit nicht eindeutig geklärt. Die antiproliferativen Eigenschaften von Avemar und DMBQ als Reinsubstanz wurden miteinander verglichen. Hierzu wurden DMBQ in einer zu Avemar mit 0,04% Benzochinonen äquimolaren Konzentration von 24 μmol/L eingesetzt.

Die Ergebnisse der Arbeit lassen den Schluss zu, dass der starke zytotoxische Effekt von Avemar bei BxPc-3 Zellen auf einen DMBQ-induzierten oxidativen Stress zurückzuführen ist. Im Vergleich zur unbehandelten Kontrolle wurde für BxPc-3 Zellen bei der Inkubation mit DMBQ eine 20-fache bzw. mit Avemar eine 40-fache Zunahme des ROS-Indikators 2',7'-Dichlorofluorescein gemessen. Im Westernblot ließ sich bei BxPc-3 Zellen das Enzym DT-Diaphorase, welches die Zellen vor Benzochinon-induziertem oxidativem Stress schützt, nicht nachweisen. In Zellen der anderen beiden Zelllinien konnte das Enzym nachgewiesen werden. Das mangelnde Schutzsystem gegenüber DMBQ-induziertem oxidativen Stress könnte demzufolge den DMBQ vermittelten zytotoxischen Effekt von Avemar in BxPc-3 Zellen erklären. Zusätzlich zum zytotoxischen Effekt wies Avemar zwei weitere antiproliferative Effekte auf: Zytostase bei 23132/87 Zellen und Wachstumsverzögerung bei HRT-18 Zellen. Beide antiproliferativen Effekte waren auf die Beeinflussung des Zellmetabolismus zurückzuführen. Avemar verringerte den zellulären Glukoseverbrauch von HRT-18 Zellen um 69% und von 23132/87 Zellen um 99%. In 23132/87 Zellen korrelierte der verringerte Glukoseverbrauch mit einer Abnahme von ATP um 70% und einem Zellzyklusarrest in der G\(_2\)/M Phase. Der durch die Inkubation von HRT-18 Zellen mit Avemar ausgelöste verringerte Glukoseverbrauch beeinflusste hingegen weder den ATP-Gehalt noch den Zellzyklus, induzierte aber Autophagie. Dies ließ sich zeigen durch morphologische Veränderungen wie die Bildung von intrazellulären Vakuolen und durch den Nachweis des Autophagiemarkers LC3-II. Die Wertigkeit dieses Phänomens für die zytotoxischen Eigenschaften von Avemar ist in weiteren Untersuchungen zu klären.

Die antiproliferativen Eigenschaften von Avemar führen zu Veränderungen im Zellmetabolismus von gastrointestinalen Tumorzellen. Ausschlaggebend dafür, welcher der drei antiproliferativen Effekte von Avemar (zytotoxisch, zytostatisch oder wachstumsverzögernd) dominiert, sind vermutlich zelleigene Schutzsysteme und metabolische Charakteristika der Zellen. Avemar weist ein breites Spektrum antiproliferativer Effekte auf, deren Einfluss auf Zellfunktion und Zellstoffwechsel im Detail noch weiter untersucht werden sollte.
N2  - The commercial product Avemar is an oncologic supportive drug that consists of fermented wheat germ extracts. The high content of 2,6-dimethoxy-1,4-benzoquinone (DMBQ) in Avemar is thought to be responsible for the anticancer effects, which were observed both \(in\) \(vitro\) and \(in\) \(vivo\) experiments. The cytotoxic effect of DMBQ is caused by semiquinone radicals which induce oxidative stress in cells. Because tumor cells are more sensitive to oxidative stress than benign cells, the presence of semiquinone radicals might explain the selective cytotoxic effect of Avemar. However, the role of DMBQ in the antiproliferative mechanism of Avemar and the effect of Avemar on the metabolism of malignant cells have not yet been clarified. In this work, the antiproliferative features of Avemar were compared to those of DMBQ as a pure substance. DMBQ was investigated in a concentration of 24 μmol/L, which is equimolar to Avemar with a concentration of 0.04% of DMBQ.

Both Avemar and DMBQ exhibited an increase of reactive oxygen species in BxPc-3 cells, which resulted in a cytotoxic effect within 24 hours after starting treatment. Compared to untreated cells, intracellular DCF fluorescence as a measure of reactive oxygen species increased by 20 times for DMBQ and 40 times for Avemar in BxPc-3 cells. Western Blot analysis revealed that the enzyme DT-diaphorase, which protects cells against benzoquinone-induced oxidative stress, was not present in BxPc-3 cells. In contrast, the enzyme could be detected in cells of the other two cell lines. The lack of DT-diaphorase in BxPc-3 cells indicates insufficient protection against DMBQ-induced oxidative stress which could consequently result in a DMBQ-mediated cytotoxic effect when exposed to Avemar. Besides the cytotoxic effect, Avemar showed two additional antiproliferative features: cytostasis in 23132/87 cells and growth delay in HRT-18 cells. Both antiproliferative effects of Avemar were caused by the influence of the substance on the cell metabolism. Avemar impaired the cellular consumption of glucose by 69% in HRT-18 cells and by 99% in 23132/87 cells. The impaired consumption of glucose in 23132/87 cells correlated with a decrease of ATP by 70% and an arrest in the G\(_2\)/M phase during the cell cycle of 23132/87. In contrast, when treated with Avemar, the impaired consumption of glucose in HRT-18 cells did not affect the ATP concentration and did not alter the cell cycle. Instead, Avemar leads to autophagy, as indicated by the formation of intracellular vacuoles. The presence of autophagy in HRT-18 cells was confirmed by the detection of the autophagy marker LC3-II. The relevance of this phenomenon for the cytotoxic properties of Avemar is to be clarified in further studies.

Three different mechanisms of action of Avemar were identified: cytotoxic, cytostasis, and growth delay. The relevant effect on each cell type is presumably determined by the available protection mechanism and metabolic character of the cells. Avemar shows a broad spectrum of antiproliferative features whose exact influence on the functions and metabolism of the cell remains to be investigated in more detail in future studies.
KW  - Oxidativer Stress
KW  - Chinonderivate
KW  - Alternative Medizin
KW  - Gastrointestinaler Tumor
KW  - Weizenkeim
KW  - 2,6-Dimethoxybenzochinon
KW  - Avemar
KW  - Fermentierte Weizenkeimlinge
KW  - Autophagie
KW  - 2,6-Dimethoxybenzoquinone
KW  - fermented wheat germ
KW  - autophagy
Y1  - 2017
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-145787
ER  - 
TY  - THES
A1  - Runge, Armin
T1  - Advances in Deflection Routing based Network on Chips
T1  - Fortschritte bei Deflection Routing basierten Network on Chips
N2  - The progress which has been made in semiconductor chip production in recent years enables a multitude of cores on a single die. However, due to further decreasing structure sizes, fault tolerance and energy consumption will represent key challenges. Furthermore, an efficient communication infrastructure is indispensable due to the high parallelism at those systems. The predominant communication system at such highly parallel systems is a Network on Chip (NoC). The focus of this thesis is on NoCs which are based on deflection routing. In this context, contributions are made to two domains, fault tolerance and dimensioning of the optimal link width. Both aspects are essential for the application of reliable, energy efficient, and deflection routing based NoCs.
It is expected that future semiconductor systems have to cope with high fault probabilities. The inherently given high connectivity of most NoC topologies can be exploited to tolerate the breakdown of links and other components. In this thesis, a fault-tolerant router architecture has been developed, which stands out for the deployed interconnection architecture and the method to overcome complex fault situations. The presented simulation results show, all data packets arrive at their destination, even at high fault probabilities. In contrast to routing table based architectures, the hardware costs of the herein presented architecture are lower and, in particular, independent of the number of components in the network.
Besides fault tolerance, hardware costs and energy efficiency are of great importance. The utilized link width has a decisive influence on these aspects. In particular, at deflection routing based NoCs, over- and under-sizing of the link width leads to unnecessary high hardware costs and bad performance, respectively. In the second part of this thesis, the optimal link width at deflection routing based NoCs is investigated. Additionally, a method to reduce the link width is introduced. Simulation and synthesis results show, the herein presented method allows a significant reduction of hardware costs at comparable performance.
N2  - Die Fortschritte der letzten Jahre bei der Fertigung von Halbleiterchips ermöglichen eine Vielzahl an Rechenkernen auf einem einzelnen Chip. Die in diesem Zusammenhang immer weiter sinkenden Strukturgrößen führen jedoch dazu, dass Fehlertoleranz und Energieverbrauch zentrale Herausforderungen darstellen werden. Aufgrund der hohen Parallelität in solchen Systemen, ist außerdem eine leistungsfähige Kommunikationsinfrastruktur unabdingbar. Das in diesen hochgradig parallelen Systemen überwiegend eingesetzte System zur Datenübertragung ist ein Netzwerk auf einem Chip (engl. Network on Chip (NoC)). Der Fokus dieser Dissertation liegt auf NoCs, die auf dem Prinzip des sog. Deflection Routing basieren. In diesem Kontext wurden Beiträge zu zwei Bereichen geleistet, der Fehlertoleranz und der Dimensionierung der optimalen Breite von Verbindungen. Beide Aspekte sind für den Einsatz zuverlässiger, energieeffizienter, Deflection Routing basierter NoCs essentiell.
Es ist davon auszugehen, dass zukünftige Halbleiter-Systeme mit einer hohen Fehlerwahrscheinlichkeit zurecht kommen müssen. Die hohe Konnektivität, die in den meisten NoC Topologien inhärent gegeben ist, kann ausgenutzt werden, um den Ausfall von Verbindungen und anderen Komponenten zu tolerieren. Im Rahmen dieser Arbeit wurde vor diesem Hintergrund eine fehlertolerante Router-Architektur entwickelt, die sich durch das eingesetzte Verbindungsnetzwerk und das Verfahren zur Überwindung komplexer Fehlersituationen auszeichnet. Die präsentierten Simulations-Ergebnisse zeigen, dass selbst bei sehr hohen Fehlerwahrscheinlichkeiten alle Datenpakete ihr Ziel erreichen. Im Vergleich zu Router-Architekturen die auf Routing-Tabellen basieren, sind die Hardware-Kosten der hier vorgestellten Router-Architektur gering und insbesondere unabhängig von der Anzahl an Komponenten im Netzwerk, was den Einsatz in sehr großen Netzen ermöglicht.
Neben der Fehlertoleranz sind die Hardware-Kosten sowie die Energieeffizienz von NoCs von großer Bedeutung. Einen entscheidenden Einfluss auf diese Aspekte hat die verwendete Breite der Verbindungen des NoCs. Insbesondere bei Deflection Routing basierten NoCs führt eine Über- bzw. Unterdimensionierung der Breite der Verbindungen zu unnötig hohen Hardware-Kosten bzw. schlechter Performanz. Im zweiten Teil dieser Arbeit wird die optimale Breite der Verbindungen eines Deflection Routing basierten NoCs untersucht. Außerdem wird ein Verfahren zur Reduzierung der Breite dieser Verbindungen vorgestellt. Simulations- und Synthese-Ergebnisse zeigen, dass dieses Verfahren eine erhebliche Reduzierung der Hardware-Kosten bei ähnlicher Performanz ermöglicht.
KW  - Network-on-Chip
KW  - System-on-Chip
KW  - VHDL
KW  - Network routing
KW  - Deflection routing
Y1  - 2017
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-149700
ER  - 
TY  - INPR
A1  - Arrowsmith, Merle
A1  - Böhnke, Julian
A1  - Braunschweig, Holger
A1  - Celik, Mehmet Ali
T1  - Reactivity of a Dihydrodiborene with CO: Coordination, Insertion, Cleavage and Spontaneous Cyclic Alkyne Formation
T2  - Angewandte Chemie, International Edition
N2  - Under a CO atmosphere the dihydrodiborene [(cAAC)HB=BH(cAAC)] underwent coordination of CO concomitant with reversible hydrogen migration from boron to the carbene carbon atom, as well as reversible CO insertion into the B=B bond. Heating of the CO-adduct resulted in two unusual cAAC ring-expansion products, one presenting a B=C bond to a six-membered 1,2-azaborinane-3-ylidene, the other an unprecedented nine-membered cyclic alkyne resulting from reductive cleavage of CO and spontaneous C≡C triple bond formation.
KW  - CO activation
KW  - diborene
KW  - ring expansion
KW  - insertion
KW  - cyclic (alkyl)(amino)carbene
Y1  - 2017
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-153318
N1  - This is the pre-peer reviewed version of the following article: Arrowsmith, M., Böhnke, J., Braunschweig, H. and Celik, M., Reactivity of a Dihydrodiborene with CO: Coordination, Insertion, Cleavage and Spontaneous Cyclic Alkyne Formation. Angew. Chem. Int. Ed. 2017, 129,14475 –14480. Accepted Author Manuscript. doi:10.1002/anie.201707907. This article may be used for non-commercial purposes in accordance with Wiley Terms and Conditions for Self-Archiving.
ER  - 
TY  - THES
A1  - Lieb, Julia
T1  - Counting Polynomial Matrices over Finite Fields : Matrices with Certain Primeness Properties and Applications to Linear Systems and Coding Theory
BT  - Matrices with Certain Primeness Properties and Applications to Linear Systems and Coding Theory
N2  - This dissertation is dealing with three mathematical areas, namely polynomial matrices over finite fields, linear systems and coding theory. 
Coprimeness properties of polynomial matrices provide criteria for the reachability and observability of interconnected linear systems. Since time-discrete linear systems over finite fields and convolutional codes are basically the same objects, these results could be transfered to criteria for non-catastrophicity of convolutional codes.
We calculate the probability that specially structured polynomial matrices are right prime. In particular, formulas for the number of pairwise coprime polynomials and for the number of mutually left coprime polynomial matrices are calculated. This leads to the probability that a parallel connected linear system is reachable and that a parallel connected convolutional codes is non-catastrophic. 
Moreover, the corresponding probabilities are calculated for other networks of linear systems and convolutional codes, such as series connection.
Furthermore, the probabilities that a convolutional codes is MDP and that a clock code is MDS are approximated.
Finally, we consider the probability of finding a solution for a linear network coding problem.
N2  - Diese Dissertation beschäftigt sich mit drei Teilgebieten der Mathematik, nämlich Polynommatrizen über endlichen Körpern, linearen Systemen und Faltungscodes.
Teilerfremdheitseigenschaften für Polynommatrizen stellen Kriterien für die Erreichbarkeit und Beoabachtbarkeit eines vernetzten linearen Systems zur Verfügung. Da zeit-diskrete lineare dynamische Systems und Faltungscodes im Prinzip diesselben Objekte darstellen, können diese Resultate in Kriterien dafür, dass ein Faltungscode nicht-katastrophal ist, übersetzt werden.
Wir berechnen die Wahrscheinlichkeit, dass Polynommatrizen von spezieller Struktur rechtsprim sind. Im Besonderen, werden Formeln für die Anzahl paarweise teilerfremder Polynome sowie für die Anzahl wechselweise links-teilerfremder Polynommatrizen berechnet.
Dies führt zu der Wahrscheinlichkeit, dass eine Parallelschaltung linearer Systeme erreichbar ist und dass eine Parallelschaltung von Faltungscodes nicht-katastrophal ist.
Zudem werden andere Netzwerke linearen Systeme und von Faltungscodes, wie z.B. Reihenschaltung betrachtet.
Des weiteren werden die Wahrscheinlichkeiten, dass ein Faltungscode MDP und dass ein Blockcode MDS ist, approximiert.
Schließlich, betrachten wir die Wahrscheinlichkeit, eine Lösung für ein lineares Netzwerk-Kodierungsproblem zu finden.
KW  - Lineares System
KW  - Faltungscode
KW  - Polynomial matrices
KW  - linear system
KW  - convolutional code
KW  - Matrizenpolynom
KW  - Matrixpolynom
Y1  - 2017
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-151303
SN  - 978-3-95826-064-1 (print)
SN  - 978-3-95826-065-8 (online)
N1  - Parallel erschienen als Druckausgabe in Würzburg University Press, 978-3-95826-064-1, 24,90 EUR.
PB  - Würzburg University Press
CY  - Würzburg
ET  - 1. Auflage
ER  - 
TY  - THES
A1  - Hilbert, Fabian Michael
T1  - Neue Methoden und Modelle für die diffusionsgewichtete Magnetresonanztomographie der Niere
T1  - New methods and models for diffusion-weighted magnetic resonance imaging of the kidney
N2  - Diffusionsgewichtete MR-Bilder sind ein wichtiger Bestandteil für die klinische Diagnostik
verschiedener Pathologien, wie z.B. bei Schlaganfall oder Tumoren. Meistens
wird ein mono-exponentielles Diffusionsmodell verwendet und über verschiedene
Raumrichtungen gemittelt. Der Einfluss von Fluss auf das diffusionsgewichtete
Signal und eine mögliche Richtungsabhängigkeit werden dabei vernachlässigt. Dabei
machen Diffusionsmodelle, die mehr Eigenschaften des Signals abbilden, unter
Umständen eine genauere Diagnostik möglich. Mit DTI wird die Richtungsabhängigkeit
der Diffusion erfasst und bei IVIM wird der Beitrag von Fluss zum Signal
berücksichtigt. Die Niere ist ein stark strukturiertes Organ und weist Anisotropie
in der Diffusion auf. Außerdem ist die Niere ein sehr gut durchblutetes Organ. DTI
und IVIM beschreiben also unabhängig voneinander zwei wichtige Aspekte des diffusionsgewichteten
Signals in der Niere, ohne dass der Vorteil des jeweils anderen
Modells Beachtung findet.
In dieser Arbeit wurde das Modell IVOF zur umfassenden Beschreibung von Diffusionssignal
vorgestellt, bei dem sowohl die Richtungsabhängigkeit der Diffusion,
als auch das Signal der fließenden Spins und deren Richtungsabhängigkeit abgebildet
wird. Die Vorteile von DTI und IVIM werden also in IVOF vereint und darüber
hinaus auch die mögliche Anisotropie die Flusssignals berücksichtigt. Es konnte gezeigt
werden, dass dieses Modell das diffusionsgewichtete Signal in der menschlichen
Niere besser beschreibt als die herkömmlichen Modelle (DTI und IVIM) und auch
besser als eine Kombination von DTI und IVIM, bei der ein isotroper Flussanteil
des Signals angenommen wird.
Es wurde weiterhin gezeigt, dass selbst wenn der Flussanteil im verwendeten Diffusionsmodell
berücksichtigt wird, der tatsächlich gemessene Flussanteil in der Niere
von der Art der Messung, d.h. Bewegungsempfindlichkeit des Gradientenschemas
abhängt. Das bedeutet, dass der mikroskopische Fluss in der Niere nicht, wie häufig
angenommen, komplett zeitlich inkohärent ist. Bei Vergleichen von IVIM Studien
an der Niere ist es deshalb notwendig, die Bewegungsempfindlichkeit der jeweiligen
Gradientenschemata zu berücksichtigen. Wie groß das absolute Verhältnis von kohärent zu inkohärent fließendem Signal ist, konnte nicht festgestellt werden. Ebenso
wenig konnte die absolute Flussgeschwindigkeit bzw. die Art des Flusses (Laminare
Strömung, Pfropfenströmung, oder andere) ermittelt werden.
TSE hat sich als vielversprechendes, artefaktfreies Verfahren für die Aufnahme
diffusionsgewichteter Bilder der Niere gezeigt. Im Vergleich mit dem Standardverfahren EPI wurden ähnliche Werte der Parameter von DTI und IVIM gefunden.
Abweichungen zwischen EPI und TSE sind vor allem durch die Unschärfe der TSE
Bilder aufgrund von T2-Zerfall zu erklären. Bis zur klinischen Anwendbarkeit diffusionsgewichteter
TSE Bilder bzw. Parameterkarten sind noch einige Weiterentwicklungen
der Methode nötig. Vor allem sind schärfere TSE Bilder erstrebenswert und
es sollten mehrere Schichten in einer klinisch vertretbaren Zeitspanne aufgenommen
werden, ohne dass dabei die zulässigen SAR Grenzwerte überschritten werden.
Bei allen Untersuchungen in dieser Arbeit handelt es sich um Machbarkeitsstudien.
Daher wurden alle Messungen nur an erwachsenen, gesunden Probanden durchgeführt, um zu zeigen, dass das jeweilige vorgeschlagene Modell zu den Daten passt
bzw. dass die vorgeschlagene Methode prinzipiell funktioniert. Bei welchen Pathologien
die hier vorgeschlagenen Methoden und Modelle einen diagnostischen Nutzen
haben, muss in zukünftigen Studien erforscht werden. Außerdem wurden keine b-
Werte zwischen 0 und 200 s/mm2 aufgenommen, bei denen fließende Spins noch
signifikant zum Signal beitragen. Betrachtet man die Ergebnisse der Diffusionsbildgebung
mit verschiedenen m1 in dieser Arbeit, dann ist neben dem b-Wert auch die
Bewegungsempfindlichkeit m1 nötig, um das Signal in diesem Bereich korrekt zu
beschreiben.
Alles in allem sollte der Beitrag von Fluss zum diffusionsgewichteten MR-Signal
in der Niere immer berücksichtigt werden. Die vielfältigen Einflüsse, die unterschiedliche
Parameter auf das Signal von Mikrofluss haben, wurden in dieser Arbeit untersucht
und präsentieren weiterhin ein spannendes Feld für kommende Studien.
Diffusionsgewichtete TSE Sequenzen sind auch für die klinische Diagnostik eine potentielle
Alternative zu Artefakt-anfälligen EPI Sequenzen. Bis dahin sollten jedoch
die Bildschärfe und Abdeckung der diffusionsgewichteten TSE Sequenz weiter verbessert
werden.
N2  - Diffusion-weighted magnetic resonance (MR) imaging plays an important role in
clinical diagnosis of various pathologies, such as stroke or tumors. Oftentimes a
mono-exponential diffusion model is used and multiple diffusion directions are averaged.
The potential influence of flow and a possible anisotropy of the signal are then
neglected. Diffusion models that take these properties of the signal into account may
allow a more accurate diagnosis. Diffusion tensor imaging (DTI) captures the directional
dependence of diffusion, while the Intravoxel Incoherent Motion (IVIM) model
accounts for the contribution of flow to the signal. Kidneys are strongly structured
organs and exhibit anisotropic diffusion. Furthermore, kidneys are well perfused organs.
DTI and IVIM both describe independently two important features of the
diffusion-weighted signal in the kidneys, but neglect the advantages of the other
model.
The here presented work introduces a comprehensive diffusion model named Intravoxel
Oriented Flow (IVOF). IVOF includes the possibilities of anisotropic diffusion
and of flow. This way IVOF combines the advantages of DTI and IVIM and furthermore,
accredits the possibility of anisotropic flow signal. It was shown that this
model fits diffusion-weighted signal in the human kidney better than the standard
diffusion models DTI and IVIM. IVOF even performs better than a combination of
DTI and IVIM with an isotropic flow fraction.
Moreover, it was shown that the actually measured flow fraction of the diffusionweighted
signal in the kidneys depends on the imaging protocol, i.e. on the first
gradient moment m1 of the diffusion gradient scheme. This means that the microscopic
flow in the kidneys is not completely temporally incoherent, in contrast to
what is often assumed. Therefore, a comparison of renal IVIM studies needs to pay
attention to the used gradient schemes and their respective m1. The absolute ratio
of coherent to incoherent flow signal could not be determined in this work and is
subject to future work. The flow profile (whether laminar flow, plug flow or other)
and the mean flow velocity should also be investigated in further studies.
Turbo-Spin-Echo (TSE) proofed to be an artifact-free and promising tool for acquiring
diffusion-weighted images of the kidney. Similar DTI and IVIM parameters
were found when images where acquired with TSE compared to Echo-Planar
Imaging (EPI). Differences between parameters acquired with EPI and TSE may
be explained by blurring in the TSE images, which is caused by T2 -decay. Before
diffusion-weighted TSE images and parameter maps can be used for clinical diagnosis, some further improvements of the method are necessary. Sharper TSE images
are preferable and multiple slices need to be acquired within a clinically reasonable
scan time without exceeding specific absorption rate limits.
All studies described in this work are feasibility studies. For this reason, all measurements
were performed on healthy, adult volunteers to show that the proposed
diffusion model fits the data or that the proposed acquisition method works in principle.
The diagnostic value of the here proposed methods and models should be
investigated in future studies. No b-values between 0 and 200 s/mm2 were acquired.
In this range, the signal of flowing spins contributes significantly to the total signal.
With regard to the results in this work concerning diffusion-weighted imaging with
multiple first gradient moments it is likely that the b-value is not sufficient to describe
the signal in this regime. The first gradient moment of the diffusion-weighting
gradients may be crucial to describe the signal correctly.
All in all it is important to always consider the contribution of flow to the diffusionweighted
MR signal in the kidneys. Manifold influences of acquisition parameters to
the signal of micro flow were presented in this work and provide an interesting field
for further research. Diffusion-weighted TSE sequences are a potential alternative to
artifact-prone EPI sequences. However, for clinical application of diffusion-weighted
TSE blurring needs to be reduced and 3-dimensional coverage should be increased.
KW  - Diffusionsgewichtete Magnetresonanztomografie
KW  - Niere
KW  - Diffusion Tensor Imaging
KW  - Intravoxel Incoherent Motion
KW  - Kidney
KW  - Turbo Spin Echo
Y1  - 2017
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-141149
ER  - 
TY  - THES
A1  - Sprengel, Martin
T1  - A Theoretical and Numerical Analysis of a Kohn-Sham Equation and Related Control Problems
T1  - Eine theoretische und numerische Untersuchung einer Kohn-Sham-Gleichung und verwandter Steuerungsprobleme
N2  - In this work, multi-particle quantum optimal control problems are studied in the framework of time-dependent density functional theory (TDDFT). 
Quantum control problems are of great importance in both fundamental research and application of atomic and molecular systems. Typical applications are laser induced chemical reactions, nuclear magnetic resonance experiments, and quantum computing.
Theoretically, the problem of how to describe a non-relativistic system of multiple particles is solved by the Schrödinger equation (SE). However, due to the exponential increase in numerical complexity with the number of particles, it is impossible to directly solve the Schrödinger equation for large systems of interest. An efficient and successful approach to overcome this difficulty is the framework of TDDFT and the use of the time-dependent Kohn-Sham (TDKS) equations therein.
This is done by replacing the multi-particle SE with a set of nonlinear single-particle Schrödinger equations that are coupled through an additional potential.

Despite the fact that TDDFT is widely used for physical and quantum chemical calculation and software packages for its use are readily available, its mathematical foundation is still under active development and even fundamental issues remain unproven today.
The main purpose of this thesis is to provide a consistent and rigorous setting for the TDKS equations and of the related optimal control problems.

In the first part of the thesis,  the framework of density functional theory (DFT) and TDDFT are introduced. This includes a detailed presentation of the different functional sets forming DFT. Furthermore,  the known equivalence of the TDKS system to the original SE problem is further discussed.

To  implement the TDDFT framework for multi-particle computations, the TDKS equations provide one of the most successful approaches nowadays. However, only few mathematical results concerning these equations are available and these results do not cover all issues that arise in the formulation of optimal control problems governed by the TDKS model.
It is the purpose of the second part of this thesis to address these issues such as higher regularity of TDKS solutions and the case of weaker requirements on external (control) potentials that are instrumental for the formulation of well-posed TDKS control problems. For this purpose, in this work, existence and uniqueness of TDKS solutions are investigated in the Galerkin framework and using energy estimates for the nonlinear TDKS equations.

In the third part of this thesis, optimal control problems governed by the TDKS model are formulated and investigated. For this purpose, relevant cost functionals that model the purpose of the control are discussed. 
Henceforth, TDKS control problems result from the requirement of optimising the given cost functionals subject to the differential constraint given by the TDKS equations. The analysis of these problems is novel and represents one of the main contributions of the present thesis.
In particular, existence of minimizers is proved and their characterization by TDKS optimality systems is discussed in detail.
To this end, Fréchet differentiability of the TDKS model and of the cost functionals is addressed considering \(H^1\) cost of the control.
This part is concluded by deriving the reduced gradient in the \(L^2\) and \(H^1\) inner product.
While the \(L^2\) optimization is widespread in the literature, the choice of  the \(H^1\) gradient is motivated in this work by theoretical consideration and by resulting numerical advantages.

The last part of the thesis is devoted to the numerical approximation of the TDKS optimality systems and to their solution by gradient-based optimization techniques.
For the former purpose, Strang time-splitting pseudo-spectral schemes are discussed including a review of some recent theoretical estimates for these schemes and a numerical validation of these estimates.
For the latter purpose, nonlinear (projected) conjugate gradient methods are implemented and are used to validate the theoretical analysis of this thesis with results of numerical experiments with different cost functional settings.
N2  - In dieser Arbeit werden quantenmechanische Vielteilchen-Optimalsteuerungsprobleme im Rahmen der zeitabhängigen Dichtefunktionaltheorie (TDDFT) untersucht.
Quantenmechanische Optimalsteuerungsprobleme sind sowohl in der Grundlagenforschung atomarer und molekularer Systeme als auch in entsprechenden Anwendungen
von großer Bedeutung. Typische Anwendungen sind laserinduzierte chemische Reaktionen, Kernspinresonanzexperimente und Quantencomputer.
Theoretisch ist das Problem einer nicht-relativistischen Beschreibung von Vielteilchensystemen mit der Schrödingergleichung (SG) gelöst. Tatsächlich ist es aber wegen des exponentiellen Anstiegs der numerischen Komplexität mit der Teilchenzahl unmöglich, die Schrödingergleichung für große Systeme von Interesse direkt zu lösen.
Ein effizienter und erfolgreicher Ansatz diese Schwierigkeit zu überwinden ist die TDDFT und die Verwendung der zeitabhängigen Kohn-Sham-Gleichungen (TDKS) im Rahmen der TDDFT. Diese ersetzen die Vielteichlchen-SG durch ein System nichtlinearer Einteilchen-SGn, die mittels eines zusätzlichen Potentials gekoppelt sind.

Obwohl die TDDFT für physikalische und quantenchemische Rechungen weit verbreitet ist und Softwarepakete zur direkten Verwendung zur Verfügung stehen, sind die mathematischen Grundlagen der TDDFT noch in der Entwicklung und grundlegende Vermutungen sind noch immer  unbewiesen.
Das Hauptanliegen der vorliegenden Arbeit ist es, einen konsistenten und mathematisch präzisen Rahmen für die TDKS-Gleichungen und verwandte Optimalsteuerungsprobleme zu liefern.

Im ersten Teil der Arbeit wird die Dichtefunktionaltheorie (DFT) und die TDDFT eingeführt. Diese Einführung enthält eine detaillierte Darstellung der für die DFT relevanten Funktionenmengen.
Außerdem wird die bereits bekannte Äquivalenz zwischen dem ursprünglichen Schrödingerproblem und dem TDKS-System mathematisch weitergehend diskutiert.

Der derzeit erfolgreichste Ansatz, Vielteichenrechnungen im Rahmen der TDDFT umzusetzen, sind die TDKS-Gleichungen. Es sind jedoch bisher nur wenige mathematische Resultate über diese Gleichungen verfügbar und diese Ergebnisse behandeln nicht alle Probleme, die bei der Formulierung von Optimalsteuerungsproblemen bei 
 TDKS-Gleichungen auftreten.
Es ist das Ziel des zweiten Teils dieser Arbeit, diese für die Wohldefiniertheit der Formulierung der Optimalsteuerungsaufgabe maßgeblichen Probleme, wie die höhere Regularität der Lösungen der TDKS-Gleichungen und schwächere Voraussetzungen an das externe Kontrollpotential, zu behandeln. Dazu wird die Existenz und Eindeutigkeit von Lösungen der nichtlinearen TDKS-Gleichungen mit dem Galerkin-Ansatz und Energieabschätzungen untersucht.

Im dritten Teil dieser Arbeit werden Probleme optimaler Steuerung bei TDKS-Gleichungen formuliert und untersucht. Dafür werden relevante Kostenfunktionale, die das Ziel der Steuerung modellieren,  diskutiert.
Die Optimalsteuerungsprobleme ergeben sich aus der Optimierung dieser Kosten unter der Nebenbedingung der TDKS-Gleichungen. Die Analyse dieser Probleme ist neu und stellt eines der Hauptergebnisse der vorliegenden Arbeit dar.
Insbesondere wird die Existenz einer optimalen Steuerung bewiesen und ihre Charakterisierung mittels eines TDKS-Optimalitätssystem im Detail diskutiert. Dazu wird die Fréchet-Differenzierbarkeit des TDKS-Models und des Kostenfunktionals mit \(H^1\)-Steuerungskosten betrachtet.
Abschließend wird der reduzierte Gradient im \(L^2\)- und im \(H^1\)-Skalarprodukt hergeleitet. Während die \(L^2\)-Optimierung in der Literatur weit verbreitet ist, wird in dieser Arbeit die Verwendung des \(H^1\)-Gradienten mit theoretischen Argumenten und resultierenden numerischen Vorteilen motiviert.

Der letzte Teil dieser Arbeit ist der numerischen Approximation des TDKS-Optimalitätssystems und seiner Lösung mittels gradientenbasierter Optimierungsmethoden gewidmet.
Für ersteres wird die Strang Zeitsplitting-Pseudospektralmethode diskutiert, eine Zusammenfassung einiger aktueller theoretischer Abschätzungen für dieses Schema angegeben und diese Abschätzungen numerisch überprüft.
Für letzteres wird das (projizierte) nichtlineare Verfahren  der konjugierten Gradienten (NCG) implementiert und verwendet um die theoretische Analyse dieser Arbeit mit den Ergebnissen numerischer Rechnungen für verschiedene Kostenfunktionale zu validieren.
KW  - Optimale Kontrolle
KW  - Dichtefunktionalformalismus
KW  - Optimierung
KW  - TDDFT
KW  - TD Kohn-Sham equations
KW  - optimal control
Y1  - 2017
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-153545
ER  - 
TY  - THES
A1  - Will, Sebastian
T1  - Rotierende vs. oszillierende retrograde Kanalaufbereitung bei Wurzelspitzenresektionen : eine intern vergleichende methodische Langzeitstudie 1997 - 2010
T1  - Rotating vs. oscillating retrograde root canal preparation with root end surgery
N2  - In einem internen Studie wurde der Langzeiterfolg der Methode der oszillierenden retrograden Wurzelkanalaufbereitung mithilfe von Schall- oder Ultraschalltechnologie mit der rotierenden Methode mit Mikrorosenbohrern verglichen. Die Erfolgsauswertung erfolgte retrospektiv nach klinischen und radiologischen Kriterien. Untersucht wurden insgesamt 378 Prämolaren, 185 für die oszillierende und 193 für die rotierende Methode, die vom selben Behandler unter einheitlichen technischen und anatomischen Bedingungen sowie unter einheitlichen Operations- und Qualitätsstandards operiert wurden. Die Erfolgswahrscheinlichkeit der oszillierenden Kanalaufbereitung betrug nach einem Jahr 91,2%, nach zwei Jahren 89,4%, nach drei Jahren 86,3%, nach fünf Jahren 79,1%  sowie nach acht Jahre 76,5%. Die Erfolgswahrscheinlichkeit der oszillierenden Kanalaufbereitung betrug nach einem Jahr 88,3%, nach zwei Jahren 85,4%, nach drei Jahren 80,6%, nach fünf Jahren 64,9%  sowie nach acht Jahre 53,9%. Die Methode der oszillierenden Kanalaufbereitung zeigte zu jeden Zeitpunkt der Untersuchung eine höhere Erfolgswahrscheinlichkeit als die Methode der rotierende Kanalaufbereitung.
N2  - An internal examination compared oscillating retrograde root canal preparation using ultrasonic technology with rotating retrograde root canal preparation using micro bur. The retrospective evaluation was made bei clinical and radiological criteria. A total amount of 378 premolars, 185 for oscillating and 193 for rotating technique, operated by one and the same therapist under mostly identical quality standards and largely identical anatomic and technical circumstances. The success rate for the oscillating method was 91,2% after one year, 89,4% after two years, 86,3% after three years, 79,1% after five years and 76,5% after eight years. The success rate for the rotating method was 88,3% after one year, 85,4% after two years, 80,6% after three years, 64,9% after five years and 53,9% after eight years. At any point of the examination the oscillating method of retrograde root canal preparation showed a higher success rate than the rotating method.
KW  - Wurzelspitzenresektion
KW  - Kanalaufbereitung
Y1  - 2017
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-152710
ER  - 
TY  - THES
A1  - Garcia Guerrero, Estefania
T1  - Strategies to Obtain Tumor-Reactive Cells for Cancer Immunotherapy by Cell Sorting and Genetic Modifications of T Lymphocytes
T1  - Zellsortierung und genetische Modifikation von T-Lymphozyten zur Gewinnung tumorreaktiver Zellen für die Krebsimmuntherapie
N2  - Recent advances in the field of cancer immunotherapy have enabled this therapeutic approach to enter the mainstream of modern cancer treatment. In particular, adoptive T cell therapy (ACT) is a potentially powerful immunotherapy approach that relies on the administration of tumor-specific T cells into the patient. There are several strategies to obtain tumor-reactive cytotoxic T lymphocytes (CTLs), which have already been shown to induce remarkable responses in the clinical setting. However, there are concerns and limitations regarding the conventional approaches to obtain tumor-reactive T cells, such as accuracy of the procedure and reproducibility. Therefore, we aimed to develop two approaches to improve the precision and efficacy of tumor-reactive T cells therapy. These two techniques could constitute effective, safe and broadly applicable alternatives to the conventional methods for obtaining tumor-specific CTLs.
The first approach of this study is the so called “Doublet Technology”. Here, we demonstrate that peptide-human leukocyte antigen-T cell receptor (pHLA-TCR) interactions that involve immune reactive peptides are stable and strong. Therefore, the CTLs that are bound by their TCR to tumor cells can be selected and isolated through FACS-based cell sorting taking advantage of this stable interaction between the CTLs and the target cells. The CTLs from acute myeloid leukemia (AML) patients obtained with this technique show cytolytic activity against blast cells suggesting a potential clinical use of these CTLs. “Doublet Technology” offers a personalized therapy in which there is no need for a priori knowledge of the exact tumor antigen.
The second approach of this study is the Chimeric Antigen Receptor (CAR) Technology. We design several CARs targeting the B-Cell Maturation Antigen (BCMA). BCMA CAR T cells show antigen-specific cytolytic activity, production of cytokines including IFN-γ and IL-2, as well as productive proliferation. Although we confirm the presence of soluble BCMA in serum of multiple myeloma (MM) patients, we demonstrate that the presence of soluble protein does not abrogate the efficacy of BCMA CAR T cells suggesting that BCMA CAR T cells can be used in the clinical setting to treat MM patients. The high antigen specificity of CAR T cells allows efficient tumor cell eradication and makes CAR Technology attractive for broadly applicable therapies.
N2  - Durch jüngste Fortschritte auf dem Gebiet der Krebsimmuntherapie konnte dieser therapeutische Ansatz in der Mitte moderner Krebsbehandlungen ankommen. Insbesondere die adoptive T-Zelltherapie (ACT), die auf der Verabreichung tumorspezifischer T-Zellen an den Patienten beruht, stellt einen potentiell schlagkräftigen immuntherapeutischen Ansatz dar. Es existieren bereits verschiedene Strategien um tumorreaktive zytotoxische T-Lymphozyten (CTL) herzustellen, von denen bereits gezeigt wurde, dass sie klinisch bemerkenswerte Antworten hervorrufen. Dennoch gibt es Bedenken und Grenzen bezüglich dieser konventionellen Ansätze zur Herstellung tumorreaktiver T-Zellen, wie zum Beispiel die Genauigkeit und Reproduzierbarkeit des Verfahrens. Daher arbeiteten wir an der Entwicklung zweier Ansätze um die Präzision und Effizienz der tumorreaktiven T-Zelltherapie zu verbessern. Diese beiden Techniken könnten effektive, sichere und breit anwendbare Alternativen zu den konventionellen Methoden der tumorspezifischen CTL-Gewinnung darstellen. Der erste Ansatz dieser Studie wird als „Doublet Technology“ bezeichnet. Hierbei zeigen wir, dass die Interaktionen zwischen Peptid/MHC-Komplex und T-Zellrezeptor (pHLA-TCR), die immunreaktive Peptide involvieren, stabil und solide sind. Außerdem zeigen wir, dass CTLs, die über ihren TCR an Tumorzellen gebunden sind, selektioniert und durch FACS-basierte Zellsortierung isoliert werden können. Hierbei wird die Stabilität der Interaktion von CTLs und Zielzellen genutzt. Die CTLs von Patienten mit Akuter Myeloischer Leukämie (AML), die auf diese Weise gewonnen werden, zeigen zytolytische Aktivität gegenüber Blasten, was auf einen potentiellen klinischen Nutzen dieser CTLs hinweisen könnte. Die „Doublet Technology“ bietet eine personalisierte Therapie, die kein vorheriges Wissen über ein exaktes Tumorantigen erfordert. Der zweite Ansatz dieser Studie ist die Chimere Antigenrezeptor (CAR) Technologie. Wir entwickeln verschiedene CARs gegen das B-Zellmaturationsantigen (BCMA). BCMA-CAR T-Zellen zeigen antigenspezifische zytolytische Aktivität, Produktion der Zytokine IFN-γ und IL-2 sowie produktive Proliferation. Obwohl wir bestätigen, dass lösliches BCMA im Serum von Multiplen Myelompatienten zu finden ist, zeigen wir auch, dass dieses lösliche Protein nicht die Effizienz von BCMA-CAR T-Zellen beeinträchtigt und somit BCMA-CAR T-Zellen zur Behandlung von Multiplen Myelompatienten klinisch genutzt werden können. Die hohe Antigenspezifität der CAR-T-Zellen erlaubt eine effiziente Vernichtung von Tumorzellen und macht die CAR-Technologie attraktiv für breit einsetzbare Therapien.
KW  - Immunotherapy
KW  - Cancer
KW  - Strategies to Obtain Tumor-Reactive Cells
Y1  - 2017
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-150547
ER  - 
TY  - THES
A1  - Müller, Nadine
T1  - Nachweis von zirkulierenden Tumorzellen (CTC) in venösem Vollblut von Patienten mit gastrointestinalen Tumoren : Untersuchungen in vitro
N2  - Zirkulierende Tumorzellen (CTCs) sind maligne Zellen, die in sehr geringer Anzahl im peripheren Blut von Tumorpatienten zu finden sind. Sie können entweder vom Primär-tumor oder von Metastasen in sekundären Organen stammen und sind in der Lage, sich nach dem Verlassen der Blutbahn in verschiedenen Geweben anzusiedeln und neue Me-tastasen auszubilden. Der Nachweis dieser CTCs im Blut ist mittlerweile zu einem viel-versprechenden und viel beforschtem Gebiet der Onkologie geworden. Das Vorhanden-sein von CTCs im Blut von Tumorpatienten kann ein früher Indikator für eine Metasta-sierung sein, als zuverlässiger Vorhersageparameter für die Prognose dienen und die Effektivität einer Therapie aufzeigen.
In der vorliegenden Arbeit wurde ein immunologisches Verfahren entwickelt, womit CTCs in venösem Vollblut schnell und einfach als EpCAM-und Zytokeratin-positive und CD45-negative Zellen nachgewiesen werden können.  Dabei erfolgt nach einer Ly-se der Erythrozyten in der Probe eine Leukozytendepletion mittels MACS (magnetic-activated cell sorting) und die Identifikation der Tumorzellen mittels FACS-Analyse mit einer festgelegten Gatingstrategie. Mit diesem Verfahren wurden Blutproben von 42 Patienten mit metastasierten gastrointestinalen Tumoren und von 10 gesunden Normal-spendern auf die Anzahl von CTCs/3,75ml Blut untersucht. Dabei wiesen die Patienten annähernd signifikant (p=0,076) mehr CTCs auf als die Normalspender. In 43% der Fäl-le hatten die Patienten >2 CTCs/3,75ml Vollblut und galten damit als CTC-positiv. Pati-enten mit Kolorektalem Karzinom zeigten mit 71% den höchsten Anteil an CTC-Positivität. Bei den gesunden Normalspendern ließen sich in keinem Fall  >2 CTCs nachweisen.
Nach einer Evaluation dieser Methode in einer weiteren Studie mit einem größeren Pati-enten- und Vergleichskollektiv könnte eine höhere Beweisebene erreicht werden, die den Einsatz in der klinischen Routine ermöglicht. Daneben sind eine weitere Optimie-rung des FACS-Verfahrens und eine Erweiterung des Antigenspektrums bei der CTC-Detektion zur Erhöhung der Sensitivität und Spezifität erforderlich. Patienten würden von diesem einfachen und wenig invasivem CTC-Detektionsverfahren vor allem im Hinblick auf eine Individualisierung der Therapie und auf das Vermeiden einer Überthe-rapie deutlich profitieren.
N2  - Circulating tumor cells are malignant cells which can be found in very low number in the peripheral blood of patients with malignant diseases. They originate either from the primary tumor or from metastases in secondary organs and are able to settle down in different tissues and form new metastases after leaving circulation. Detection of CTCs in the blood has come to a promising and much researched field in oncology. The presence of CTCs in the blood of patients with malignant diseases can be an early indicator for metastasizing, serve as a reliable prediction parameter for prognosis and show the efficacy of therapy.
In this paper an immunological method was developed to detect CTCs in venous whole blood fast and easily as EpCAM and cytokeratin positive and CD45 negative cells. In this method after lysis of erythrocytes in the sample a depletion of the leucocytes by MACS (magnetic activates cell sorting) and the identification of the tumor cells by FACS analysis with a determined gating strategy is accomplished. With this method blood samples of 42 patients with metastatic gastrointestinal tumors and 10 healthy donors were tested for the number of CTCs/3,75 ml blood. Patients had more CTCs than the healthy donors with approaching significance (p=0,076). 43% of the patients had > 2 CTCs/3,75 ml whole blood and were considered to be CTC positive. Patients with colorectal cancer showed with 71% the highest ratio of CTC positivity. In the group of healthy donors > 2 CTCs could not be detected.
After evaluating this method in further studies with a bigger collective of patients and healthy donors evidence with higher level could be reached so that the use in clinical routine is possible. Therefore a further improvement of the FACS and an extension of the antigen spectrum within the CTC detection is necessary for increase of sensitivity and specificity. Patients would clearly profit from this easy and low invasive CTC detection method especially in terms of individualization of therapy and avoiding an overtherapy.
T2  - Detection of circulating tumor cells (CTC) in venous whole blood of patients with gastrointestinal tumors
KW  - zirkulierende Tumorzellen
KW  - gastrointestinale Tumore
KW  - circulating tumor cells
KW  - gastrointestinal tumors
KW  - circulating
Y1  - 2017
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-152546
ER  - 
TY  - THES
A1  - Reeg, Johannes
T1  - Empirical Studies of Contemporaneous Banking Research
T1  - Empirische Studien aktueller Bankenforschung
N2  - Banks perform important functions for the economy. Besides financial intermediation, banks provide information, liquidity, maturity- and risk-transformation (Fama, 1985). Banks ensure the transfer of liquidity from depositors to the most profitable investment projects. In addition, they perform important screening and monitoring services over investments hence contributing steadily to the efficient allocation of resources across the economy (Pathan and Faff, 2013). Since banks provide financial services all across the economy, this exposes banks (as opposed to non-banks) to systemic risk: the recent financial crisis revealed that banks can push economies into severe recessions. However, the crisis also revealed that certain bank types appear far more stable than others. For instance, cooperative banks performed better during the crisis than commercial banks. Different business models may reason these performance-differences: cooperative banks focus on relationship lending across their region, hence these banks suffered less from the collapse of the US housing market. 
Since cooperative banks performed better during the crisis than commercial banks, it is quite surprising that research concerning cooperative banks is highly underrepresented in the literature. For this reason, the following three studies aim to contribute to current literature by examining three independent contemporaneous research questions in the context of cooperative banks. 
Chapter 2 examines whether cooperative banks benefit from revenue diversification: Current banking literature reveals the recent trend in the overall banking industry that banks may opt for diversification by shifting their revenues to non-interest income. However, existing literature also shows that not every bank benefits from revenue diversification (Mercieca et al., 2007; Stiroh and Rumble, 2006; Goddard et al., 2008). Stiroh and Rumble (2006) find that large commercial banks (US Financial Holding Companies) perceive decreasing performance by shifting revenues towards non-interest income. Revenues from cooperative banks differ from those of commercial banks: commercial banks trade securities and derivatives, sell investment certificates and other trading assets. Concerning the lending business, commercial banks focus on providing loans for medium-sized and large companies rather than for small (private) customers. Cooperative banks rely on commission income (fees) from monetary transactions and selling insurances as a source of non-interest income. They generate most of their interest income by providing loans to small and medium-sized companies as well as to private customers in the region. These differences in revenues raise the question whether findings from Stiroh and Rumble (2006) apply to cooperative banks. For this reason, Chapter 2 evaluates a sample of German cooperative banks over the period 2005 to 2010 and aims to investigate the following research question: which cooperative banks benefit from revenue diversification? 
Results show that findings from Stiroh and Rumble (2006) do not apply to cooperative banks. Revenue concentration is positive related to risk-adjusted returns (indirect effect) for cooperative banks. At the same time, non-interest income is more profitable than interest income (direct effect). The evaluation of the underlying non-interest income share shows that banks who heavily focus on non-interest income benefit by shifting towards non-interest income. This finding arises due to the fact, that the positive direct effect dominates the negative indirect effect, leading in a positive (and significant) net effect. Furthermore, results reveal a negative net effect for banks who are heavily exposed to interest generating activities. This indicates that shifting to non-interest income decreases risk-adjusted returns for these banks. Consequently, these banks do better by focusing on the interest business. Overall, results show evidence that banks need time to build capabilities, expertise and experience before trading off return and risk efficiently with regard on revenue diversification.
Chapter 3 deals with the relation between credit risk, liquidity risk, capital risk and bank efficiency: There has been rising competition in the European banking market due to technological development, deregulation and the introduction of the Euro as a common currency in recent decades. In order to remain competitive banks were forced to improve efficiency. That is, banks try to operate closer to a “best practice” production function in the sense that banks improve the input – output relation. The key question in this context is if banks improve efficiency at a cost of higher risk to compensate decreasing earnings. When it comes to bank risk, a large strand of literature discusses the issue of problem loans. Several studies identify that banks hold large shares of non-performing loans in their portfolio before becoming bankrupt (Barr and Siems, 1994; Demirgüc-Kunt, 1989). According to efficiency, studies show that the average bank generates low profits and incorporates high costs compared to the “best practice” production frontier (Fiordelisi et al., 2011; Williams, 2004). At first glance, these two issues do not seem related. However, Berger and DeYoung (1997) show that banks with poor management are less able to handle their costs (low cost-efficiency) as well as to monitor their debtors in an appropriate manner to ensure loan quality. The negative relationship between cost efficiency and non-performing loans leads to declining capital. Existing studies (e.g. Williams, 2004; Berger and DeYoung, 1997) show that banks with a low level of capital tend to engage in moral hazard behavior, which in turn can push these banks into bankruptcy. 
However, the business model of cooperative banks is based on the interests of its commonly local customers (the cooperative act: § 1 GenG). This may imply that the common perception of banks engaging in moral hazard behavior may not apply to cooperative banks. Since short-term shareholder interests (as a potential factor for moral hazard behavior) play no role for cooperative banks this may support this notion. Furthermore, liquidity has been widely neglected in the existing literature, since the common perception has been that access to additional liquid funds is not an issue. However, the recent financial crisis revealed that liquidity dried up for many banks due to increased mistrust in the banking sector. Besides investigating moral hazard behavior, using data from 2005 to 2010 this study moves beyond current literature by employing a measure for liquidity risk in order to evaluate how liquidity risk relates to efficiency and capital.
Results mostly apply to current literature in this field since the empirical evaluation reveals that lower cost and profit-efficiency Granger-cause increases in credit risk. At the same time, results indicate that credit risk negatively Granger-causes cost and profit-efficiency, hence revealing a bi-directional relationship between these measures. However, most importantly, results also show a positive relationship between capital and credit risk, thus displaying that moral hazard behavior does not apply to cooperative banks. Especially the business model of cooperative banks, which is based on the interests of its commonly local customers (the cooperative act: § 1 GenG) may reason this finding. Contrary to Fiordelisi et al. (2011), results also show a negative relationship between capital and cost-efficiency, indicating that struggling cooperative banks focus on managing their cost-exposure in following periods. Concerning the employed liquidity risk measure, the authors find that banks who hold a high level of liquidity are less active in market related investments and hold high shares of equity capital. This outcome clearly reflects risk-preferences from the management of a bank. 
Chapter 4 examines governance structures of cooperative banks: The financial crisis of 2007/08 led to huge distortions in the banking market. The failure of Lehman Brothers was the beginning of government interventions in various countries all over the world in order to prevent domestic economies from even further disruptions. In the aftermath of the crisis, politicians and regulators identified governance deficiencies as one major factor that contributed to the crisis. Besides existing studies in the banking literature (e.g. Beltratti and Stulz, 2012; Diamond and Rajan, 2009; Erkens et al., 2012) an OECD study from 2009 supports this notion (Kirkpatrick, 2009). Public debates increased awareness for the need of appropriate governance mechanisms at that time. Consequently, politicians and regulators called for more financial expertise on bank boards. Accordingly, the Basel Committee on Banking Supervision states in principle 2 that “board members should remain qualified, individually and collectively, for their positions. They should understand their oversight and corporate governance role and be able to exercise sound, objective judgement about the affairs of the bank.” (BCBS, 2015). Taking these perceptions into consideration the prevailing question is whether financial experts on bank boards do really foster bank stability?
This chapter aims to investigate this question by referring to the study from Minton et al. (2014). In their study, the authors investigate US commercial bank holding companies between the period 2003 and 2008. The authors find that financial experts on the board of US commercial bank holding companies promote pro-cyclical bank performance. Accordingly, the authors question regulators view of more financial experts on the board leading to more banking stability. 
However,  Minton et al. (2014) do not examine whether their findings accrue due to financial experts who act in the interests of shareholders or due to the issue that financial experts may have a more risk-taking attitude (due to a better understanding of financial instruments) than other board members.
Supposed that their findings accrue due to financial experts who act in the interests of shareholders. Then financial experts on the board of banks where short-term shareholder interests play no role (cooperative banks) may prove beneficial with regard on bank performance during the crisis as well as in normal times. This would mean that they use their skills and expertise to contribute sustainable growth to the bank. Contrary, if this study reveals pro-cyclical bank performance related to financial experts on the board of cooperative banks, this finding may be addressed solely to the risk-taking attitude of financial experts (since short-term shareholder interests play no role). For this reason, this chapter aims to identify the channel for the relation of financial experts and bank performance by examining the following research question: Do financial experts on the board promote pro-cyclical bank performance in a setting where short-term shareholder interests play no role?
Results show that financial experts on the board of cooperative banks (data from 2006 to 2011) do not promote pro-cyclical bank performance. Contrary, results show evidence that financial experts on the board of cooperative banks appear to foster long-term bank stability. This suggests that regulators should consider ownership structure (and hence business model of banks) when imposing new regulatory constraints for financial experts on the bank board.
N2  - Banken nehmen wichtige Funktionen innerhalb einer Volkswirtschaft wahr. Innerhalb ihrer Rolle als Finanzintermediär stellen sie Liquidität bereit und übernehmen elementare Aufgaben der Fristen- und Risikotransformation (Fama ,1985). Sie stellen sicher, dass die Liquidität der Depotinhaber den profitabelsten Investitionsprojekten zukommt. Darüber hinaus übernehmen Banken wichtige Prüfungs- und Überwachungsfunktionen über ihre Investitionsprojekte und sorgen damit für eine stetig effiziente Ressourcenallokation innerhalb einer Volkswirtschaft (Pathan and Faff, 2013). 
Da jedoch Banken ihre Finanzdienstleistungen der gesamten Volkswirtschaft zur Verfügung stellen, erzeugen sie damit auch (im Gegensatz zu Firmen) ein gewisses Systemrisiko: die Finanzkrise 2007 – 2008 hat gezeigt, dass Banken ganze Staaten in eine Rezession ziehen können. Gleichzeitig hat die Krise allerdings auch gezeigt, dass bestimmte Banktypen deutlich stabiler sind als andere. So sind beispielsweise die genossenschaftlichen Volks- und Raiffeisenbanken deutlich besser durch die Krise gekommen als nahezu alle Universalbanken. Genossenschaftsbanken existieren in allen größeren westlichen Volkswirtschaften und nehmen innerhalb dieser oft eine bedeutende Rolle ein. Aufgrund der einerseits hohen Bedeutung von Genossenschaftsbanken in den genannten Volkswirtschaften und der andererseits vergleichsweise geringen Beachtung in der Literatur, ist es das Ziel dieser Dissertation mit den folgenden drei empirischen Studien die bestehende Forschung der Genossenschaftsbanken voranzutreiben. Die drei empirischen Studien beschäftigen sich mit jeweils unabhängigen Forschungsfragen, die für den Bankensektor in jüngster Zeit von hoher Relevanz sind.  
Kapitel 2 beschäftigt sich mit der Frage, welche Genossenschaftsbanken von einer Einnahmendiversifikation profitieren können: bestehende Literatur offenbart den Trend innerhalb des Bankensektors, wonach Banken nach Diversifikation streben, indem sie ihre Einnahmen immer stärker im zinsunabhängigen Geschäft generieren. Jedoch zeigt sich in der Literatur ebenfalls, dass längst nicht alle Banken durch die Einnahmendiversifikation profitieren (Mercieca et al., 2007; Stiroh and Rumble, 2006; Goddard et al., 2008). Bei der Untersuchung von Genossenschaftsbanken ergibt sich folgendes Bild: es profitieren diejenigen Banken von einer weiteren Einnahmendiversifikation, welche bereits einen hohen Anteil ihrer Einnahmen durch das zinsunabhängige Geschäft generieren. Des Weiteren zeigt die Untersuchung einen negativen Nettoeffekt für diejenigen Banken, welche den Großteil ihrer Einnahmen durch das Zinsgeschäft generieren. Insgesamt deuten die Hinweise der empirischen Untersuchung darauf hin, dass Banken eine gewisse Zeit benötigen um entsprechende Expertise und Erfahrung aufzubauen damit eine Einnahmendiversifikation eine konkurrenzfähige risikoadjustierte Rendite erzeugt.  
Kapitel 3 beschäftigt sich mit der Beziehung zwischen dem Risiko, der Kapitalausstattung und der Effizienz einer Bank. Das Geschäftsmodell von Genossenschaftsbanken beruht auf der Förderung der Interessen der Mitglieder (§ 1 GenG). Das legt die Vermutung nahe, dass die in der Literatur weit verbreitete Ansicht des moralischen Risikoverhaltens nicht auf Genossenschaftsbanken zutrifft. Darüber hinaus könnten die besonderen Governance-Strukturen von Genossenschaftsbanken diese These stützen: kurzfristige Eigentümerinteressen als mögliche Ursache für moralisches Risikoverhalten spielen bei Genossenschaftsbanken keine Rolle. Die Ergebnisse der empirischen Untersuchung von Genossenschaftsbanken zeigen, dass eine niedrigere Kosten- und Gewinneffizienz zu einem höheren Kreditrisiko führt. Gleichzeitig bestätigen die Ergebnisse, dass ein negativer Zusammenhang zwischen dem Kreditrisiko von Banken und deren Kosten- und Gewinneffizienz besteht. Als zentraler Unterschied zu bestehenden Studien zeigt sich jedoch, dass ein positiver Zusammenhang zwischen der Eigenkapitalposition und dem Kreditrisiko besteht. Das bedeutet, dass moralisches Risikoverhalten („moral hazard“) bei Genossenschaftsbanken, wie bereits vermutet, nicht stattfindet. Insbesondere der Zweck der Genossenschaftsbanken (§ 1 GenG) und die damit einhergehenden besonderen Governance-Strukturen sind nach Ansicht der Autoren die wesentliche Begründung für diese Erkenntnis.
Kapitel 4 widmet sich den Governance-Strukturen von Genossenschaftsbanken. Speziell wird in diesem Kapitel die Forschungsfrage behandelt, ob Finanzexperten im Aufsichtsrat von Genossenschaftsbanken zu einer prozyklischen Bankperformance führen. Dieser Zusammenhang wurde in der Studie von Minton, Taillard und Williamson (2014) bei kapitalmarktorientierten Banken aufgezeigt. Die Ergebnisse der Genossenschaftsbanken hingegen zeigen, dass Finanzexperten in den Aufsichtsräten von Genossenschaftsbanken im Zeitraum von 2006 bis 2011 keine prozyklische Bankperformance erzeugen. Im Gegenteil, die Ergebnisse weisen darauf hin, dass Finanzexperten in den Aufsichtsräten von Genossenschaftsbanken eine langfristige Stabilität der Banken gewährleisten. In der Konsequenz bedeutet das, dass Regulatoren die Eigentümerstrukturen (und damit das Geschäftsmodell) von Banken berücksichtigen sollten, wenn sie neue regulatorische Anforderungen hinsichtlich Finanzexperten in den Aufsichtsräten von Banken einführen.
KW  - cooperative diversification
KW  - Genossenschaftsbanken
KW  - performance
KW  - banksrevenue
KW  - risk
KW  - profitability
KW  - efficiency
KW  - Aufsichtsrat
KW  - Diversifikation
KW  - Risiko
Y1  - 2017
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-153581
ER  - 
TY  - THES
A1  - Schmid, Sophie Petra
T1  - katheterassoziierte Thrombosen bei pädiatrischen Patienten mit maligner Erkrankung - eine retrospektive Studie über fünf Jahre
T1  - Thrombosis as a complication of central venous access in pediatric patients  1  with malignancies: A 5-year single-center experience
N2  - Background: Reliable central venous access (CVC) is essential for hematology–oncology patients since frequent puncture of peripheral veins—e.g., for chemotherapy, antibiotic administration, repeated blood sampling, and monitoring—can cause unacceptable pain and psychological trauma, as well as severe side effects in cases of extravasation of chemotherapy drugs. However, CVC lines still carry major risk factors, including thrombosis, infection (e.g., entry site, tunnel, and luminal infections), and catheter dislocation, leakage, or breakage. 

Methods: Here we performed a retrospective database analysis to determine the incidence of CVC-associated thrombosis in a single-center cohort of 448 pediatric oncologic patients, and to analyze whether any subgroup of patients was at increased risk and thus might benefit from prophylactic anticoagulation. 

Results: Of the 448 patients, 269 consecutive patients received a CVC, and 55 of these 269 patients (20%) also had a thrombosis. Of these 55 patients, 43 had at least one CVC-associated thrombosis (total number of CVC-associated thrombosis: n = 52). Among all patients, the median duration of CVC exposure was 464 days. Regarding exposure time, no significant difference was found between patients with and without CVC-associated thrombosis. Subclavia catheters and advanced tumor stages seem to be the main risk factors for the development of CVC-associated thrombosis, whereas pharmacologic prophylaxis did not seem to have a relevant impact on the rate of thrombosis. 

Conclusions: We conclude that pediatric surgeons and oncologists should pay close attention to ensuring optimal and accurate CVC placement, as this appears the most effective tool tom minimize CVC-associated complications.
N2  - Mit der vermehrten Nutzung zentralvenöser Katheter in der Pädiatrie stieg die Inzidenz der katheterassoziierten Komplikationen, darunter auch das Auftreten von katheterassoziierten Thrombosen, in den letzten Jahren an. Aufgrund der geringen Studienzahl und großer Unterschiede zwischen den existierenden Studien gibt es diesbezüglich für pädiatrische Patienten bisher noch wenig evidentes Wissen.
Ziel dieser Promotionsarbeit war es einerseits, eine aktuelle epidemiologische Erhebung der katheterassoziierten Thrombose bei onkologisch pädiatrischen Patienten durchzuführen. Zum anderen sollten Zusammenhänge zwischen patienten-/diagnose/katheterspezifischen Charakteristika und dem Auftreten katheterassoziierter Thrombosen erfasst werden, um mögliche Risikogruppen ausfindig zu machen, welche möglicherweise von der Anwendung präventiver Maßnahmen profitieren.
Zu diesem Zweck wurde die retrospektive Untersuchung an der onkologisch pädiatrischen Abteilung der Universitätskinderklinik Würzburg über den Zeitraum von 2008 bis 2012 durchgeführt. 
Mittels der Datenerhebung über das klinikinterne SAP-System sowie anhand der Durchsicht von Patientenakten wurden insgesamt 448 neu diagnostizierte onkologisch pädiatrische Patienten, darunter 43 mit katheterassoziierter Thrombose, in die retrospektive Erhebung eingeschlossen.
Durch die statistische Auswertung der Daten konnte eine Inzidenz von 15.9% der katheterassoziierten Thrombose berechnet werden, wobei die Anzahl der neu aufgetretenen, dokumentierten Thrombosefälle im Laufe der beobachteten Jahre um fast das Doppelte anstiegen. Obwohl weder Geschlecht noch Alter als Risikofaktor für das Auftreten von katheterassoziierten Thrombosen identifiziert wurden, waren die weiblichen Patienten zum Zeitpunkt der Thrombose signifikant älter als die männlichen. Auf der Suche nach weiteren Risikofaktoren der katheterassoziierten Thrombose, konnten wir überdies feststellen, dass die Anwendung von Asparaginase Therapie signifikant mit dem Auftreten von Thrombosen assoziiert war. 
Neben der Evaluation des thrombotischen Einflusses onkologischer Medikamente beobachteten wir, dass überlebende sowie die an ihrer Primärdiagnose verstorbenen Patienten mit fortschreitender Erkrankung mehr thrombotische Ereignisse zu verzeichnen hatten, als jene in kompletter Remission. Wir konnten folglich also in unseren Daten einen Zusammenhang zwischen Krankheitsstadium und Auftreten von katheterassoziierten Thrombosen nachweisen. Neben der Evaluation von patienten- und diagnoseassoziierter Risikofaktoren untersuchten wir auch, ob die erhobenen Parameter des implantierten Katheters mit einer erhöhten Thromboseinzidenz einhergingen. Dabei zeigte die Statistik unserer Daten, dass die in die Vena subclavia implantierten Katheter häufiger mit Thrombosen assoziiert waren als Katheter in der Vena jugularis externa und Vena cephalica. 
Bezüglich der klinischen Manifestation der katheterassoziierten Thrombosen ergab die Auswertung unserer Daten zuletzt, dass sich der Großteil der Thrombosen anhand von Katheterdysfunktion manifestierte, während nur wenige Thrombosen mit klinischen Symptomen, wie lokalen Schmerzen, Schwellung von Arm, Hals und Gesicht, Ödembildung, Dilatation und Kollateralisierung oberflächlicher Venen einhergingen.
Wie in der Literatur weitgehend bekannt, konnten wir das thrombotische Risiko von Asparaginase Therapie bestätigen, wobei die Veränderung der Zusammensetzung der Blutgerinnungsfaktoren möglicherweise eine Rolle spielt. 
Auch das erhöhte Thromboserisiko der Implantation zentralvenöser Katheter in die Vena subclavia wurde bereits in anderen Studien beobachtet und konnte in unserer pädiatrischen Kohorte bestätigt werden. Bezüglich des Zusammenhangs zwischen Tumorprogress und der erhöhten Inzidenz katheterassoziierter Thrombosen vermuten wir anhand unserer Daten und der vorliegenden Daten aus dem adulten Bereich, dass tumorspezifische Faktoren wie beispielsweise Metastasierung mit sekundärer Stase, Immobilisation, Dehydratation und Inflammation in der letzten Lebensphase zu einem erhöhten Risiko von Katheter assoziierten Thrombosen beitragen könnten. 
Insgesamt ist die aktuelle Evidenz von Risikofaktoren katheterassoziierter Thrombosen in pädiatrischen Kohorten sehr limitiert. Prospektive, groß angelegte Studien werden daher dringend benötigt. 
Anhand der von uns durchgeführten Studie konnte gezeigt werden, dass ein Zusammenspiel aus bestimmten patientenspezifischer, tumor  sowie katheter assoziierter Faktoren auf das Auftreten katheterbedingter Thrombosen Einfluss nehmen kann. Da diese gefundenen Risikofaktoren mittels unserer retrospektiven Studie in erster Linie Hypothesen darstellen, die noch nicht eindeutig verifiziert werden können, sollten die beobachteten Tendenzen als auch Signifikanzen in einer größer angelegten prospektiven Studie evaluiert werden. 
Bei der Konzeption zukünftiger Studien sollte daher besonders auf die Definition von Thrombose, die Zusammensetzung des Patientenkollektivs sowie die diagnostischen Mittel zur Erhebung der Daten geachtet werden, um eine Vergleichbarkeit der Ergebnisse zu gewährleisten. Ein weiteres Ziel für die Zukunft besteht darin, den Nutzen therapeutischer Antikoagulation, sowie primärer und sekundärer Prophylaxe der katheterassoziierten Thrombose, wie auch weitere thromboseassoziierte Risikofaktoren bei kindlichmalignen Grunderkrankungen zu evaluieren, um auf Grundlage evidenter Daten allgemeingültige Empfehlungen zur optimalen Thromboseprävention aussprechen zu können.
KW  - zentral venöser Katheter
KW  - Thrombose
KW  - Port Thrombose
KW  - Pädiatrie
KW  - onkologisch pädiatrische Patienten
Y1  - 2017
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-149395
ER  - 
TY  - THES
A1  - Nashed, Alexander
T1  - Entwicklung spinnfähiger Precursorpolymere zur Herstellung nicht-oxidischer Keramikfasern
T1  - Development of spinnable precursor polymers for the production of non-oxide ceramic fibers
N2  - Ausgehend von chlorhaltigem Oligosilan, erhalten durch Disproportionierung der „Disilan-Fraktion“ der Müller-Rochow-Synthese, wurde mit verschiedenen Aminen dechloriert bzw. strukturell modifiziert. Die auf diese Weise in das Oligosilan eingeführten Baugruppen wurden spektroskopisch und durch Vergleich mit geeigneten Modellverbindungen identifiziert. Vernetzungsgrad und keramische Ausbeute der erzeugten Materialen wurden bestimmt.
					
Mit Ammoniak oder einwertigen Aminen wie Methylamin werden Produkte erhalten, die sich nicht zu Keramikfasern verarbeiten lassen. Letzteres scheitert daran, dass entweder keine signifikante Molekulargewichtserhöhung des Oligosilans erreicht wird, oder führt dazu, dass das Oligomer vergelt und damit in Toluol unlöslich wird.

Durch Umsetzung des Oligosilans mit zweiwertigen Aminen wie EDA oder TMDA als Vernetzungsreagenz gelang es, eine Syntheseroute zu entwickeln, die – anders als bei der am ISC etablierten Route – keinen thermischen Vernetzungsschritt erfordert, d.h. die gesamte Synthese findet bei Temperaturen ≤200 °C statt. Hierbei wird eine kontrollierbare Erhöhung des Molekulargewichts erreicht. Die Verwendung von TMDA hat gegenüber EDA den Vorteil, dass aufgrund des Ausbleibens von Ringbildung ein höher vernetztes Polymer erhalten wird. 

Darüber hinaus wurde gefunden, dass Grünfasern während der Pyrolyse durch radikalisch vernetzbare Gruppen (C=C-Doppelbindungen) im Polymer stabilisiert werden können. Diese Gruppen lassen sich entweder durch Dechlorierung mit Allylamin oder durch Umsetzung mit Vinyl-Grignard-Reagenzien einführen. Allylamin erwies sich hierbei als geeigneter, da es preiswerter und leichter handhabbar ist und außerdem – im Gegensatz zu Vinyl-Grignard-Reagenzien – eine vollständige Dechlorierung des Polymers gestattet.

Alle Polymere wurden auf ihre Verarbeitbarkeit zu Grün- und anschließend zu Keramikfasern untersucht. Hierbei wurde gefunden, dass die im Hinblick auf die Eigenschaften der resultierenden Keramikfasern günstigste Rezeptur in der Umsetzung eines zuvor mit DMA vollständig dechlorierten Oligosilans mit 18,2 mol-% TMDA und 40 mol-% Allylamin (bezogen auf NMe2-Gruppen) besteht. Die aus diesem Polymer erhaltenen Keramikfasern zeigen die für noch nicht technisch ausgereifte, im Stadium der Entwicklung befindliche Fasern typischen Festigkeiten und entsprechen damit denjenigen, die auf der am ISC bereits etablierten Route erhältlich sind. Dies macht sie zu aussichtsreichen Kandidaten für die weitere Optimierung.
N2  - Based on chlorine containing oligosilane which is synthesized via disproportionation of the “disilane fraction” of the Müller-Rochow synthesis, there have been dechlorinations respectively structural modifications with different amines. The structural components introduced into the oligosilane by this means were identified spectroscopically and by comparison with appropriate model compounds. The degree of crosslinking and the ceramic yield of the generated materials were detected.
By the use of ammonia or primary amines like methylamine products are generated which cannot be converted to ceramic fibers. The latter fails because either no significant increase of the molecular weight of the oligosilane is obtained or the oligosilane gels and becomes insoluble in toluene. 
By the reaction of oligosilane with secondary amines like EDA or TMDA as a crosslinking reagent it succeeded to develop a synthesis route which – different from the route established at the ISC – doesn’t require any thermic crosslinking step what means that the whole synthesis takes place at temperatures ≤200°C. In this connection a controllable increase of the molecular weight is reached. The use of TMDA has the advantage over EDA that due to the absence of ring formation a higher cross-linked polymer is obtained.
Furthermore it was found that green fibers can be stabilized during pyrolysis with radically curable groups (C=C double bonds) inside the polymer. These groups can be introduced either by dechlorination with allylamine or by reaction with vinyl Grignard reagents. Allylamine was proven to be more suitable because it is low-cost and easier to handle and besides – in comparison to vinyl Grignard reagents – it allows a complete dechlorination of the polymer. 
All polymers were analyzed concerning their processability to green and subsequent to ceramic fibers. Here it was found that the most favorable recipe with respect to the properties of the resulting ceramic fibers consists in the reaction of fully with DMA dechlorinated oligosilane with 18.2 mol-% TMDA and 40 mol-% allylamine (based on NMe2-groups). The ceramic fibers obtained from this polymer show typical stabilities as they are not yet technically mature and in the stage of development. For this reason they correlate with the ones which are already available by the established route at the ISC. This makes them to promising candidates for further optimization.
KW  - Keramikfaser
KW  - Polymerisation
KW  - Oligosilane
KW  - ceramic fibers
KW  - Precursorpolymer
KW  - SiC
Y1  - 2017
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-138517
ER  - 
TY  - THES
A1  - Sharan, Malvika
T1  - Bio-computational identification and characterization of RNA-binding proteins in bacteria
T1  - Bioinformatische Identifikation und Charakterisierung von RNA-bindenden Proteinen in Bakterien
N2  - RNA-binding proteins (RBPs) have been extensively studied in eukaryotes, where they post-transcriptionally regulate many cellular events including RNA transport, translation, and stability. Experimental techniques, such as cross-linking and co-purification followed by either mass spectrometry or RNA sequencing has enabled the identification and characterization of RBPs, their conserved RNA-binding domains (RBDs), and the regulatory roles of these proteins on a genome-wide scale. These developments in quantitative, high-resolution, and high-throughput screening techniques have greatly expanded our understanding of RBPs in human and yeast cells. In contrast, our knowledge of number and potential diversity of RBPs in bacteria is comparatively poor, in part due to the technical challenges associated with existing global screening approaches developed in eukaryotes. 
Genome- and proteome-wide screening approaches performed in silico may circumvent these technical issues to obtain a broad picture of the RNA interactome of bacteria and identify strong RBP candidates for more detailed experimental study. Here, I report APRICOT (“Analyzing Protein RNA Interaction by Combined Output Technique”), a computational pipeline for the sequence-based identification and characterization of candidate RNA-binding proteins encoded in the genomes of all domains of life using RBDs known from experimental studies. The pipeline identifies functional motifs in protein sequences of an input proteome using position-specific scoring matrices and hidden Markov models of all conserved domains available in the databases and then statistically score them based on a series of sequence-based features. Subsequently, APRICOT identifies putative RBPs and characterizes them according to functionally relevant structural properties. APRICOT performed better than other existing tools for the sequence-based prediction on the known RBP data sets. The applications and adaptability of the software was demonstrated on several large bacterial RBP data sets including the complete proteome of Salmonella Typhimurium strain SL1344. APRICOT reported 1068 Salmonella proteins as RBP candidates, which were subsequently categorized using the RBDs that have been reported in both eukaryotic and bacterial proteins. A set of 131 strong RBP candidates was selected for experimental confirmation and characterization of RNA-binding activity using RNA co-immunoprecipitation followed by high-throughput sequencing (RIP-Seq) experiments. Based on the relative abundance of transcripts across the RIP-Seq libraries, a catalogue of enriched genes was established for each candidate, which shows the RNA-binding potential of 90% of these proteins. Furthermore, the direct targets of few of these putative RBPs were validated by means of cross-linking and co-immunoprecipitation (CLIP) experiments. 
This thesis presents the computational pipeline APRICOT for the global screening of protein primary sequences for potential RBPs in bacteria using RBD information from all kingdoms of life. Furthermore, it provides the first bio-computational resource of putative RBPs in Salmonella, which could now be further studied for their biological and regulatory roles. The command line tool and its documentation are available at https://malvikasharan.github.io/APRICOT/.
N2  - RNA-bindende Proteine (RBPs) wurden umfangreich in Eukaryoten erforscht, in denen sie viele Prozesse wie RNA-Transport, -Translation und -Stabilität post-transkriptionell regulieren. Experimentelle Methoden wie Cross-linking and Koimmunpräzipitation mit nachfolgedener Massenspektromentrie / RNA-Sequenzierung ermöglichten eine weitreichende Charakterisierung von RBPs, RNA-bindenden Domänen (RBDs) und deren regulatorischen Rollen in eukaryotischen Spezies wie Mensch und Hefe. Weitere Entwicklungen im Bereich der hochdurchsatzbasierten Screeningverfahren konnten das Verständnis von RBPs in Eukaryoten enorm erweitern. Im Gegensatz dazu ist das Wissen über die Anzahl und die potenzielle Vielfalt von RBPs in Bakterien dürftig.
In der vorliegenden Arbeit präsentiere ich APRICOT, eine bioinformatische Pipeline zur sequenzbasierten Identifikation und Charakterisierung von Proteinen aller Domänen des Lebens, die auf RBD-Informationen aus experimentellen Studien aufbaut. Die Pipeline nutzt Position Specific Scoring Matrices und Hidden-MarkovModelle konservierter Domänen, um funktionelle Motive in Proteinsequenzen zu identifizieren und diese anhand von sequenzbasierter Eigenschaften statistisch zu bewerten. Anschließend identifiziert APRICOT mögliche RBPs und charakterisiert auf Basis ihrer biologischeren Eigenschaften. In Vergleichen mit ähnlichen Werkzeugen übertraf APRICOT andere Programme zur sequenzbasierten Vorhersage von RBPs. Die Anwendungsöglichkeiten und die Flexibilität der Software wird am Beispiel einiger großer RBP-Kollektionen, die auch das komplette Proteom von Salmonella Typhimurium SL1344 beinhalten, dargelegt. APRICOT identifiziert 1068 Proteine von Salmonella als RBP-Kandidaten, die anschließend unter Nutzung der bereits bekannten bakteriellen und eukaryotischen RBDs klassifiziert wurden. 131 der RBP-Kandidaten wurden zur Charakterisierung durch RNA co-immunoprecipitation followed by high-throughput sequencing (RIP-seq) ausgewählt. Basierend auf der relativen Menge an Transkripten in den RIP-seq-Bibliotheken wurde ein Katalog von angereicherten Genen erstellt, der auf eine potentielle RNA-bindende Funktion in 90% dieser Proteine hindeutet. Weiterhin wurden die Bindungstellen einiger dieser möglichen RBPs mit Cross-linking and Co-immunoprecipitation (CLIP) bestimmt.
Diese Doktorarbeit beschreibt die bioinformatische Pipeline APRICOT, die ein globales Screening von RBPs in Bakterien anhand von Informationen bekannter RBDs ermöglicht. Zudem enthält sie eine Zusammenstellung aller potentieller RPS in Salmonella, die nun auf ihre biologsche Funktion hin untersucht werden können. Das Kommondozeilen-Programm und seine Dokumentation sind auf https://malvikasharan.github.io/APRICOT/ verfügbar.
KW  - Bioinformatics
Y1  - 2017
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-153573
ER  - 
TY  - THES
A1  - Meduri, Rajyalakshmi
T1  - Elucidation of an intricate surveillance network for cellular U snRNP homeostasis
T1  - Identifizierung eines komplexen Überwachungssystems für die Aufrechterhaltung der zellulären U snRNP-Homöostase
N2  - Spliceosomal U-rich small ribonucleoprotein particles (U snRNPs) are the major building
blocks of the nuclear pre-mRNA splicing machinery. The core composition of U snRNPs
includes the name giving U snRNA and a set of seven common (Sm) proteins termed Sm
B/B’, D1, D2, D3, E, F and G. These Sm proteins are arranged in the form of a toroidal ring on
the single stranded conserved sequence element in the snRNA to form the Sm core domain.
Even though U snRNPs assemble spontaneously in vitro, their assembly in vivo requires an
amazingly large number of trans-acting assembly factors united in the Protein Arginine
Methyltransferase 5 (PRMT5) and the Survival Motor Neuron (SMN) complexes. The
cytoplasmic assembly pathway of U snRNPs can be divided into the early and the late phase.
The early phase is dominated by the assembly chaperone, pICln, a subunit of the PRMT5
complex. This factor binds to Sm proteins and delivers them in a pICln-bound form to the
PRMT5 complex. The early assembly phase then segregates into two lines. In one assembly
line, a stable hexameric ring intermediate (6S complex) composed of pICln and the five Sm
proteins D1, D2, F, E and G, is formed. This intermediate forms at the PRMT5 complex but
dissociates from the latter upon completion of its assembly. Within the 6S complex, these Sm
proteins are pre-organized into respective spatial positions adopted in the assembled U
snRNP. The other assembly line forms a protein trimer composed of pICln, Sm B/B’ and D3,
which unlike the 6S complex is not released from the PRMT5 complex. As a consequence of
their association with pICln, Sm proteins are kinetically trapped and fail to proceed in the
assembly pathway. The late phase of the U snRNP formation is dominated by the SMN
complex, which resolves this kinetic trap by dissociating pICln from the pre-organized Sm
proteins and, subsequently catalyzes the loading of the Sm proteins on the U snRNA.
Even though basic principles of U snRNP assembly have been understood in some detail, the
question arises as to why cells employ sophisticated assembly machinery for the assembly
despite the reaction occurring spontaneously in vitro. A few studies have shown that the
system works towards rendering specificity to the assembly reaction. However, Sm proteins
in their free form expose hydrophobic surfaces to the cytosolic solvent. Hence, I reasoned that
the assembly machinery of snRNPs might also prevent Sm protein aggregation.
In this thesis, I describe the work that leads to the discovery of a multi-layered regulatory
network for Sm proteins involving post-transcriptional and post-translational surveillance
mechanisms. Here, I show that the reduced level of SMN (a key assembly factor of the late
phase) leads to the initial tailback of Sm proteins over pICln followed by the transcriptional
down regulation of Sm protein encoding mRNAs. In contrast, depletion of pICln, a key factor
of the early phase, results in the retention of Sm proteins on the ribosomes followed by their
degradation via autophagy. Furthermore, I show that exceeding levels of Sm proteins over
pICln caused by overexpression results in aggregation and mis-localization of Sm proteins.
Thus, my findings uncover a complex regulatory network that helps to maintain the cellular
U snRNP homeostasis by either preventing or clearing the unassembled Sm protein
aggregates when they are not faithfully incorporated into the U snRNPs.
N2  - Eukaryontische mRNA Moleküle werden häufig als Vorläufer (prä-mRNAs) hergestellt, und
durch diverse Prozessierungschritte zur reifen Form umgewandelt. Ein wichtiger Schritt ist
hierbei die Spleißreaktion, welche das Herausschneiden von Introns und die Ligation der
Exons zur reifen mRNA katalysiert. Dieser Prozess wird durch das sog. Spleißosom
ermöglicht, einer makromolekularen Maschinerie, deren wichtigste Bausteine Uridin-reiche
kleine Ribonukleoproteinpartikel (U snRNPs) sind.
Die spleißosomalen U snRNPs bestehen aus kleinen nicht-codierenden RNAs (U snRNA)
sowie spezifischen und allgemeinen Proteinen. Während die spezifischen Proteine definierte
Funktionen im Spleißprozess vermitteln, haben die allgemeinen Proteine, auch Sm Proteine
genannt, primär strukturelle Funktion und vermitteln wichtige Schritte der U snRNP
Biogenese. Jedes U snRNP Partikel enthält sieben Sm-Proteine (Sm B/B’, D1, D2, D3, E, F, G),
die sich ringförmig an einen einzelsträngigen Bereich der U snRNPs anlagern und so eine
toroidale Sm Corestruktur ausbilden. Obwohl die Zusammenlagerung dieses Sm Cores in
vitro spontan erfolgt, werden hierfür in vivo trans-agierende Assemblierungsfaktoren benötigt.
Diese agieren im Kontext zweier miteinander kooperierender Einheiten, die als PRMT5- und
SMN-Komplex bezeichnet werden. Die initiale Phase wird vom Assemblierungs-Chaperon
pICln dominiert, welches eine Untereinheit des PRMT5-Komplexes darstellt. Dieser Faktor
stabilisiert die Sm-Proteine in höhergeordneten oligomeren Einheiten, die als Bausteine für
die spätere Zusammenlagerungsreaktion dienen. pICln-assoziierte Sm-Proteine sind jedoch
kinetisch gefangen und können daher nicht spontan auf die snRNA geladen werden. Diese
Funktion übernimmt der SMN-Komplex, indem er die pICln-Sm Proteinkomplexe bindet und
gleichzeitig pICln dissoziiert. Der SMN-Komplex fügt dann im letzten Schritt die Sm Proteine
und die snRNA zum Sm Core zusammen.
Es stellte sich die prinzipielle Frage, weshalb Zellen für die U snRNP Biogenese eine
komplexe Maschinerie ermöglichen, wenn dieselbe Reaktion in vitro auch spontan erfolgen
kann. Eine Hypothese, die dieser Arbeit zu Grunde lag, war, dass das PRMT5/SMN System
in vivo notwendig ist, um die unspezifische Aggregation der hydrophoben Sm Proteine zu
vermeiden und deren spezifische Zusammenlagerung mit den snRNAs zu ermöglichen.
In der vorliegenden Arbeit werden Experimente geschildert, die diese Hypothese bestätigen
und ein vielschichtiges regulatorisches post-transkriptionelles und post-translationales
Netzwerk für die Sm-Proteine aufdeckten. Es wird gezeigt, dass eine verringerte Menge an
SMN, dem Schlüsselfaktor der späten Zusammenlagerungs-Phase, zu einem anfänglichen
Rückstau der Sm-Proteine an pICln zur Folge hat. Dieser Rückstau führt in einer späteren
Phase zur Herunterregulierung der mRNAs, die für die Sm-Proteine codieren. Im Gegensatz
dazu resultiert das Fehlen von pICln darin, dass die Sm-Proteine nicht in den
Zusammenlagerungsweg eintreten können und statt dessen durch Autophagie degradiert
werden. Wird die Degradation der Sm Proteine unterdrückt, komm es zu deren
Delokalisation in der Zelle und Aggregation in unphysiologischen Strukturen. Die Daten
offenbaren ein komplexes Regulationsnetzwerk, das die zelluläre U snRNP-Homöostase
aufrechterhält und Zellen vor potentiell toxischer Proteinaggregation bewahrt.
KW  - U snRNPs
KW  - SMN
KW  - pICln
KW  - homeostasis
Y1  - 2017
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-143173
ER  - 
TY  - THES
A1  - Gutermuth, Timo
T1  - Identifizierung und Charakterisierung des Signalweges zur Aktivierung von Anionenkanälen während des Pollenschlauchwachstums
T1  - Identification and characterization of union channel activation during pollen tube growth
N2  - Pollenschläuche sind ein Modellsystem zur Untersuchung pflanzlicher Wachstumsprozesse. Zellwachstum in Pollenschläuchen zeichnet sich durch den gerichteten Transport und Fusion von Vesikeln mit der apikalen Zellmembran des Pollenschlauchs aus. Der Vesikeltransport erfolgt entlang des Pollenschlauchs durch Aktin-Filamente bis an die Organell- und Zytoskelett-freie apikale Zone, wo sich die Vesikel sammeln und in oszillierenden Wachstumsschüben mit der apikalen Zellmembran fusionieren (Yang et al., 1998; Zonia et al., 2001, Gu et al., 2005; Chen et al., 2003; Gu et al., 2005; de Graaf et al., 2005; Lee et al., 2008; Cheung et al., 2010; Quin und Yang et al., 2011). Die polaren Wachstumsprozesse des Pollenschlauches sind an ein Ionenflussmuster gekoppelt, welches durch den Einsatz der Vibrating Probe-Technik zeitlich aufgelöst werden konnten. Es konnte ein zeitversetzter oszillierender Einstrom von Calcium, Kalium und Protonen sowie der zeitgleich mit den Wachstumsschüben auftretende oszillierende Ausstrom von Chlorid aus der Pollenschlauchspitze nachgewiesen werden (Kühtreiber und Jaffe et al., 1990; Holdaway-Clarke et al., 1997; Feijo et al., 1999, Messerli et al., 1999, Zonia et al., 2001). Die Inhibierung des Chloridausstroms resultiert in einem sofortigen Wachstumsstopp und verdeutlicht die Notwendigkeit des Anionenausstroms für das polare Zellwachstum in Pollenschläuchen (Breygina et al., 2009). 
Durch die in dieser Arbeit durchgeführten Experimente konnten die an dem Anionenausstrom beteiligten Anionenkanäle, sowie deren Ca2+-abhängigen regulatorischen Komponenten identifiziert und mit Hilfe der TEVC-Technik elektrophysiologisch an intakten Arabidopsis thaliana-Pollenschläuchen charakterisiert werden. Weiterhin konnte die physiologische Rolle der für den Anionenausstrom verantwortlichen Kanäle auf das polare Zellwachstum in Arabidopsis thaliana Pollenschläuchen nachgewiesen werden. 
Durch Transkriptionsanalysen wurde die Expression des S-Typ-Anionenkanals SLAH3 sowie der R-Typ-Anionenkanäle ALMT12, ALMT13 und ALMT14 in Arabidopsis thaliana Pollenschläuchen belegt und deren transkriptionelle Regulation durch die Anionenkonzentration und Komposition des Keimungsmediums nachgewiesen werden. Eine elektrophysiologische Charakterisierung an intakten Arabidopsis thaliana Pollenschläuchen konnte sowohl einen Anstieg der SLAH3 vermittelten S-Typ-Ströme, als auch ALMT12-, ALMT13- und ALMT14 vermittelte R Typ-Anionenströme bei steigenden Anionenkonzentrationen im Keimungsmedium nachweisen. Die Charakterisierung der Verlustmutanten von SLAH3, ALMT12, ALMT13 und ALMT14 resultierte in einer Abnahme des Anionenausstroms und einer Reduktion des Längenwachstums der getesteten Mutanten. Es konnten ebenfalls die regulatorischen Komponenten der Signalkette zur Anionenkanalaktivierung identifiziert werden. Die Aktivierung von SLAH3 und ALMT12 durch die Calcium-abhängigen Kinasen CPK2, CPK20 und CPK6 aus Arabidopsis thaliana Pollenschläuchen konnte mittels einer Kombination von elektrophysiologischen- und molekularbiologischen Techniken nachgewiesen werden. Somit wurden nicht nur die für den Anionenausstrom verantwortlichen Anionenkanäle identifiziert, sondern auch die Signalkette zu deren Aktivierung durch spitzenlokalisierte Calcium-abhängige Kinasen aufgeklärt werden. Diese Signalkaskade führt ebenfalls durch die artifizielle Erhöhung der zytoplasmatischen Calciumkonzentration durch das Calcium-Ionophor A23187 zu einem Anstieg des S Typ- und R Typ Anionenkanalaktivität in Arabidopsis thaliana-Pollenschläuchen.
Eine intensivere Charakterisierung des entdeckten Calcium-vermittelten Anionenausstroms erfolgte am transgenen pLat52-Chlorid-Sensor bzw. an YC3.6 Tabak Pollenschläuchen durch die Kombination von TEVC-Technik und Fluoreszensmikroskopie. Dies ermöglichte die simultane Messung der zytoplasmatischen Calcium- bzw. Chloridkonzentration in Nicotiana tabacum Pollenschläuchen bei gleichzeitiger Ableitung der Ganzzellströme. Die elektrophysiologische und fluoreszenzmikroskopische Charakterisierung erbrachte erstmals den Nachweis für eine exklusive Lokalisation von hyperpolarisations-aktivierten Calciumkanälen in der Pollenschlauchspitze, welche sich durch die Verwendung der TEVC-Technik gezielt aktivieren ließen. Diese Aktivierung der spitzenlokalisierten Calciumkanäle induziert den Anionenausstrom durch den Anstieg der apikalen Calciumkonzentration. Die Inhibierung der Calciumkanäle durch den Calciumkanalblocker Lanthan führt zu einem vollständigen Verlust des Calciumeinstroms und des daraus resultierenden Anioneneinstroms. Durch die Inhibierung der Calciumkanäle kommt es gleichzeitig zu einer Akkumulation von Chlorid in der apikalen Zone, die zum Anschwellen der Pollenschlauchspitze führt. Die Inhibierung der Anionenkanäle durch Niflumsäure hat hingegen keinen Einfluss auf den spitzenlokalisierten Calciumeinstrom, sondern reduziert nur den gemessenen Anionenausstrom. Somit wird ein kausaler Zusammenhang zwischen der Erhöhung der apikalen Ca2+-Konzentration und einer Anionenkanalaktivierung weiter verdeutlicht. Durch die Anwendung der TEVC-Technik an intakten Pollenschläuchen konnten erstmals Aktionspotenzial ähnliche Depolarisierungstransienten, welche sich auf die apikale Zone des Pollenschlauchs beschränken und zeitgleich mit dem Anionenausstrom stattfinden, nachgewiesen werden. 
Durch diese Arbeit kann erstmals ein Modell des Calcium-vermittelten oszillierenden Anionenausstroms aus der Pollenschlauchspitze aufgestellt werden. Dieses verknüpft die Regulation der beteiligten R-Typ-Anionenkanäle ALMT12, ALMT13 und ALMT14 und des S-Typ-Anionenkanals SLAH3 durch die Calcium-abhängigen Kinasen CPK2, CPK20 und CPK6 mit dem spitzenlokalisierten oszillierenden Calciumeinstrom. Das Modell verdeutlicht die physiologische Bedeutung des simultanen Ca2+-Ein- und Anionenausstroms für das polare Zellwachstum von Pollenschläuchen.
 
N2  - In this study pollen tubes were used as a model cell system to study plant polar growth. Polar cell growth is characterized by a vectorial transport of vesicles to the apical dome of pollen tubes. Vesicles fuse with the apical plasma membrane leading to a polar elongation of the tube tip. Vesicle transport to the clear zone is mediated by F actine bundles and these vesicles serve as a pool of membranes for the surface increase. In an oscillatory growth pulse the vesicle move from the clear zone to the apical plasma membrane in order to fuse with the plasma membrane (Yang et al., 1998; Zonia et al., 2001, Gu et al., 2005; Chen et al., 2002; Gu et al., 2005; de Graaf et al., 2005; Lee et al., 2008; Cheung et al., 2010; Quin und Yang et al., 2011). Pollen tube elongation is associated with a distinct pattern of ion fluxes that cannot be uncoupled from the growth process. A tip localized influx of calcium, potassium and protons, as well as the simultaneous oscillatory apical efflux of chloride are features of growing pollen tubes (Kühtreiber und Jaffe et al., 1990; Holdaway-Clarke et al., 1997; Feijo et al., 1999, Messerli et al., 1999, Zonia et al., 2001). Inhibition of apical chloride efflux leads to an instantaneous pollen tube growth arrest (Breygina et al., 2009) demonstrating the importance of the oscillatory apical chloride efflux for cell elongation.
Within the framework of this dissertation, I was able to identify the anion channels responsible for anion fluxes and to characterize the regulatory components for channel activation by using the TEVC technique in intact pollen tubes.
A quantitative analysis of ion channel transcripts in Arabidopsis thaliana pollen tubes via qRT-PCR demonstrated the expression of the S-type anion channel SLAH3, the R-type anion channels ALMT12, ALMT13 and ALMT14 as well as their transcriptional regulation by different anion concentrations. The electrophysiological characterization of the anion currents in intact pollen tubes revealed an anion concentration that depends on an increase in SLAH3 mediated S-type currents and ALMT12, ALMT13 and ALMT14 mediated R-type currents with rising anion concentrations in the germination medium. The electrophysiological characterization of slah3, almt12, almt12 x almt13 and almt12 x almt14 knock-out mutant pollen tubes resulted in decreased anion currents and a reduction in pollen tube length compared to the wild-type. An activation of SLAH3 and ALMT12 by the calcium dependent kinases CPK2, CPK20 and CPK6 in Arabidopsis thaliana pollen tubes was proven with a combination of electrophysiological and molecular biology techniques. Strong evidence is presented here for the regulation of oscillatory anion efflux by simultaneous calcium influx at the pollen tube tip via calcium dependent kinases. An increase of the cytoplasmic calcium concentration by the calcium ionophore A23187 leads to an increase of S-type and R-Type anion channel current in Arabidopsis thaliana pollen tubes.
In order to substantiate the hypothesis of a Ca2+-dependent anion channel activation mechanism in pollen tubes a combination of TEVC technique and fluorescence microscopy was applied with transgenic tobacco pollen tubes expressing the genetically encoded anion- and Ca2+-reporters Cl--Sensor and YC3.6, respectively. This technique enabled the simultaneous measurement of the cytoplasmic calcium- or chloride concentration along with voltage-clamp experiments. The application of 1 sec lasting hyperpolarization pulses with the TEVC technique and simultaneous live-cell Ca2+- and anion imaging demonstrated the existence of hyperpolarization activated calcium channels in the pollen tube tip. The activation of the tip localized calcium channels by -200 mV pulses evoked a decrease in apical anion concentration depending on an elevation of the calcium concentration at the pollen tube tip. Inhibition of the calcium channels by lanthan abolished the calcium influx and subsequently the anion efflux. Inhibiting the Ca2+  channels resulted in an apical accumulation of the cytoplasmic anion concentration and led to pollen tube tip swelling. Anion channel inhibition by niflumic acid did not alter tip localized calcium influx providing sufficient evidence for a causal relationship between Ca2+- and anion channel activity. Furthermore, evidence is presented for the existence of membrane potential spikes in the pollen tube tip caused by the Ca2+-dependent anion channel activation that look very similar to action potentials and were located in the pollen tube tip. This local restriction of the Ca2+-dependent anion channel activation to the region of growth shows the necessity of the anion efflux for the pollen tube elongation.
On the basis of this dissertation I was able to propose a model of a calcium-dependent anion channel activation mechanism in the pollen tube tip, which involves the R-type anion channels ALMT12, ALMT13 and ALMT14 and the S-type anion channel SLAH3 being regulated by the calcium dependent kinases CPK2, CPK20 and CPK6. The model highlights the physiological relevancy of the interplay between the tip focused anion efflux and Ca2+ influx for the pollen tube growth process.
 
KW  - Pollenschlauch
KW  - Pollenschlauch Calcium Anionen Kanal Kinase
KW  - pollen tube calcium anion channel kinase
Y1  - 2017
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-139232
ER  - 
TY  - THES
A1  - Tsoneva, Desislava
T1  - Humanized mouse model: a system to study the interactions of human immune system with vaccinia virus-infected human tumors in mice
T1  - Humanisiertes Mausmodell: ein System, um die Wechselwirkungen des menschlichen Immunsystems mit Vaccinia-Virus-infizierten humanen Tumoren in Mäusen zu untersuchen
N2  - Ein vielversprechender neuer Ansatz zur Behandlung von Krebs beim Menschen ist die Verwendung von onkolytischen Viren, die einen Tumor-spezifischen Tropismus aufweisen. Einer der Top-Kandidaten in diesem Bereich ist das onkolytische Vaccinia Virus (VACV), das bereits vielversprechende Ergebnisse in Tierversuchen und in klinischen Studien gezeigt hat. Aber die von den in vivo in tierischen Modellen erhaltenen Resultate könnten ungenaue Informationen wegen der anatomischen und physiologischen Unterschiede zwischen den Spezies liefern. Andererseits sind Studien in Menschen aufgrund ethischer Erwägungen und potenzieller Toxizität nur limitiert möglich. Die zahlreichen Einschränkungen und Risiken, die mit den Humanstudien verbunden sind, könnten mit der Verwendung eines humanisierten Mausmodells vermieden werden.
Die LIVP-1.1.1, GLV-2b372, GLV-1h68, GLV-1h375, GLV-1h376 and GLV-1h377 VACV Stämmen wurden von der Genelux Corporation zur Verfügung gestellt. GLV-2b372 wurde durch Einfügen der TurboFP635 Expressionskassette in den J2R Genlocus des parentalen LIVP-1.1.1-Stammes konstruiert. GLV-1h375, -1h376 and -1h377 kodiert das Gen für den menschlichen CTLA4-blockierenden Einzelketten-Antikörper (CTLA4 scAb). Befunde aus Replikations- and Zytotoxizitätsstudien zeigten, dass alle sechs Viren Tumorzellen infizieren, sich in ihnen replizieren und sie in Zellkultur schließlich ebenso dosis- und zeitabhängig effizient abtöten konnten. CTLA4 scAb und β-Glucuronidase (GusA) Expression sowie Virus Titer in GLV-1h376-infizierten A549-Zellen wurde anhand von ELISA-, β-Glucuronidase- and Standard Plaque-Assays bestimmt. Hierbei zeigte sich eine ausgezeichnete Korrelation mit Korrelationskoeffizienten R2>0.9806. Der durch das GLV-1h376 kodierte CTLA4 scAb wurde erfolgreich aus Überständen von infizierten CV-1-Zellen gereinigt. CTLA4 scAb hat eine hohe in-vitro-Affinität zu seinem menschlichen CTLA4-Zielmolekül sowie abwesende Kreuzreaktivität gegenüber murine CTLA4 gezeigt. CTLA4 scAb Funktionalität wurde in Jurkat-Zellen bestätigt. LIVP-1.1.1, GLV-2b372, GLV-1h68 und GLV-1h376 wurden auch in nicht-tumorösen und/oder  tumortragenden humanisierten Mäusen getestet.
Zunächst wurde gezeigt, dass die Injektion von menschlichen CD34+ Stammzellen in die Leber von vorkonditionierten neugeborenen NSG Mäusen zu einer erfolgreichen systemische Rekonstitution mit menschlichen Immunzellen geführt hat. CD19+-B-Zellen, CD4+- und CD8+-CD3+-T-Zellen, NKp46+CD56- und NKp46+CD56+-NK-Zellen sowie CD33+-myeloischen Zellen wurden detektiert. Die Mehrheit der nachgewisenen humanen hämatopoetischen Zellen im Mäuseblut in den ersten Wochen nach der Humanisierung waren CD19+-B-Zellen, und nur ein kleiner Teil waren CD3+-T-Zellen. Mit der Zeit wurde eine signifikante Veränderung in CD19+/CD3+-Verhältnis beobachtet, die parallel zur Abnahme der B-Zellen und einem Anstieg der T-Zellen kam. Die Implantation von A549-Zellen unter die Haut dieser Mäuse führte zu einem progressiven Tumorwachstum. Bildgebende Verfahren zur Detektion von Virus-vermittelter TurboFP635- und GFP-Expression, Standard Plaque Assays sowie immunohistochemische Analysen bestätigten die erfolgreiche Invasion der Viren in die subkutanen Tumoren. Die humane CD45+-Zellpopulation in Tumoren wurde hauptsächlich durch NKp46+CD56bright-NK-Zellen und einen hohen Anteil von aktivierten CD4+- und zytotoxische CD8+-T-Zellen dargestellt. Es wurden jedoch keine signifikanten Unterschiede zwischen den Kontroll- und LIVP-1.1.1-infizierten Tumoren beobachtet, was darauf hindeutete, dass die Rekrutierung von NK- und aktivierten T-Zellen, mehr Tumorgewebe-spezifisch als Virus-abhängig waren. Die GLV-1h376-vermittelten CTLA4 scAb-Expression in den infizierten Tumoren war ebenfalls nicht in der Lage, die Aktivierung von Tumor-infiltrierenden T-Zellen im Vergleich zur Kontrolle und GLV-1h68-behandelten Mäusen, signifikant zu erhöhen. ELISA-, β-Glucuronidase- and Standard Plaque-Assays zeigten eine eindeutige Korrelation mit den Korrelationskoeffizienten R2>0,9454 zwischen CTLA4 scAb- und GusA-Konzentrationen und Virus Titer in Tumorproben von GLV-1h376-behandelten Mäusen. 
T-Zellen, die aus der Milz dieser Tumor-tragenden Mäuse isoliert wurden, waren funktionell und konnten erfolgreich mit Beads aktiviert werden. Mehr CD25+ und IFN-ɣ+ T-Zellen wurden in der GLV-1h376-Gruppe gefunden, wahrscheinlich aufgrund der CTLA4-Blockade durch die Virus-vermittelte CTLA4 scAb-Expression in den Mäusen. Außerdem wurde eine höhere Konzentration von IL-2 in dem Kulturüberstand von diesen Splenozyten im Vergleich zu Kontrollproben nachgewiesen. Im Gegensatz zu der Aktivierung mit Beads konnten T-Zellen von allen drei Maus-Gruppen nicht durch A549 Tumorzellen ex vivo aktiviert werden. 
Unser Mausmodell hat den besonderen Vorteil, dass sich Tumoren unter der Haut der humanisierten Mäuse entwickeln, was eine genaue Überwachung des Tumorwachstums und Auswertung der onkolytischen Virotherapie ermöglicht.
N2  - A promising new approach for the treatment of human cancer is the use of oncolytic viruses, which exhibit tumor tropism. One of the top candidates in this area is the oncolytic vaccinia virus (VACV), which has already shown promising results in animal studies and in clinical trials. However, due to discrepancies in both innate and adaptive immunity between mice and men the evaluation of the vaccinia virus’ interactions with the host immune system in mice are not fully conclusive of what is actually happening in human cancer patients after systemic administration of vaccinia virus. Also, ethical and legal concerns as well as risk of potential toxicity limit research involving human patients. Therefore, a good in vivo model for testing interactions between vaccinia virus and human immune cells, avoiding the numerous limitations and risks associated with human studies, could be a humanized mouse model.
LIVP-1.1.1, GLV-2b372, GLV-1h68, GLV-1h375, GLV-1h376 and GLV-1h377 VACVs were provided by Genelux Corporation. GLV-2b372 was constructed by inserting TurboFP635 expression cassette into the J2R locus of the parental LIVP-1.1.1.  GLV-1h375, -1h376 and -1h377 VACVs encode the human CTLA4-blocking single-chain antibody (CTLA4 scAb). Performed replication and cytotoxicity assays demonstrated that all six viruses were able to infect, replicate in and kill human tumor cells in virus-dose- and time-dependent fashion. CTLA4 scAb and β-glucuronidase (GusA) expression as well as viral titers in GLV-1h376-infected cells were analyzed by ELISA, β-glucuronidase assay and standard plaque assay, respectively, and compared. An excellent correlation with correlation coefficients R2>0.9806 were observed. GLV-1h376-encoded CTLA4 scAb was successfully purified from supernatants of infected CV-1 cells and demonstrated in vitro affinity to its human CTLA4 target and lack of cross-reactivity to mouse CTLA4. CTLA4 scAb functionality was confirmed in Jurkat cells. LIVP-1.1.1, GLV-2b372, GLV-1h68 and GLV-1h376 were next studied in non-tumorous and/or tumor-bearing humanized mice.
It was demonstrated that injection of human CD34+ stem cells into the liver of preconditioned newborn NSG mice let to a successful systemic reconstitution with human immune cells. CD19+ B cells, CD4 and CD8 single positive CD3+ T cell, NKp46+CD56- and NKp46+CD56+ NK cells as well as CD33+ myeloid cells developed. At early time points after engraftment, majority of the human hematopoietic cells detected in the mouse blood were CD19+ B cells and only a small portion were CD3+ T cells. With time a significant change in CD19+/CD3+ ratio was reported with a decrease of B cells and an increase of T cells. Implantation of A549 cells under the skin of those humanized NSG mice resulted in a progressive tumor growth, described for the first time in this thesis. Successful colonization of subcutaneous A549 tumors with VACVs was visualized and demonstrated by detection of virus-mediated TurboFP635 and GFP expression as well as by standard plaque assay and immunohistochemistry. The human CD45+ cell population in tumors was represented mainly by NKp46+CD56bright NK cells and a large portion of activated CD4+ and cytotoxic CD8+ T cells. However, no significant differences were observed between control and LIVP-1.1.1-infected tumors, suggesting that the recruitment of NK and activated T cells were more tumor tissue specific than virus-dependent. Unfortunately, virus-mediated CTLA4 scAb expression in the GLV-1h376-infected tumors was also not able to significantly increase activation of T cells compared to control and GLV-1h68-treated mice. Importantly, ELISA, β-glucuronidase and standard plaque assays showed an excellent correlation with correlation coefficients R2>0.9454 between CTLA4 scAb, GusA concentrations and viral titers in tumor samples from those GLV-1h376 treated mice. 
T cells isolated from the spleens of such control or GLV-1h68- or -1h376-treated A549 tumor-bearing mice were functional and could successfully be activated with human T cells activation beads. However, although no significant difference was observed between the three mouse groups, a slightly higher percentage of the GLV-1h376-treated mice-derived T cells were expressing CD25 and producing IFN-ɣ after ex vivo activation, probably due to the CTLA4 blockade by the virus-encoded CTLA4 scAb in the GLV-1h376-treated mice. Also, slightly higher levels of IL-2 were detected in the culture supernatant of those splenocytes compared to control samples. In contrast, T cells from all three mouse groups were not able be activated by A549 tumor cells ex vivo. 
Our model has the specific advantage that tumors develop under the skin of the humanized mice, which allows accurate monitoring of the tumor growth and evaluation of the oncolytic virotherapy. Therefore it is important to choose the right approaches for its further improvement.
KW  - Vaccinia virus
KW  - cancer
KW  - vaccinia virus
KW  - humanized mice
Y1  - 2017
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-118983
ER  - 
TY  - THES
A1  - Hüwe, Florian
T1  - Electrothermal Investigation on Charge and Heat Transport in the Low-Dimensional Organic Conductor (DCNQI)\(_2\)Cu
T1  - Elektrothermische Untersuchung des Ladungs- und Wärmetransports an dem niederdimensionalen organischen Leiter (DCNQI)\(_2\)Cu
N2  - This thesis aimed at the coherent investigation of the electrical and thermal transport properties of the low-dimensional organic conductor (DCNQI)2M (DCNQI: dicyanoquinonediimine; M: metallic counterion). These radical anion salts present a promising, new material class for thermoelectric applications and hence, a consistent characterization of the key parameters is required to evaluate and to optimize their performance. For this purpose, a novel experimental measurement setup enabling the determination of the electrical conductivity, the Seebeck coefficient and the thermal conductivity on a single crystalline specimen has been designed and implemented in this work. The novel measurement setup brought to operation within this thesis enabled a thorough investigation of the thermal transport properties in the (DCNQI)2M system. The thermal conductivity of (DCNQI-h8)2Cu at RT was determined to κ=1.73 W m^(-1)  K^(-1). By reducing of the copper content in isostructural, crystalline (DMe-DCNQI)2CuxLi1-x alloys, the electrical conductivity has been lowered by one order of magnitude and the correlated changes in the thermal conductivity allowed for a verification of the Wiedemann-Franz (WF) law at RT. A room temperature Lorenz number of L=(2.48±0.45)⋅〖10〗^(-8)  WΩK^(-2) was obtained in agreement with the standard Lorenz number L_0=2,44⋅〖10〗^(-8)  WΩK^(-2) for 3D bulk metals. This value appears to be significantly reduced upon cooling below RT, even far above the Debye temperature of θ_D≈82 K, below which a breakdown of the WF law is caused by different relaxation times in response to thermal and to electric field perturbations. The experimental data enabled the first consistent evaluation of the thermoelectric performance of (DCNQI)$_2$Cu. The RT power factor of 110 μWm^(-1) K^(-2) is comparable to values obtained on PEDOT-based thermoelectric polymers. The RT figure of merit amounts to zT=0.02 which falls short by a factor of ten compared to the best values of zT=0.42 claimed for conducting polymers. It originates from the larger thermal conductivity in the organic crystals of about 1.73 W m^(-1) K^(-1) in (DCNQI)2Cu. Yet, more elaborate studies on the anisotropy of the thermal conductivity in PEDOT polymers assume their figure of merit to be zT=0.15 at most, recently. Therefore, (DCNQI)2Cu can be regarded as thermoelectric material of similar performance to polymer-based ones. Moreover, it represents one of the best organic n-type thermoelectric materials to date and as such, may also become important in hybrid thermoelectrics in combination with conducting polymers. Upon cooling below room temperature, (DCNQI)2Cu reveals its full potential attaining power factors of 50 mW K^(-2) m^(-1) and exceeding values of zT>0.15 below 40 K. These values represent the best thermoelectric performance in this low-temperature regime for organic as well as inorganic compounds and thus, low-dimensional organic conductors might pave the way toward new applications in cryogenic thermoelectrics. Further improvements may be expected from optimizing the charge carrier concentration by taking control over the CT process via the counterion stack of the crystal lattice. The concept has also been demonstrated in this work. Moreover, the thermoelectric performance in the vicinity of the CDW transition in (MeBr-DCNQI)2Cu was found to be increased by a factor of 5. Accordingly, the diversity of electronic ground states accessible in organic conductors provides scope for further improvements. Finally, the prototype of an all-organic thermoelectric generator has been built in combination with the p-type organic metal TTT2I3. While it only converts about 0.02% of the provided heat into electrical energy, the specific power output per active area attains values of up to 5 mW cm^(-2). This power output, defining the cost-limiting factor in the recovery of waste heat, is three orders of magnitude larger than in conducting polymer devices and as such, unrivaled in organic thermoelectrics. While the thermoelectric key parameters of (DCNQI)2Cu still lack behind conventional thermoelectrics made of e.g. Bi2Te3, the promising performance together with its potential for improvements make this novel material class an interesting candidate for further exploration. Particularly, the low-cost and energy-efficient synthesis routes of organic materials highlight their relevance for technological applications.
N2  - Ziel der vorliegenden Arbeit war die umfassende Untersuchung der elektrischen und thermischen Transportgrößen von quasi-eindimensionalen, leitfähigen Radikalanionensalzen basierend auf dem Dicyanochinondiimin-Molekül (DCNQI). Diese kristallinen (DCNQI)2M (M: Metallion) Verbindungen stellen eine vielversprechende, neuartige Materialklasse für thermoelektrische Anwendungen dar, weshalb eine konsistente Charakterisierung der thermoelektrischen Kenngrößen von großem wissenschaftlichen Interesse ist. Dafür wurde in dieser Arbeit ein neuer experimenteller Aufbau entwickelt und in Betrieb genommen, der die Messung der elektrischen und thermischen Leitfähigkeit sowie des Seebeck-Koeffizienten an einer einzigen Kristallprobe ermöglicht. Der neu etablierte Messaufbau ermöglichte eine grundlegende Untersuchung der Wärmeleitfähigkeit in der (DCNQI)2M Materialklasse, wobei für (DCNQI-h8)2Cu Cu ein Raumtemperaturwert von to κ=1.73 W m^(-1)  K^(-1) ermittelt werden konnte. Durch eine Variation des Kupferanteils in (DMe-DCNQI)2CuxLi1-x Mischkristallen konnte die elektrische Leitfähigkeit über eine Größenordnung variiert und die korrelierten Änderungen der Wärmeleitfähigkeit studiert werden. Dies erlaubte eine Bestätigung des Wiedemann-Franz (WF) Gesetzes bei RT mit einer Lorenzzahl von of L=(2.48±0.45)⋅〖10〗^(-8)  WΩK^(-2), welche im Rahmen des Fehlers der nach dem Sommerfeld-Modell erwarteten Lorenzzahl von  L_0=2,44⋅〖10〗^(-8)  WΩK^(-2) für dreidimensionale Metalle entspricht. Unterhalb von RT ist das Wiedemann-Franz Gesetz in seiner etablierten Form jedoch nicht mehr erfüllt und unterschiedliche Relaxationszeiten für thermische und elektrische Störungen der elektronischen Fermi-Verteilung treten bereits weit oberhalb der Debye Temperatur von θ_D≈82 K auf. Die in dieser Arbeit gewonnenen, experimentellen Daten erlauben zum ersten Mal eine konsistente Evaluierung der thermoelektrischen Kenngrößen von (DCNQI)2Cu Radikalanionensalzen. Ein thermoelektrischer Leistungsfaktor von 110 μWm^(-1) K^(-2) konnte bei RT nachgewiesen werden, welcher vergleichbar mit den zur Zeit besten organischen Thermoelektrika basierend auf dem lochleitenden Polymer PEDOT ist. Die thermoelektrische Gütezahl erreicht bei RT einen Wert von zT=0.02, welcher aufgrund der höheren Wärmeleitfähigkeit von 1.73 W m^(-1) K^(-1) in (DCNQI)2Cu etwa eine Größenordnung schlechter ist als die höchste, publizierte Gütezahl für PEDOT:PSS. Literaturwerte für leitfähige Polymere sind jedoch häufig aufgrund der Anisotropie der Transportgrößen überschätzt, wenn die thermoelektrischen Kenngrößen nicht in einer einheitlichen Probenrichtung gemessen werden. Daher kann die thermoelektrische Leistungsfähigkeit von (DCNQI)2Cu zumindest als vergleichbar betrachtet werden. Hinzu kommt, dass (DCNQI)2Cu eines der besten organischen Thermoelektrika mit negativen Majoritätsladungsträgern ist und deshalb für thermoelektrische Hybridgeneratoren in Kombination mit lochleitenden Polymeren Bedeutung besitzt. Unterhalb von Raumtemperatur zeigen (DCNQI)2Cu Kristalle ihr großes thermoelektrisches Anwendungspotential mit Leistungsfaktoren von bis zu 50 mW K^(-2) m^(-1) und Gütezahlen größer als zT>0.15 unterhalb von 40 K. Nach aktuellem Kenntnisstand stellen diese Werte einen Rekord im Niedrigtemperaturbereich dar, sodass niederdimensionale organische Metalle hier neue thermoelektrische Anwendungsfelder bei kryogenen Temperaturen erschließen könnten. Eine weitere Optimierung der thermoelektrischen Kenngrößen sollte durch gezielte Einstellung der Ladungsträgerdichte erreicht werden können, beispielsweise durch die Kontrolle des Ladungstransfers von den Gegenionen auf das organische Molekül. Die Gültigkeit dieses Konzepts wurde in der vorliegenden Arbeit ebenfalls demonstriert. Zusätzlich konnte eine Verfünffachung der thermoelektrischen Gütezahl in der Nähe des Peierls-Phasenübergangs von (MeBr-DCNQI)2Cu gezeigt werden. Die diversen elektronischen Grundzustände in organischen Metallen stellen daher einen weiteren Ansatz zur Verbesserung der thermoelektrischen Leistungsfähigkeit dieser Materialklasse dar. Abschließend wurde ein Prototyp eines organischen, thermoelektrischen Generators aus einer Kombination von elektronenleitendem, einkristallinen (DCNQI)2Cu und dem niederdimensionalen, lochleitenden, organischen Metall TTT2I3 hergestellt. Obwohl der aktuelle, nicht-optimierte Generator nur 0.02% der eingespeisten Wärme in elektrische Energie umwandeln konnte, erreichte seine auf die aktive Fläche normierte Leistung bereits Werte von 5 mW cm^(-2). Diese übertreffen die Kenndaten vergleichbarer thermoelektrischer Generatoren basierend auf leitfähigen Polymeren um drei Größenordnungen, wobei zu beachten ist, dass dieser Parameter einen großen Teil der Kosten in der thermoelektrischen Abwärmenutzung bestimmt. Trotz der noch nicht erreichten Leistungsmerkmale von konventionellen thermoelektrischen Generatoren basierend auf Bi2Te3 verdeutlichen die Ergebnisse für (DCNQI)2Cu dennoch das hohe Potential organischer Metalle für die thermoelektrische Materialforschung, besonders unter Berücksichtigung der kostengünstigen und weniger energieintensiven Herstellung dieser Materialien in Hinblick auf technologische Anwendungen.
KW  - Radikalanionensalz
KW  - Thermoelektrischer Effekt
KW  - Niederdimensionales System
KW  - Low-dimensional molecular metals
KW  - quasi-one-dimensional organic metals
KW  - Wiedemann Franz law
KW  - thermoelectric generator
KW  - Waste Heat Recovery
KW  - Quasi-eindimensionale Organische Metalle
KW  - Wiedemann-Franz-Gesetz
KW  - Niederdimensionale Molekulare Metalle
KW  - Thermoelektrischer Generator
KW  - Abwärmenutzung
KW  - Wärmeleitung
KW  - Organik
KW  - Festkörperphysik
Y1  - 2017
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-153492
ER  - 
TY  - THES
A1  - Flohr, Elena Leonie Ruth
T1  - The Scents of Interpersonality - On the Influence of Smells on the Evaluation and Processing of Social Stimuli
T1  - Die Düfte der Zwischenmenschlichkeit - Über den Einfluss von Gerüchen auf die Bewertung und Verarbeitung von sozialen Reizen
N2  - In daily life, olfactory stimuli are potential generators of affective states, but also have a strong influence on social interaction. Pleasant odors have been shown to increase perceived attractiveness and pro-social behavior, whereas unpleasant body odors are often associated with negative personality traits. Since both pleasant odors and positive affective state facilitate pro-social behavior, it is conceivable that the influence of the odors on social interaction is mediated by the induced affective state elicited by the odor itself. The present thesis aims at exploring the impact of hedonic, i.e., pleasant or unpleasant, odors on the processing and evaluation of social stimuli as assessed by verbal, physiological, and behavioral indices. First, I investigate the effects of initially neutral odors which gained threatening value through an aversive conditioning procedure on social stimuli (Study 1). Second, I study the influence of naturally hedonic odors on social interaction. Third, this thesis aims at disentangling differences in the effects of an odor attributed to either a social interaction partner or the environment where the social encounter takes place (Study 2, 3, and 4).
In the first study, a context conditioning procedure was applied, during which one out of two long-lasting neutral odors was paired with an unpredictable aversive unconditioned stimulus (US, i.e., white noise). This odor (CTX+) thereby gained threatening value, while another odor (CTX-) remained unpaired and therefore signaled safety. During a test session, facial stimuli were presented within both conditioned olfactory contexts. Results indicate that autonomic arousal was increased to faces when presented in the threatening odor context. Additionally, participants rated facial stimuli as more aversive when presented in the threatening odor as compared to the safety odor, indicating that faces acquire hedonic value from the odor they were presented in. Strikingly, angry facial expressions received additional processing resources when presented within a threatening olfactory context, as reflected on verbal reports and electrodermal activity (EDA). This latter finding suggests that threat-related stimuli, here angry faces, are preferentially processed within an olfactory context where a threat might happen.
Considering that the hedonic value of an odor may be quite subjective, I conducted a pilot study in order to identify odors with pleasant vs. unpleasant properties for most participants. Seven odors (four pleasant and three unpleasant) were rated with respect to their valence (pleasant vs. unpleasant), arousal (arousing vs. calm), and intensity. Additionally, EDA was measured. Two pleasant (Citral and Eucalyptol) and two unpleasant (“Animalis” and Isobutyraldehyde) odors were chosen from the original seven. The unpleasant odors were rated as more negative, arousing, and intense than the positive ones, but no differences were found regarding EDA.
These four odors were subsequently used in a virtual reality (VR) paradigm with two odor attribution groups. Participants of the social attribution group (n = 59) were always passively guided into the same room (an office) towards one out of two virtual agents who were either paired with the pleasant or the unpleasant odor. Participants of the contextual attribution group (n = 58) were guided into one out of two rooms which were either paired with the pleasant or the unpleasant odor and where they always met the same agent. For both groups, the agents smiled, frowned or remained with a neutral facial expression. This design allowed evaluating the influence of odor valence as a within-subjects factor and the influence of odor attribution as a between-subjects factor. Unpleasant odors facilitated the processing of social cues as reflected by increased verbal and physiological arousal as well as reduced active approach behavior. Specific influence of odor valence on emotional facial expressions was found for ratings, EDA, and facial mimicry, with the unpleasant odor causing a levelling effect on the differences between facial expressions. The social attribution group exhibited larger differences between odors than the contextual group with respect to some variables (i.e., ratings and EDA), but not to others (i.e., electrocortical potentials – ERPs – and approach behavior). In sum, unpleasant in comparison to pleasant odors diminished emotional responses during social interaction, while an additional enhancing effect of the social attribution was observed on some variables. Interestingly, the awareness that an interaction partner would smell (pleasantly or unpleasantly) boosted the emotional reactivity towards them.
In Study 3, I adapted the VR paradigm to a within-subjects design, meaning that the different attribution conditions were now manipulated block-wise. Instead of an approach task, participants had to move away from the virtual agent (withdrawal task). Results on the ratings were replicated from Study 2. Specifically, the difference between pleasant and unpleasant odors on valence, arousal, and sympathy ratings was larger in the social as compared to the contextual attribution condition. No effects of odor or attribution were found on EDA, whereas heart rate (HR) showed a stronger acceleration to pleasant odors while participants were passively guided towards the agent. Instead of an approach task, I focused on withdrawal behavior in this study. Interestingly, independently of the attribution condition, participants spent more time withdrawing from virtual agents, when an unpleasant odor was presented. In sum, I demonstrated that the attribution of the odors to the social agent itself had an enhancing effect on their influence on social interaction.
In the fourth and last study, I applied a similar within-subjects protocol as in Study 3 with an additional Ultimatum Game task as a measure of social interaction. Overall findings replicated the results of Study 3 with respect to HR and EDA. Strikingly, participants offered less money to virtual agents in the bad smelling room than in the good smelling room. In contrast to Study 3, no effects of odor attribution were found in Study 4. In sum, again I demonstrated that unpleasant odor may lessen social interaction not only when the interaction partner smells badly, but also in more complex interaction situations. 
In conclusion, I demonstrated that hedonic odors in general influence social interaction. Thus, pleasant odors seem to facilitate, while unpleasant odors seem to reduce interpersonal exchanges. Therefore, the present thesis extends the body of literature on the influence of odors on the processing of social stimuli. Although I found a direct influence of odors on social preferences as well as on the physiological and behavioral responses to social stimuli, I did not disentangle impact of odor per se from the impact of the affective state. Interestingly, odor attribution might play an additional role as mediator of social interactions such as odor effects in social interactions might be boosted when the smell is attributed to an individual. However, the results in this regard were less straightforward, and therefore further investigations are needed. Future research should also take into account gender or other inter-individual differences like social anxiety.
N2  - Im täglichen Leben dienen Gerüche als starke Auslöser von emotionalen Zuständen, doch üben sie auch einen starken Einfluss auf soziale Interaktion aus. Angenehme Gerüche sollten die Attraktivität von Gesichtern und prosoziales Verhalten verstärken, während unangenehme Körpergerüche oft mit negativen Persönlichkeitseigenschaften assoziiert werden. Dieser Zusammenhang zeigt sich auch auf physiologischen und Verhaltensmaßen. Während angenehme Gerüche prosoziales Verhalten verstärken, kann derselbe Effekt auch durch einen positiven affektiven Zustand erreicht werden. Der Einfluss von Gerüchen auf soziale Interaktion könnte daher auch durch den affektiven Zustand der Versuchspersonen vermittelt werden. Die vorliegende Arbeit hatte zum Ziel, den Einfluss von hedonischen Gerüchen auf soziale Interaktion, wie er sich auf verschiedenen verbalen, physiologischen und Verhaltensvariablen abbilden lässt, darzustellen. Auf der einen Seite wurde der Einfluss von ursprünglich neutralen Gerüchen untersucht, die in einer Kontextkonditionierung bedrohliche Bedeutung erhielten (Studie 1). Auf der anderen Seite sollte der Einfluss eines Geruchs, der direkt von einem sozialen Interaktionspartner ausgeht, von dem eines eher kontextuellen Geruchs getrennt werden, der auf den Raum attribuiert wurde, in dem die soziale Interaktion stattfand (Studien 2, 3 und 4). 
In der ersten Studie wurde auf einen von zwei ursprünglich neutralen Gerüchen eine Kontextkonditionierungsprozedur angewandt. Dieser Geruch erhielt somit durch die Paarung mit einem aversiven unvorhersehbaren unkonditionierten Stimulus (US) bedrohliche Bedeutung, während der andere Geruch niemals mit einem unkonditionierten Stimulus gepaart wurde und dadurch Sicherheit signalisierte. In der Testphase wurden Gesichter entweder innerhalb des bedrohlichen Geruchs oder des Sicherheitsgeruchs präsentiert. Es konnte gezeigt werden, dass im Anschluss daran der bedrohliche Geruch die elektrokortikalen Potenziale (EKPs) auf Gesichter verstärkt, die in diesem Geruchskontext präsentiert werden. Zudem war das autonome Arousal während der Präsentation der Gesichsstimuli in diesem Kontext erhöht. Subjektive Ratings unterstützen zusätzlich die Annahme, dass die bedrohliche Bedeutung des Kontexts, in dem Gesichter präsentiert werden, auf diese übergeht. Zusätzlich zu diesem generellen Effekt konnte auf den subjektiven Ratings wie auch auf der elektrodermalen Aktivität (EDA) ein spezifischer Einfluss des olfaktorischen Kontexts auf die Verarbeitung von Gesichtern gezeigt werden. Ärgerliche Gesichter zogen dabei zusätzliche Verarbeitungsressourcen auf sich, wenn sie innerhalb eines bedrohlichen olfaktorischen Kontexts präsentiert wurden, wie sich auf der EDA und den verbalen Ratings zeigte. Zusammengefasst legen die letzteren Ergebnisse nahe, dass bedrohliche Reize (hier ärgerliche Gesichter) bevorzugt verarbeitet werden, wenn sie in einem ebenfalls bedrohlichen Kontext präsentiert werden.
Um für die anschließenden Studien Gerüche zu identifizieren, die von den meisten Versuchspersonen als angenehm bzw. unangenehm bewertet werden, wurde vor der zweiten Studie eine Pilotstudie durchgeführt. Sieben Gerüche (vier angenehme und drei unangenehme) wurden bezüglich Valenz, Arousal und Intensität evaluiert. Zusätzlich wurde die EDA aufgezeichnet. Aus den ursprünglichen sieben Gerüchen wurden zwei angenehme (Citral und Eukalyptol) und zwei unangenehme („Animalis“ und Isobutanal) ausgewählt. Die unangenehmen Gerüche wurden als unangenehmer, aufregender und intensiver bewertet als die angenehmen, wohingegen in der EDA keine Unterschiede gefunden wurden.
Studie 2 wandte die ausgewählten Gerüche in einem Experiment in virtueller Realität an. Um eine soziale und eine kontextuelle Attribution der Gerüche abzubilden, erhob ich zwei Attributions-gruppen. Versuchspersonen der sozialen Attributionsgruppe (n = 59) wurden passiv immer in denselben Raum geführt, in dem sie auf einen von zwei virtuellen Agenten trafen. Jeder dieser Agenten wurden mit entweder dem angenehmen oder dem unangenehmen Geruch gepaart. Probanden der kontextuellen Attributionsgruppe (n = 58) wurden jeweils passiv in einen von zwei Räumen geführt, der entweder mit dem angenehmen oder dem unangenehmen Geruch gepaart wurde. In diesen Räumen trafen sie immer auf denselben virtuellen Agenten. So war es möglich, den Einfluss der Geruchshedonik als Innersubjektfaktor und den Einfluss der Geruchsattribution als Zwischensubjektfaktor darzustellen. Der unangenehme Geruch erzeugte eine verstärkte Verarbeitung sozialer Reize, was sich in erhöhtem physiologischen Arousal, in subjektiven Ratings und vermindertem aktiven Annäherungsverhalten zeigte. Ein spezifischer Einfluss auf emotionale Gesichtsausdrücke war außerdem auf den subjektiven Ratings, EDA und der fazialen Mimikry zu beobachten. Hierbei zeigte sich ein abflachender Effekt auf den Unterschied zwischen den Gesichtsausdrücken, wenn der unangenehme Geruch präsentiert wurde. In der sozialen Attributionsgruppe fanden sich auf manchen Variablen stärkere Effekte als in der kontextuellen Attributionsgruppe (wie den Ratings und der EDA), aber auf anderen Variablen nicht (wie den EKPs und dem Annäherungsverhalten). Zusammenfassend konnte gezeigt werden, dass unangenehme Gerüche im Vergleich zu angenehmen emotionale Reaktionen auf soziale Interaktion vermindern. Ein zusätzlicher verstärkender Effekt durch die soziale Attribution der Gerüche war auf einigen Variablen zu beobachten. Interessanterweise scheint das Wissen darüber, dass ein Interaktionspartner riechen könnte, die emotionale Reaktion auf ihn zu verstärken.
Für die dritte Studie passte ich das Paradigma für ein Innersubjektdesign an, wobei nun die beiden Attributionsbedingungen blockweise manipuliert wurden. Die Resultate der Ratings replizierten die aus Studie 2. Außerdem zeigten sich stärkere Effekte der Geruchsvalenz in der sozialen Attributionsbedingung auf allen Ratings. In der EDA wurden keine Effekte gefunden, aber in der Herzrate zeigte sich eine verstärkte Verarbeitung der angenehmen Gerüche während der passiven Annäherung an den Agenten. Statt des Annäherungsverhaltens wurde in dieser Studie das Rückzugsverhalten gemessen. Die Versuchspersonen verbrachten mehr Zeit damit, von einem Agenten zurückzuweichen, wenn ein unangenehmer Geruch präsentiert wurde. In Summe konnte ich zeigen, dass die Attribution der Gerüche auf den sozialen Agenten einen verstärkenden Effekt auf den Einfluss der Gerüche auf die soziale Interaktion hat.
In der letzten Studie wurde dasselbe Protokoll wie in Studie 3 mit einer zusätzlichen Ultimatumspielaufgabe durchgeführt. Die Ergebnisse aus Studie 3 wurden bezüglich der Herzrate und der EDA repliziert. Außerdem boten die Versuchspersonen dem Agenten im Kontext eines unangenehmen Geruchs weniger Geld an als im Kontext eines angenehmen. In Studie 4 wurde kein Effekt für die Attribution des Geruchs gefunden. Zusammenfassend wurde gezeigt dass unangenehme Gerüche einen reduzierenden Effekt auf soziale Interaktion auch in komplexeren interaktiven Situationen ausüben.
Zusammenfassend zeigte ich, dass Gerüche soziale Interaktion beeinflussen. Angenehme Gerüche scheinen soziale Interaktionen zu vereinfachen, während unangenehme Gerüche sie erschweren. Damit erweitert die vorliegende Arbeit bereits bestehende Forschung über den Einfluss von Gerüchen auf die Verarbeitung sozialer Stimuli. Obwohl ich einen direkten Einfluss von Gerüchen auf soziale Präferenzen sowie auf die physiologischen und behavioralen Reaktionen auf soziale Stimuli fand, konnte ich den Einfluss von Gerüchen per se nicht von dem Einfluss des affektiven Zustandes abgrenzen. Interessanterweise scheint die Attribution von Gerüchen einen zusätzlichen Faktor als Mediator von sozialen Interaktionen darzustellen, so dass der Effekt der Gerüche verstärkt wird, wenn er mit einem Individuum assoziiert ist. Nichtsdestotrotz waren die diesbezüglichen Effekte weniger klar und mehr Forschung auf diesem Gebiet könnte diese Unklarheit auflösen. Zukünftige Forschung sollte auch den Faktor Geschlecht nicht außer Acht lassen sowie andere inter-individuelle Unterschiede wie soziale Ängstlichkeit.
KW  - smell
KW  - social cognition
KW  - smells
KW  - social stimuli
KW  - social interaction
Y1  - 2017
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-153352
ER  - 
TY  - THES
A1  - Geißler, Florian
T1  - Transport properties of helical Luttinger liquids
T1  - Transporteigenschaften von helikalen Luttinger Flüssigkeiten
N2  - The prediction and the experimental discovery of topological insulators has set the stage for a novel type of electronic devices. In contrast to conventional metals or semiconductors, this new class of materials exhibits peculiar transport properties at the sample surface, as conduction channels emerge at the topological boundaries of the system.
In specific materials with strong spin-orbit coupling, a particular form of a two-dimensional topological insulator, the quantum spin Hall state, can be observed.
Here, the respective one-dimensional edge channels are helical in nature, meaning that there is a locking of the spin orientation of an electron and its direction of motion.
Due to the symmetry of time-reversal, elastic backscattering off interspersed impurities is suppressed in such a helical system, and transport is approximately ballistic.
This allows in principle for the realization of novel energy-efficient devices, ``spintronic`` applications, or the formation of exotic bound states with non-Abelian statistics, which could be used for quantum computing. 

The present work is concerned with the general transport properties of one-dimensional helical states. Beyond the topological protection mentioned above, inelastic backscattering can arise from various microscopic sources, of which the most prominent ones will be discussed in this Thesis. As it is characteristic for one-dimensional systems, the role of electron-electron interactions can be of major importance in this context.
First, we review well-established techniques of many-body physics in one dimension such as perturbative renormalization group analysis, (Abelian) bosonization, and Luttinger liquid theory. The latter allow us to treat electron interactions in an exact way.
Those methods then are employed to derive the corrections to the conductance in a helical transport channel, that arise from various types of perturbations.
Particularly, we focus on the interplay of Rashba spin-orbit coupling and electron interactions as a source of inelastic single-particle and two-particle backscattering. It is demonstrated, that microscopic details of the system, such as the existence of a momentum cutoff, that restricts the energy spectrum, or the presence of non-interacting leads attached to the system, can fundamentally alter the transport signature.
By comparison of the predicted corrections to the conductance to a transport experiment, one can gain insight about the microscopic processes and the structure of a quantum spin Hall sample.
Another important mechanism we analyze is backscattering induced by magnetic moments. Those findings provide an alternative interpretation of recent transport measurements in InAs/GaSb quantum wells.
N2  - Mit der Vorhersage und der experimentellen Entdeckung von topologischen Isolatoren
wurde die Grundlage für eine vollkommen neue Art von elektronischen Bauelementen
geschaffen. Diese neue Klasse von Materialien zeichnet sich gegenüber herkömmlichen
Metallen und Halbleitern durch besondere Transporteigenschaften der Probenoberfläche
aus, wobei elektrische Leitung in Randkanälen an den topologischen Grenzflächen des
Systems stattfindet. Eine spezielle Form des zweidimensionalen topologischen Isolators
stellt der Quanten-Spin-Hall-Zustand dar, welcher in bestimmten Materialien mit starker
Spin-Bahn-Kopplung beobachtet werden kann. Die hier auftretenden eindimensionalen
Leitungskanäle sind von helikaler Natur, was bedeutet, dass die Orientierung des Spins
eines Elektrons und seine Bewegungsrichtung fest miteinander gekoppelt sind. Aufgrund
von Symmetrien wie Zeitumkehr ist elastische Rückstreuung an eventuell vorhandenen
Störstellen in solchen helikalen Kanälen verboten, sodass elektrische Leitung als nahezu
ballistisch betrachtet werden kann. Prinzipiell bieten sich dadurch neue Möglichkeiten zur
Konstruktion von energieeffizienten Transistoren, “Spintronik“-Bauelementen, oder zur
Erzeugung von speziellen Zuständen, die für den Betrieb eines Quantencomputers benutzt
werden könnten.
Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit den allgemeinen Transporteigenschaften von
eindimensionalen, helikalen Randzuständen. Neben dem oben erwähnten topologischen
Schutz gibt es zahlreiche Störquellen, die inelastische Rückstreuprozesse induzieren. Die
wichtigsten davon werden im Rahmen dieser Dissertation beleuchtet. Entscheidend wirkt
hierbei oft die Rolle von Elektron-Elektron-Wechselwirkungen, welche in eindimensionalen
Systemen generell von großer Bedeutung ist.
Zunächst werden bewährte Techniken der Festkörperphysik wie etwa Abelsche Bosonisierung
(mithilfe derer Wechselwirkungen in einer Raumdimension exakt berücksichtigt
werden können), die Theorie von Luttinger Flüssigkeiten, oder die störungstheoretische Renormierungsgruppenanalyse
rekapituliert. Diese Methoden werden im Weiteren benutzt,
um die Korrekturen zum Leitwert eines helikalen Transportkanals zu berechnen, welche
aufgrund von ausgewählten Störungen auftreten können. Ein Fokus liegt hierbei auf dem
Zusammenspiel vonWechselwirkungen und Rashba Spin-Bahn-Kopplung als Quelle inelastischer
Ein-Teilchen- oder Zwei-Teilchen-Rückstreuung. Mikroskopische Details wie etwa
die Existenz einer Impulsobergrenze, welche das Energiespektrum beschränkt, oder die
Anwesenheit von wechselwirkungsfreien Spannungskontakten, sind dabei von grundsätzlicher
Bedeutung. Die charakteristische Form der vorhergesagten Korrekturen kann dazu
dienen, die Struktur und die mikroskopischen Vorgänge im Inneren einer Quanten-Spin-
Hall-Probe besser zu verstehen. Ein weiterer grundlegender Mechanismus ist Rückstreuung
verursacht durch magnetische Momente. Aus der entsprechenden Analyse der Korrekturen
zur Leitfähigkeit ergeben sich interessante Übereinstimmungen mit aktuellen Experimenten
in InAs/GaSb Quantentrögen.
KW  - Topologischer Isolator
KW  - Luttinger-Flüssigkeit
KW  - 1D transport
KW  - Backscattering
KW  - Correlated electron effects
KW  - Transporteigenschaft
KW  - Elektronischer Transport
KW  - Dimension 1
Y1  - 2017
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-153450
ER  - 
TY  - THES
A1  - Lehmann [geb. Hofmann], Anna
T1  - Entwicklung potenzieller Inhibitoren der Hitzeschockkomponenten HSF1 und HSP70 am Modell des Multiplen Myeloms
T1  - Development of potential inhibitors of the heat shock components HSF1 and HSP70 on the model of the multiple myeloma
N2  - Krebs gehört zu einem der zentralen Leiden der 21. Jahrhunderts und ist in den einkommensstarken Ländern die zweithäufigste Todesursache. Die Erkrankung Multiples Myleom (MM) gehört mit 1.3 % aller Krebserkrankungen zwar zu den seltenen Formen, verläuft jedoch meist tödlich und zeichnet sich durch eine unkontrollierte Entartung der monoklonaler Plasmazellen im Knochenmark aus. Da maligne Zellen dauerhaft internen und externen Stressfaktoren ausgesetzt sind und auf die Hitzeschutzantwort angewiesen sind, stellen die Komponenten des Hitzeschocksystems wie z.B. Chaperone HSP70 und HSP90 bzw. der Hitzeschockfaktor HSF1 ein attraktives therapeutisches Ziel dar. Nachweislich führt die Inhibition des Chaperons HSP90 zur HSF1-vermittelten Hochregulation des Proteins HSP70, sodass die Hitzeschutzantwort der zytotoxischen Aktivität der Inhibitoren entgegenwirkt und die Therapieerfolgschancen mindert. 
Die vorliegende Doktorarbeit, die im Rahmen der Klinischen Forschergruppe 216 (CRU216) ausgearbeitet wurde, befasste sich einerseits mit der Erweiterung der bereits vorhandenen Substanzbibliotheken sowohl zur Inhibition des Proteins HSP70 als auch des Transkriptionsfaktors HSF1. Hierdurch sollten detailliertere Struktur-Wirkungs-Bezeugungen evaluiert werden. Weiterhin wurden die kooperierenden Arbeitsgruppen des Forschungsprojektes durch die Entwicklung und Herstellung von Substanzen unterstützt, um mit Hilfe vielseitiger Methoden die exakten Wirkmechanismen beider Verbindungsklassen zu verstehen und aufzuklären.
Die bereits bestehende Substanzbibliothek der 3,4-Dihydroisochinolin-1(2H)-on-Derivate aus der vorangehenden Arbeit wurde erfolgreich um neue Carbonsäure- ((±) 6a-j) und Carbonsäureamidverbindungen ((±) 7b-e) erweitert. Durch die Substitution phenolischer Seitengruppen der Isoquinolinone gelang es, Säurederivate herzustellen, die eine höhere Zytotoxizität auf den INA-6-Zellen als die Leitstruktur AH073t aufwiesen. Dabei handelt es sich um die monobromierte Verbindung (±) 6c (EC50 = 0.17 µM) oder das Derivat mit einem kurzem Bromoethoxylinker (±) 6j (EC50 = 0.18 µM). Parallel hierzu wurde festgestellt, dass die Substitution aromatischer Seitengruppen durch aliphatische Reste ((±) 6h-i) zum kompletten Aktivitätsverlust führte. Durch dir fortführende Umsetzung zu den Amiden gelang die Herstellung des Derivates (±) 7c (EC50 = 0.47 µM), welches eine ähnliche Aktivität im Vergleich zu der Struktur AH122t ((±) 7a) zeigte. Weiterhin wurde Verbindung (±) 7d identifiziert, die eine sechsfach höhere Zytotoxizität von 34.8 nM im Vergleich zu der Leitstruktur (±) 7a (EC50 = 200 nM) aufwies. 
Die Trennung der trans-Enantiomere der Leitstruktur AH073t wurde erfolgreich mit Hilfe einer chiralen chromatographischen Methode durchgeführt und die Absolutkonfiguration mit Hilfe der Circulardichroismus-Spektroskopie (Arbeitskreis Bringmann) bestimmt. Durch die biologische Untersuchung an den MM-INA-6-Zellen (Arbeitskreis Chatterjee) wurde die enantiospezifische Aktivität des 3R,4R-Enantiomers bestätigt, wohingegen das 3S,4S-Isomer hingegen nicht aktiv war. Die angestrebte Amidierung zu enantiomerenreinen Substanzen führte gegen die Erwartung zu einem Diastereomerengemisch, da aufgrund des aciden Protons am Kohlenstoff C-4 die Carbonsäuren im Laufe der Synthese epimerisierten.
Um die Epimerisierung an der aciden Position zu vermeiden, wurden neuartige Isochinolinoncarbonsäure-Derivate hergestellt, die erstmalig an dem Kohlenstoff C 4 substituiert wurden. Mit Hilfe einer Schutzgruppentechnik wurden in drei Syntheseschritten erfolgreich drei neue Derivate, nämlich eine fluorierte ((±) 11), methylierte ((±) 15) und ethylierte Verbindung ((±) 16), erhalten. Die Bestimmung der Absolutkonfiguration der fluorierten und ethylierten Spezies gelang durch die Röntgenstrukturanalyse der Einkristalle (Arbeitskreis Braunschweig). Dabei wurde festgestellt, dass die Alkylierungsreaktion stereospezifisch verliefen und ausschließlich cis-Derivate erhalten wurden. Die biologische Untersuchung dieser Substanzen bestätigte die Konfiguration, da alle drei Verbindungen keine Aktivität auf MM-INA-6-Zellen zeigten (EC50 >100 µM). Weiterhin wurde mit Hilfe einer UV-metrischen Messung die Sättigungskonzentration der neuen Derivate untersucht. Hierbei wurde festgestellt, dass die Substitution am Kohlenstoff C-4 zur Senkung der Löslichkeit geführt hat.
Anhand der Proteinkristallstruktur des bHSC70 (C.Grimm) wurde ein TMAO-Molekül in der Nähe der der Interface-Oberfläche identifiziert. Basierend auf diesem Ergebnis wurde eine Methode zur Herstellung eines TMAO-Isochinolinonhybrides entwickelt, welches sich an der Leitstruktur AH073t orientierte. Während der Synthesesequenz ist es zu der Decarboxylierung des angestrebten 3,4-Dihydroisochinolin-1(2H)-on-Derivates gekommen, wodurch das neue Derivat 17 erhalten wurde. Nachdem die Reaktionsbedinungen variiert und die gewünschte Verbindung nicht erhalten wurde, wurde 17 im darauffolgenden Syntheseschritt erfolgreich zum TMAO-Hybrid 18 umgesetzt. 
Der Szintillationsnähenachweis (SPA) ist eine etablierte Methode, um mit Hilfe von radioaktivmarkierten Liganden Bindungsstudien im Hochdurchsatzformat durchzuführen und hier die Bindungsposition der Isochinolinon-Derivate zu untersuchen. Die Substanz AH122t diente hierbei als Leitstruktur zur Entwicklung einer Methode zur Radioaktivmarkierung der potentiellen HSP70-Inhibitoren, sodass die aktivierte Stanylverbindung (±) 19 erhalten wurde. Diese Verbindung konnte in der Gegenwart von Chloramin T und des NaI-Salzes innerhalb von wenigen Sekunden zum Radioliganden (±) 7d* umgesetzt werden. Die Herstellung des Radioliganden wurde mittels einer entwickelten HPLC-Methode analysiert und validiert. 
Eine weitere Möglichkeit zur Evaluieren der potentiellen Bindungspartner der hergestellten Isochinolinon-Verbindungen bietet die Affinitätschromatographie gekoppelt mit der proteomischen Analyse mittels quantitativer Massenspektrometrie (Arbeitskreis Schlosser). Es gelang die Herstellung der Biotin-markierter Liganden (±) 23, der sich an der Leitstruktur AH073t orientierte, und (±) 25, der sich an AH081t orientierte. Die ersten Analysen mittels Affinitätschromatographie zeigten, dass mit dem Liganden (±) 23 überraschenderweise keine Proteine signifikant angereichert wurden, während mit dem Liganden (±) 25 zwar keine HSP70-Proteine angereichert, aber einige Komponenten der Hitzeschutzantwort wie die Phosphatidylinositol-Kinasen DNA-PK und ATM, und die Untereinheiten des Chaperons HSP90 identifiziert werden konnten.
Die bereits bestehende Substanzbibliothek der -Acylaminocarboxamide wurde erfolgreich mit Hilfe der Ugi-Multikomponentenreaktion um die Derivate (±) 38c-g erweitert. Die Evaluierung der biologischen Aktivität erfolgte semiquantitativ mittels Westernblot und quantitativ mittels ELISA-Assay (Arbeitskreis Chatterjee), wobei die Beurteilung indirekt anhand des HSF1-vermittelten Regulationslevels des Chaperons HSP72 erfolgte. Hierbei wurden neue Verbindungen (±) 38c und (±) 38g mit dem ,-gesättigten Carbonylsystem identifiziert, die eine vergleichbare inhibitorische Aktivität wie die bereits bekannten ungesättigten Derivaten (±) 37l oder (±) 37m zeigten, was darauf hinweist, dass die inhibitorische Aktivität der  Acylaminocarboxamide nicht von der kovalenten Bindung des Michael-Systems verursacht wird. 
Um das Target der -Acylaminocarboxamide zu evaluieren, wurde auch hier die Durchführung der Affinitätschromatographie gekoppelt mit der Analyse mittels der quantitativer Massenspektrometrie angestrebt (Arbeitskreis Schlosser). In Anlehnung an die Synthesemethodik für die HSP70-Liganden wurden hierfür die Biotin-markierten Liganden (±) 42, (±) 44 und (±) 46 erfolgreich hergestellt, die sich durch die Position des Biotinlinkers unterscheiden.
Die proteomische Untersuchung wurde erfolgreich mit den Liganden (±) 44 und (±) 46 durchgeführt und es wurden 68 Proteine signifikant angereichert. Viele dieser Proteine tragen die sogenannte Armadillo-Domäne, die eine wichtige Rolle in der Protein-Protein-Interaktion spielt und eine hochkonservierte Bindungstasche aufweist. Unter den angereicherten Proteinen befanden sich mitunter der MICOS-Komplex, der CCR4-NOT-Komplex und die Kinasen des Phosphatidylinositol-Signalwegs. Von den letzteren konnten explizit die Kinasen DNA-PK, ATM, ATR und mTOR identifiziert werden, die möglicherweise die HSF1-regulierte HSP70-Expression beeinflussen. Weiterhin wurde festgestellt, dass die Position des Linkers die Bindung an zwei unterschiedliche Proteingruppen beeinflusst. Während der Ligand (±) 44 ausschließlich mit den Proteinen des CCR4-NOT-Komplexes interagierte, wurden für den Liganden (±) 46 die Komponenten des COG Komplexes identifiziert.
N2  - Cancer is one of the emerging diseases of the current century and leads to every second death in the high-income countries. Multiple Myeloma (MM) is characterised by clonal proliferation of malignant plasma cells in the bone marrow. MM causes only about 1.3 % of all cancer cases but remains incurable due to resistance and huge relapse numbers. The heat shock response helps cells to deal with situation of stress and provides protection from cell death. Especially malignant cells must cope numerous internal and external stress factors and rely on proteins of the heat shock response as the chaperones HSP70/HSP90 but also the transcriptions factor HSF1. To date, it was already demonstrated that the pharmacological inhibition of the protein HSP90 leads to the HSF1-dependent upregulation of HSP70 causing resistance against agents. 
The current thesis, which was realised within the Clinical Research Unit 216 (CRU216), proposed the enlargement of the established substance libraries of both targets HSF70 and HSF1 to intense the investigation of the structure-activity relationships. Furthermore, the collaborating research groups within the CRU216 were supported by development of numerous compounds and realisation of diverse analytical methods for research of the interaction of new compounds and the potential targets HSP70 and HSF1. 
The substance library of 3,4-dihydroisoquinolin-1(2H)-one derivatives, which was established in the previous work, was successfully expanded with new carboxylic acid derivatives (±) 6a-j and amide derivatives (±) 7b-e. The substitution of the phenolic moieties enabled the synthesis of agents with higher activity towards INA-6-cell as the lead compound AH073t (Chatterjee group). The brominated derivative (±) 6c and the derivative with a short bromoethoxy linker (±) 6j showed similar EC50 values of 0.17 µM and 0.18 µM, respectively. Concurrently, the replacement of the aromatic residues with aliphatic moieties ((±) 6h-i) led to complete abrogation of the biological activity. In conclusion, the aromatic molecule residues are essential for the interaction of the inhibitors to the potential target. Among the new amide derivatives, the compound (±) 7c showed similar inhibitory activity as the lead compound AH122t ((±) 7a) from the previous work. Furthermore, it was possible to identify the derivative (±) 7d with the EC50 value of 34.8 nM which was six times more active than the lead compound A122t (EC50 = 200 nM).
The enantiomers of the racemic lead compound AH073t were successfully separated by means of a chiral chromatographical method. The configuration of the enantiomers was determined by circular dichroism spectroscopy (Bringmann group). The investigation of the biological activity on INA-6-cells determined that the 3R,4R-isomer is the eutomer whereas the 3S,4S-enantiomer did not show any inhibitory activity (Chatterjee group). Unfortunately, the following amide synthesis led to the epimerisation due to the acidic proton at the carbon C-4 so that the isolation of enantiomeric pure amide compounds could not be achieved. 
As next, the acidic position of the 3,4-dihydroisoquinolinones was substituted to prevent the epimerisation. It was possible to establish three novel derivatives (±) 11 (fluorinated), (±) 15 (methylated) and (±) 16 (ethylated) in three synthesis steps. The analysis of the steric configuration of the compound (±) 11 and (±) 16 was achieved by X-ray crystallography. Additionally, the alkylation reactions were found to be stereospecific leading to formation of pure cis isomers. The investigation of the biological activity on INA-6-cells confirmed these results as all three compounds were not active (EC50 >100 µM). Furthermore, the saturation concentration of the novel substances was analysed UV-metric and it was observed that the substitution on the carbon C-4 led to decreased solubility. 
The protein crystal structure of the bovine HSC70 (C.Grimm) showed that a TMAO molecule was bound next to the identified interface domain. Based on this result, a method for synthesis of a TMAO-isoquinolinone hybrid was developed. During the synthesis, unexpected decarboxylation of the planed isoquinolinone carboxylic acid occurred so that the novel compound 17 was isolated. As changed reaction conditions did not lead to the formation of the desired product, 17 was successfully oxidised to the TMAO-derivative 18.
Scintillation proximity assay (SPA) is a radioisotopic assay technique that allows fast performance of binding studies and could support the evaluation of the binding target of the 3,4 dihydroisoquinolinones. A synthesis method for a radiolabelled ligand was successfully developed using the iodised analogue of the lead compound AH122t. The synthesis of the activated trialkylstannane (±) 19 was accomplished, which was radiolabelled within seconds by the reaction with Chloramine T and NaI to obtain the radioligand (±) 7d*. The formation of the radioligand was controlled by a developed HPLC method.
A further method for the identification of the drug target is affinity chromatography in combination with quantitative mass spectrometry (Schlosser group). A synthesis route was developed and two affinity ligands (±) 23 and (±) 25, which differ by the position of the Biotinlinker, were obtained. The initial experiments indicated that surprisingly no proteins were captured by means of the ligand (±) 23. The ligand (±) 25 enabled the capturing and identification of some significantly enriched heat shock response proteins as the PI3-kinases DNA-PK and ATM, and the subunits of the heat shock protein HSP90. However, HSP70 could not be determined as a target of (±) 25.
The established library of the -acyl aminocarboxamides from the previous work was successfully enlarged by usage of the Ugi four component reaction and the derivatives (±) 38c g were obtained. The semi-quantitative Western blot analysis and quantitative ELISA-analysis were used as complementary readouts for the HSF1-dependent upregulation of HSP72 in the MM-INA-6 cell model (Chatterjee group). The ,-saturated carbonyl compounds (±) 38c and (±) 38g showed similar inhibitory activity as known derivatives with ,-unsaturated carbonyl moiety, e.g. (±) 37l or (±) 37m indicating that the Michael system and the related covalent binding to the target are unlikely. 
For the identification of the target of the -acyl aminocarboxamides affinity capturing experiment connected to quantitative mass spectrometry was performed (Schlosser group). The established synthesis method for preparation of biotinylated ligands was successfully applied to obtain three ligands (±) 42, (±) 44 and (±) 46. The derivatives (±) 42 und (±) 44 differ by a phenolic hydroxyl group and are linked at the same position to Biotin. The ligand (±) 46 was immobilised at a different molecule moiety to evaluate the binding effects to the target. 
The proteomic investigation with the ligands (±) 44 and (±) 46 allowed the identification of 68 significantly enriched proteins. Several captured proteins contain the so-called armadillo domain which is important for protein-protein interactions and exposes a highly conserved binding pocket. The significantly enriched proteins of both ligands were the MICOS-complex, the CCR4-NOT-complex and the kinases of the phosphatidylinositol-3-kinases signalling pathway, especially the kinases DNA-PK, ATM, ATR and mTOR. Further investigation of (±) 44 and (±) 46 revealed that the position of the linker affected the capturing results. While the ligand (±) 44 exclusively captured the proteins of the CCR4-NOT-complex, the proteins of the COG-complex only bound by the compound (±) 46.
KW  - Plasmozytom
KW  - Hitzeschocktranskriptionsfaktor
KW  - Hitzeschock-Proteine
KW  - Isochinolinderivate
KW  - Ugi-Reaktion
KW  - multiple muyloma
KW  - inhibition
KW  - heat shock response
Y1  - 2017
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-153477
ER  - 
TY  - THES
A1  - Maaß, Henriette
T1  - Spin-dependence of angle-resolved photoemission from spin-orbit split surface states
T1  - Spin-Abhängigkeit in winkelaufgelöster Photoemission von Oberflächenzuständen mit Spin-Bahn-Aufspaltung
N2  - Spin- and angle-resolved photoelectron spectroscopy is the prime method to investigate
spin polarized electronic states at solid state surfaces. In how far the spin polarization
of an emitted photoelectron reflects the intrinsic spin character of an electronic state is
the main question in the work at hand. It turns out that the measured spin polarization
is strongly influenced by experimental conditions, namely by the polarization of the
incoming radiation and the excitation energy. The photoemission process thus plays a
non-negligible role in a spin-sensitive measurement. This work is dedicated to unravel
the relation between the result of a spin-resolved measurement and the spin character
in the ground state and, therefore, to gain a deep understanding of the spin-dependent
photoemission process.
Materials that exhibit significant spin-splittings in their electronic structure,
owing to a strong spin-orbit coupling, serve as model systems for the investigations in
this work. Therefore, systems with large Rashba-type spin-splittings as BiTeI(0001)
and the surface alloys BiAg2/Ag(111) and PbAg2/Ag(111) are investigated. Likewise,
the surface electronic structure of the topological insulators Bi2Te2Se(0001) and
Bi2Te3(0001) are analyzed.
Light polarization dependent photoemission experiments serve as a probe of the
orbital composition of electronic states. The knowledge of the orbital structure helps
to disentangle the spin-orbital texture inherent to the different surface states, when
in addition the spin-polarization is probed. It turns out that the topological surface
state of Bi2Te2Se(0001) as well as the Rashba-type surface state of BiTeI(0001) exhibit
chiral spin-textures associated with the p-like in-plane orbitals. In particular, opposite
chiralities are coupled to either tangentially or radially aligned p-like orbitals,
respectively. The results presented here are thus evidence that a coupling between
spin- and orbital part of the wave function occurs under the influence of spin-orbit
coupling, independent of the materials topology.
Systematic photon energy dependent measurements of the out-of-plane spin polarization
of the topological surface state of Bi2Te3(0001) reveal a strong dependence and
even a reversal of the sign of the photoelectron spin polarization with photon energy.
Similarly, the measured spin component perpendicular to the wave vector of the surface
state of BiAg2/Ag(111) shows strong modulations and sign reversals when the photon energy is changed. In BiAg2/Ag(111) the variations in the photoelectron spin
polarization are accompanied by significant changes and even a complete suppression
of the photoemission intensity from the surface state, indicating that the variations of
the spin polarization are strongly related to the photoemission cross section.
This relation is finally analyzed in detail by employing a simple model, which is
based on an evaluation of the transition matrix elements that describe the presented
experiments. The model shows that the underlying cause for the observed photoelectron
spin reversals can be found in the coupling of the spin structure to the spatial part
of the initial state wave function, revealing the crucial role of spin-orbit interaction
in the initial state wave function. The model is supported by ab initio photoemission
calculations, which show strong agreement with the experimental results.
N2  - Spin- und winkelaufgelöste Photoelektronenspektroskopie bietet einen Einblick in
die elektronische Struktur spinpolarisierter Zustände an Festkörperoberflächen. In- wieweit eine 
Messung der Spinpolarisation emittierter Photoelektronen den tatsäch- lichen intrinsischen 
Spincharakter eines elektronischen Zustandes wiedergibt, ist die zentrale Fragestellung der 
vorliegenden Arbeit. Dabei zeigt sich, dass die gemessene Spinpolarisation stark von den 
experimentellen Gegebenheiten wie etwa der Pola- risation des einfallenden Lichtes oder der 
Photonenenergie abhängt und der Photo- emissionsprozess eine somit nicht zu vernachlässigende Rolle 
für das Messergebnis spielt. Das Ziel dieser Arbeit ist es, den Zusammenhang zwischen dem Ergebnis 
einer spinsensitiven Messung und dem Spincharakter des Grundzustandes zu entschlüsseln und dabei 
ein tieferes Verständnis der Spinpolarisation im Photoemissionsprozess zu gewinnen.
Als Modellsysteme dienen dabei Materialien, die aufgrund einer starken Spin- Bahn-Kopplung 
spinaufgespaltene Zustände aufweisen. Daher wird zum einen der Spin-und Orbitalcharakter der 
elektronischen Struktur von Modellsystemen mit Rashba-artigen Oberflächenzuständen untersucht, wie 
sie etwa BiTeI(0001) oder die Oberflächenlegierungen BiAg2/Ag(111) und PbAg2/Ag(111) aufweisen. Zum anderen wird die Oberflächenbandstruktur der topologischen Isolatoren Bi2Te2Se(0001) und 
Bi2Te3(0001) genauer analysiert.
Mithilfe der winkelaufgelösten Photoelektronenspektroskopie mit unterschiedlicher Lichtpolarisation 
wird die orbitale Struktur der untersuchten elektronischen Zustände entschlüsselt. Im folgenden 
Schritt wird das Wissen um den orbitalen Charakter der Wellenfunktion genutzt, um durch zusätzliche 
Detektion des Photoelektronenspins einen Einblick in die gekoppelte Spin- und Orbitalstruktur zu 
gewinnen. Hierbei zeigt sich, dass sowohl der topologische Oberflächenzustand von Bi2Te2Se(0001) 
als auch der Rashba-artige Oberflächenzustand von BiTeI(0001) chirale Spinstrukturen aufweist, die 
an die in der Oberflächenebene orientierten p-artigen Orbitale gekoppelt sind. Für Orbitale, die 
tangential an den Oberflächenzustand angeordnet sind, und solche, die radial angeordnet sind, 
findet sich dabei eine entgegengesetzte Chiralität.
Die Resultate dieser Arbeit dienen somit als Nachweis, dass die Kopplung zwischen Spin und Orbital 
unter dem Einfluss starker Spin-Bahn-Kopplung bei topologischen wie nicht-topologischen Zuständen in ähnlicher Form auftritt.
Systematische photonenenergieabhängige Messungen der Spinpolarisation paral- lel zur 
Oberflächennormalen im topologischen Oberflächenzustand von Bi2Te3(0001) weisen eine starke 
Photonenenergieabhängigkeit und sogar Vorzeichenwechsel in der Photoelektronenspinpolarisation auf. 
In ähnlicher Weise zeigt auch die am Rashba- artigen Zustand von BiAg2/Ag(111) gemessene 
Spinpolarisation  starke  Änderun- gen bis  hin zu  einer Umkehr der Spinpolarisation mit der  
Photonenenergie.  In BiAg2/Ag(111) gehen die Veränderungen der gemessenen Spinpolarisation mit 
deut- lichen Modulationen der Photoemissionsintensität einher. Dies impliziert einen mö- glichen 
Zusammenhang zwischen den Veränderungen des Photoelektronenspins und dem Wirkungsquerschnitt des Photoemissionsprozesses.

Ein solcher Zusammenhang wird zuletzt im Rahmen eines einfachen Modells genauer untersucht. Dieses basiert auf den Übergangsmatrixelementen, die die vorgestellten Photoemissionsexperimente 
beschreiben, und ermöglicht es, die beobach- teten Veränderungen des Photoelektronenspins auf die 
Kopplung des Spins an die Realraumwellenfunktion des Ausgangszustands zurückzuführen. Das Modell 
wird durch ab initio-Photoemissionsrechnungen unterstützt, die eine hohe Übereinstim-
mung mit den gemessenen Daten aufweisen.
KW  - Photoelektronenspektroskopie
KW  - spin-orbit-coupling
KW  - SARPES
KW  - spin
KW  - Spinpolarisation
KW  - ARPES
Y1  - 2017
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-151025
ER  - 
TY  - THES
A1  - König, Anna
T1  - Die Wirkung von microRNA-132 und microRNA-212 auf Zielgene an der Blut-Hirn-Schranke bei Glucose- und Sauerstoffentzug
T1  - The effect of microRNA-132 and microRNA-212 on target genes of the blood-brain-barrier during oxygen-glucose-deprivation
N2  - Die Blut-Hirn-Schranke (BHS) bildet eine Barriere, die das ZNS vor dem Einfluss der Substanzen aus der Peripherie schützt. Die Aufrechterhaltung dieser wichtigen Struktur ist für die Homöostase und Vermeidung von Schäden im ZNS von besonderer Bedeutung. Eine häufige Ursache für die Schädigung der BHS ist der ischämische Schlaganfall. In der Hypoxie werden zahlreiche Proteine degradiert oder von den Zellkontakten delokalisiert, die für die Integrität der Zell-Zell-Kontakte eine wichtige Rolle spielen. Als Folge resultiert eine Destabilisierung der BHS mit vermehrtem Durchstrom von ZNS-schädigenden Substanzen. 
Seit der Entdeckung von miRNAs (Lee et al., 1993) konnte deren Rolle vor allem in der Entstehung von Tumoren und Entzündungen nachgewiesen werden. In der Arbeitsgruppe Förster wurde eine vermehrte Expression von miRNA-132 und miRNA-212 nach OGD festgestellt. Als Zielgene von miRNA-132/212 konnten Cldn1, Tjap1, MMP9 und Jam3 detektiert werden. Die Validierungsversuche wurden an einem etablierten In-vitro-Modell der BHS bestehend aus murinen cerebralen Hirnendothelzellen (cEND-2) durchgeführt. 
Zu Beginn wurden die Bedingungen zur Kultivierung der Zellen unter Hypoxie und ohne Glucose (eng. oxygen glucose deprivation, OGD) mit und ohne Astrozyten-konditioniertem Medium etabliert. Expression von diversen Genen, die bekannt sind eine Rolle in der OGD zu spielen, wurden mittels qPCR ermittelt. Dabei kam es zu signifikanten Veränderungen der Genexpression von wichtigen Genen in der BHS, die besonders in Kombination mit Astrozyten-konditioniertem Medium noch verstärkt werden konnten. So wurde die Kultivierung der Zellen für die weiteren OGD-Versuche in Astrozyten-konditioniertem Medium gewählt. 
Des Weiteren wurde die Regulation von miRNA-132/212 auf die Zielgene an der BHS untersucht. Die hemmende Wirkung der miRNAs auf die Genexpression der Zielgene konnte durch Transfektion von pre-miR-132/212 sowohl auf mRNA- als auch auf Proteinebene gezeigt werden. In der OGD konnte durch Hemmung der vermehrt exprimierten miRNA-132/212 ein Anstieg der Zielgene beobachtet werden. Damit konnten sowohl auf mRNA-Ebene als auch auf Proteinebenen Cldn1, Tjap1, Jam3 und MMP9 als Zielgene bestätigt werden. Zusätzlich wurden als funktionelle Tests eine TEER-Messung für den Widerstand und eine Permeabilitätsmessung durchgeführt. Beide Tests bestätigten die Destabilisierung der BHS nach Transfektion von miRNA-132/212. 
Als therapeutische Implikation könnte durch Inhibition von miRNA-132/212 bei einer Minderperfusion des Gehirns die Barriere stabilisiert werden, was eine neue Möglichkeit in der Therapie des akuten Schlaganfalls bietet.
N2  - Acute ischemic stroke is the third leading cause of death in industrialized countries and the most frequent cause of permanent disability in adults worldwide. Ischemic stroke leads to hypoperfusion of a brain area that initiates a complex series of events. Excitotoxicity, oxidative stress, microvascular injury, blood-brain barrier dysfunction and postischemic inflammation lead ultimately to cell death of neurons, glia and endothelial cells (Lakhan et al., 2009). However, little is known about the pathomechanism of the dysfunction of the blood-brain barrier after oxygen-glucose-deprivation (OGD) and the microRNA-mediated gene regulation functions via the inhibition of protein translation (Filipowicz et al., 2008). MicroRNAs are 18–22 nucleotides RNAs in length and regulate gene expression at the mRNA level. We used mouse brain microvascular endothelial cells cEND-2 (Forster et al., 2005, Burek et al., 2012). In this study, we looked for microRNAs expressed during OGD and showed that miR-132 and miR-212 expression was upregulated in response to hypoxia after 4 hours OGD and 4 hours OGD followed by 24 hours reoxygenation. Hypoxia and normoxia treatment was performed with astrocyte conditioned media because it is known that astrocytes play a pivotal role during stroke pathogenesis (Neuhaus et al., 2015) as the experiments with and without C6-astrocyte-medium in this study also confirmed. The experimental setup of the normoxia and OGD experiments was already published in the AG Förster (Kleinschnitz et al., 2011). Claudin-1, Tjap-1, Jam-3 and MMP-9 were detected as target genes of miR-132/-212. MicroRNA decreases the mRNA-expression by translational repression and mRNA-degradation (Catalucci et al., 2009). To examine the regulation of miR-132/-212 targets, miR-132/-212 mimics were overexpressed in normoxic cEND-2 or inhibited by transfection of miR-inhibitor in hypoxic cEND-2.  The regulation of miR-132/-212 on their target genes Claudin-1, Tjap-1, Jam-3 and MMP-9 could be shown via qPCR and Western Blot. An overexpression of miR-132/-212 decreased the mRNA expression and protein level. Furthermore, inhibition of miR-132/-212 in OGD rescued the mRNA expression and the protein level. To show this regulation also in human cell lines we examined Jam-3 expression in the same way in hDCMEC/D3. Moreover we examined the effect of miR-132/-212 on transendothelial electrical resistance (TEER) and permeability. Both confirm a loss of integrity of the blood-brain-barrier as a result of reduction of resistance and higher permeability after overexpression of miR-132/-212. 
In summary, the target genes of miR-132 and miR-212 Claudin-1, Tjap-1, Jam-3 and MMP-9 could be identified and evaluated. The regulation of miR-132 and miR-212 on their target genes in the blood-brain-barrier could be confirmed. 
In future, stabilizing the blood-brain-barrier could be implemented as a therapeutic implication while inhibiting miRNAs by reacting on gene level.
KW  - Transfektion
KW  - Schlaganfall
KW  - microRNA-132
KW  - microRNA-212
KW  - Hypoxie
KW  - Blut-Hirn-Schranke
KW  - Zell-Zell-Kontakte
Y1  - 2017
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-153446
ER  - 
TY  - BOOK
A1  - Knoll, Leonhard
T1  - De exemplis deterrentibus : Bemerkenswerte Befunde aus der Praxis der rechtsgeprägten Unternehmensbewertung in Aufgabenform
BT  - Bemerkenswerte Befunde aus der Praxis der rechtsgeprägten Unternehmensbewertung in Aufgabenform
N2  - Das vorliegende Buch beschäftigt sich anhand einer Sammlung von realen Fällen, die in Aufgabenform formuliert sind, mit dem leider oft gestörten Verhältnis von Theorie und Praxis in der rechtsgeprägten Unternehmensbewertung.
Es weist ähnlich wie „normale“ Fallsammlungen die jeweiligen Aufgabenstellungen und die zugehörigen Lösungen aus. Die eigentlichen Fragestellungen in den Aufgabentexten sind durch kurze Erläuterungen eingerahmt, damit jeder Fall als solcher von einem mit Bewertungsfragen halbwegs Vertrauten relativ leicht verstanden und in seiner Bedeutung eingeordnet werden kann. Dieses Vorgehen ähnelt wiederum Lehrbüchern, die Inhalte über Fälle vermitteln, nur dass hier nicht hypothetische Fälle das jeweils idealtypisch richtige Vorgehen zeigen, sondern Praxisfälle plakative Verstöße contra legem artis.
N2  - The book is a collection of cases concerning valuation in legally defined occasions. These cases, mostly taken from real German law suits, are formulated as questions and problems (inclusively a separate solution chapter), each with framing introductions and conclusions. They highlight the regrettably often disturbed relationship between theory and practice in this area of valuation. This procedure resembles to textbooks which use cases to communicate content, but there is a fundamental difference: No hypothetical cases show the right approach, but real cases demonstrate striking violations contra legem artis.
KW  - Gesellschaftsrecht
KW  - Unternehmensbewertung
KW  - Betriebswirtschaftslehre
KW  - DCF
KW  - CAPM
KW  - corporate assessment
KW  - valuation of a company
KW  - corporate law
KW  - Unternehmenstheorie
KW  - Capital-Asset-Pricing-Modell
KW  - Finanzmathematik
KW  - Ökonometrie
Y1  - 2017
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-147587
SN  - 978-3-95826-060-3 (print)
SN  - 978-3-95826-061-0 (online)
N1  - Parallel erschienen als Druckausgabe in Würzburg University Press, 978-3-95826-060-3, 32,90 EUR.
N1  - Die 4., erweiterte Auflage 2024 ist unter 
https://doi.org/10.25972/WUP-978-3-95826-243-0 verfügbar oder als Druckausgabe, 978-3-95826-242-3, 37,80 EUR.
PB  - Würzburg University Press
CY  - Würzburg
ET  - 1. Auflage
ER  - 
TY  - THES
A1  - Schubert, Anna-Lena
T1  - Untersuchung potenzieller Biomarker in Haut- und Nervenbiopsaten von Patienten mit schmerzhaften und schmerzlosen Polyneuropathien
T1  - Investigation of potential biomarkers in skin and sural nerve biopsies of patients with painful and painless polyneuropathies
N2  - Polyneuropathien sind eine ätiologisch heterogene Erkrankung des peripheren Nervensystems. In bis zu 30% der Fälle ist eine Zuordnung zu einem bestimmten PNP Subtyp auch nach aufwändiger und zum Teil invasiver Diagnostik nicht möglich. Bislang fehlt ein diagnostischer Biomarker bei PNP, der z.B. bei der Unterscheidung zwischen einzelnen diagnostischen Subgruppen oder entzündlichen und nicht-entzündlichen Erkrankungsformen helfen könnte. In einer prospektiven Studie mit insgesamt 97 Patienten mit Neuropathien verschiedenster Ätiologie und 17 gesunden Kontrollpersonen erstellten wir Genexpressionsprofile von inflammatorischen Markern und Markern der Regeneration peripherer Nerven in Haut- und N. suralis-Biopsaten. Es wurden Inflammationsmarker (TAC1, CRMP2, AIF1, IL-6) und Marker, die in die Regeneration peripherer Nerven involviert sind (SCD, Netrin-1, DCC, UNC5H2, NEO1, Netrin-G1, Netrin-G2), mittels qRT-PCR untersucht. Alle Patienten erhielten eine N. suralis-Biopsie und/oder eine Hautbiopsie von Ober- beziehungsweise Unterschenkel. Weder in den Haut- noch in den N. suralis-Biopsaten konnten Unterschiede in der Genexpression dieser Marker zwischen einzelnen diagnostischen Subgruppen gefunden werden. Der Inflammationsmarker AIF1 war jedoch in Patienten-Hautproben sowohl proximal als auch distal höher exprimiert als bei gesunden Kontrollpersonen (p < 0,05 bzw. p < 0,01). Zudem fand sich in den Hautproben von PNP-Patienten eine deutlich reduzierte Genexpression von Regenerationsmarkern aus der Netrin-Familie verglichen mit den Hautproben gesunder Probanden (Netrin-1, DCC, UNC5H2, NEO1 sowie Netrin-G1 und G2; p < 0,05 bis p < 0,001). Ferner wies Netrin-1 in distalen Hautproben bei Patienten mit einer entzündlichen PNP eine niedrigere Genexpression auf, als bei Patienten mit einer nicht-entzündlichen Erkrankungsform (p < 0,05). Die Genexpression von NEO1 in distalen Hautproben war bei schmerzloser PNP und gesunden Kontrollpersonen höher als bei schmerzhafter PNP (p < 0,05). Sowohl eine Erhöhung bestimmter Inflammationsmarker als auch eine Verminderung von Regenerationsmarkern peripherer Nerven können bei der Pathophysiologie von Polyneuropathien involviert sein. Insbesondere Mitglieder der Netrin-Familie scheinen eine komplexe Rolle für das Axonwachstum, jedoch auch für entzündliche Prozesse zu spielen.
N2  - Polyneuropathien sind eine ätiologisch heterogene Erkrankung des peripheren Nervensystems. In bis zu 30% der Fälle ist eine Zuordnung zu einem bestimmten PNP Subtyp auch nach aufwändiger und zum Teil invasiver Diagnostik nicht möglich. Bislang fehlt ein diagnostischer Biomarker bei PNP, der z.B. bei der Unterscheidung zwischen einzelnen diagnostischen Subgruppen oder entzündlichen und nicht-entzündlichen Erkrankungsformen helfen könnte. In einer prospektiven Studie mit insgesamt 97 Patienten mit Neuropathien verschiedenster Ätiologie und 17 gesunden Kontrollpersonen erstellten wir Genexpressionsprofile von inflammatorischen Markern und Markern der Regeneration peripherer Nerven in Haut- und N. suralis-Biopsaten. Es wurden Inflammationsmarker (TAC1, CRMP2, AIF1, IL-6) und Marker, die in die Regeneration peripherer Nerven involviert sind (SCD, Netrin-1, DCC, UNC5H2, NEO1, Netrin-G1, Netrin-G2), mittels qRT-PCR untersucht. Alle Patienten erhielten eine N. suralis-Biopsie und/oder eine Hautbiopsie von Ober- beziehungsweise Unterschenkel. Weder in den Haut- noch in den N. suralis-Biopsaten konnten Unterschiede in der Genexpression dieser Marker zwischen einzelnen diagnostischen Subgruppen gefunden werden. Der Inflammationsmarker AIF1 war jedoch in Patienten-Hautproben sowohl proximal als auch distal höher exprimiert als bei gesunden Kontrollpersonen (p < 0,05 bzw. p < 0,01). Zudem fand sich in den Hautproben von PNP-Patienten eine deutlich reduzierte Genexpression von Regenerationsmarkern aus der Netrin-Familie verglichen mit den Hautproben gesunder Probanden (Netrin-1, DCC, UNC5H2, NEO1 sowie Netrin-G1 und G2; p < 0,05 bis p < 0,001). Ferner wies Netrin-1 in distalen Hautproben bei Patienten mit einer entzündlichen PNP eine niedrigere Genexpression auf, als bei Patienten mit einer nicht-entzündlichen Erkrankungsform (p < 0,05). Die Genexpression von NEO1 in distalen Hautproben war bei schmerzloser PNP und gesunden Kontrollpersonen höher als bei schmerzhafter PNP (p < 0,05). Sowohl eine Erhöhung bestimmter Inflammationsmarker als auch eine Verminderung von Regenerationsmarkern peripherer Nerven können bei der Pathophysiologie von Polyneuropathien involviert sein. Insbesondere Mitglieder der Netrin-Familie scheinen eine komplexe Rolle für das Axonwachstum, jedoch auch für entzündliche Prozesse zu spielen.
Polyneuropathies as frequently occurring neurologic diseases are caused by many different etiologies. Despite extensive and partly invasive diagnostic workup up to 30% of the cases can’t be assigned to one kind of neuropathic subtype.  There is a strong need for diagnostic biomarkers that could help to distinguish between different subgroups of polyneuropathies, especially inflammatory and non-inflammatory ones. In a prospective study we characterized gene expression profiles of pro- inflammatory markers (TAC1, CRMP2, AIF1, IL-6) and targets involved in neuronal regeneration (SCD, Netrin-1, DCC, UNC5H2, NEO1, Netrin-G1, Netrin-G2) in skin and sural nerve biopsies of 97 patients with different subtypes of polyneuropathies and 17 healthy controls via quantitative real-time PCR. All patients underwent sural nerve and/or skin punch biopsy at the lateral thigh and lower leg. Either skin or sural nerve gene expression of the investigated targets did not differ between neuropathies of different etiologies. But the pro-inflammatory target AIF1 was upregulated in proximal and distal skin biopsies of patients compared to healthy controls (p < 0,05 / p < 0,01). Furthermore the gene expression of members of the Netrin-familiy (Netrin-1, DCC, UNC5H2, NEO1, Netrin G1 and –G2) which are involved in neuronal regeneration was decreased in skin biopsies of patients compared to healthy controls (p < 0,05 / p < 0,01 , p < 0,001). Moreover Netrin-1 showed a higher gene expression in distal skin biopsies of patients with non-inflammatory neuropathies compared to inflammatory forms of disease (p < 0,05). The gene expression level of NEO1 in distal skin biopsies of painless polyneuropathies and healthy controls was higher than in painful patients (P < 0,05). Both an increase of pro-inflammatory markers and a decrease of targets involved in neuronal regeneration seem to be involved in the pathophysiology of polyneuropathies. Especially members of the Netrin-family appear to play a complex role in the axonal outgrowth and also in pro-inflammatory processes.
KW  - Biomarker
KW  - Polyneuropathie
KW  - Schmerz
KW  - Neuropathie
Y1  - 2017
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-153254
ER  - 
TY  - THES
A1  - Gehringer, Rebekka
T1  - Periphere Mechanismen von Elektroakupunktur bei Entzündungsschmerz
T1  - Peripheral mechanisms of electroacupuncture in inflammatory pain
N2  - Die Grundlage für diese Arbeit bildete ein Modell mit CFA-(komplettes Freundsches Adjuvant) induziertem Entzündungsschmerz in Ratten, bei denen eine zweimalige Behandlung mit Elektroakupunktur zu einer langanhaltenden Antinozizeption führte, welche abhängig von peripheren Opioiden war. In einem nächsten Schritt sollten nun die durch Akupunktur vermittelten Zytokin- und Chemokinveränderungen untersucht und deren Beitrag zu den antinozizeptiven und anttiinflammatorischen Mechanismen geklärt werden. Mittels ELISA und PCR wurden die Protein- und mRNA-Level der klassischen Zytokine und des Chemokins CXCL10 bestimmt. CXCL10, welches durch Elektroakupunktur sowohl auf Transkriptions- als auch auf Translationsebene hochreguliert wurde, ist notwendig für die Rekrutierung β-Endorphin haltiger Makrophagen in das entzündete Gewebe und für die antinozizeptive Wirkung der Akupunkturbehandlung. Ein antiinflammatorischer Effekt der Akupunkturbehandlung äußerte sich durch die Reduktion von TNF-α und IL-1β und ein erhöhtes IL-13. Das einzige hochregulierte proinflammatorische Zytokin war IFN-γ. Ein Teil der entzündungshemmenden Wirkung, die Reduktion der proinflammatorischen Zytokine TNF-α und IL-1β, wird durch Adenosin-2B-Rezeptoren vermittelt, welche bekannt sind für ihre Rolle in der „Deaktivierung“ IFN-γ-stimulierter Makrophagen. Diese Ergebnisse verweisen auf die bisher unbekannte Verbindung zwischen chemokinvermittelter peripherer, opioidabhängiger Antinozizeption durch Elektroakupunktur. Sie erweitern das Verständnis für das Zusammenspiel von Immunzellen, Adenosin und Akupunktur. Weitere Untersuchungen sind notwendig, um neuroimmunologische Verbindungen zu klären und die Wirkungen durch die Nadelinsertion mit Effekten in der entfernten Rattenpfote besser zu verstehen.
N2  - This work is based on a rat model with complete Freund's adjuvant (CFA)-induced hind paw  inflammation. Animals were treated twice with electroacupuncture eliciting long-term antinociception, which depended on peripheral opioids. In a next step we wanted to study acupuncture mediated changes in cytokine and chemokine profiles and their contribution to antinociceptive and anti-inflammatory mechanisms. For the measurement of protein and mRNA levels of classical cytokines and the chemokine CXCL10 ELISA and real-time PCR were used.  CXCL10, which was upregulated on transcriptional and translational level, increased infiltrating β-endorphin containing macrophages within the inflamed tissue and was necessary for the antinociceptive effect of acupuncture treatment. Anti-inflammatory effects were seen in changed cytokine profiles with decreased TNF-α and IL-1β and increased IL-13. The only pro-inflammatory cytokine which was upregulated was IFN-γ. The anti-inflammatory effect caused by the changed cytokines may partly be mediated by Adenosine-2B Receptors, known for their deactivation of IFN-γ stimulated macrophages. In summary these results show a novel connection of chemokine-mediated, peripheral, opoid-dependent antinociception in electroacupuncture. They expand our understanding of the interaction of immune cells, adenosine and acupuncture. More research is needed to examine neuroimmunological mechanisms and the connection between needle insertion and detected effects in the rat paw.
KW  - Elektroakupunktur
KW  - Chemokin CXCL10
KW  - Entzündung
KW  - Schmerz
KW  - Antinozizeption
KW  - Opioide
Y1  - 2017
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-153261
ER  - 
TY  - THES
A1  - Bach, Tobias
T1  - Electromechanical interactions in lithium-ion batteries: Aging effects and analytical use
T1  - Elektromechanische Wechselwirkungen in Lithium-Ionen Batterien: Alterungseffekte und analytische Anwendungsmöglichkeiten
N2  - In the first part of his work, the causes for the sudden degradation of useable capacity of lithium-ion cells have been studied by means of complementary methods such as computed tomography, Post-Mortem studies and electrochemical analyses. The results obtained point unanimously to heterogeneous aging as a key-factor for the sudden degradation of cell capacity, which in turn is triggered by differences in local compression. 
At high states of health, the capacity fade rate is moderate but some areas of the graphite electrode degrade faster than others. Still, the localized changes are hardly noticeable on cell level due to averaging effects. Lithium plating occurs first in unevenly compressed areas, creating patterns visible to the human eye. As lithium plating leads to rapid consumption of active lithium, a sudden drop in capacity is observed on cell level. Lithium plating appears to spread out from the initial areas over the whole graphite electrode, quickly consuming the remaining useful lithium and active graphite. It can be hypothesized that a self-amplifying circle of reciprocal acceleration of local lithium loss and material loss causes rapid local degradation. 
Battery cell designers can improve cycle life by homogeneous pressure distribution in the cell and using negative active materials that are resilient to elevated discharge potentials such as improved carbons or lithium titanate. Also, a sufficiently oversized negative electrode and suitable electrolyte additives can help to avoid lithium plating. When packs are designed, care must be taken not to exert local pressure on parts of cells and to avoid both very high and low states of charge. 
In the second part of this dissertation the resilience of cylindrical and pouchbag cells to shocks and different vibrations was investigated. Stresses inflicted by vibration and shock tests according to the widely recognized UN38.3 transport test were compared to a long-time test that exposed cells to a 186 days long ordeal of sine sweep vibrations with a profile based on real-world applications. All cells passed visual and electric inspection performed by TU München after the vibration tests. Only cylindrical cells subjected to long-term vibrations in axial direction showed an increase in impedance and a loss of capacity that could be recuperated in part.
The detailed analyses presented in this thesis gave more details on the damages inflicted by vibrations and shocks and revealed drastic damages in some cases. In cylindrical cells, only movement in axial direction caused damage. Long term vibrations were found to be especially detrimental.
No damage whatsoever could be detected for pouch cells, regardless of the test protocol and the direction of movement. The extreme resilience of pouchbag cells shows that the electrode stack of lithium-ion cells is resistant to vibrations, and that damages are caused by design imperfections that can be improved at low cost.
The findings of this work, and the general state of research show that it is most crucial to control the lithiation and thus potential of the graphite electrode. 
In the last part of this work, a new, direct method for charge estimation based on changing transmission is presented. A correlation between transmission of short ultrasonic pulses and state of charge is found. This new technology allows direct measurement of the state of charge. The method is demonstrated for batteries with different positive active materials, showing its versatility. As the observed changes can be traced to the lithiation of graphite, it can be determined without a reference electrode. Already at this early stage of development, the found correlations allow estimation of state of charge. The present hysteresis in the signal height of the slow wave, which is unneglectable especially during discharging at higher currents, will be subject to further investigation. 
The observed effects can be explained by effects on different length scales. Biot’s theory explains the second wave’s slowness based on the active material particles size in the range of 0.01 mm and electrolyte-filled pores. Lithiation of graphite changes the porosity of the electrode and thereby the velocity and wavelength of the impulse. When the wavelength approaches the length scale of the layers, 0.1 mm, scattering effects dampen the transmitted signal. Finally, the wavelength of the pulse should be shorter than the transducers diameter to obtain a homogeneous wave front. 
To conclude, the new method allows the control of each individual cell in a pack independent from the electrical connections of the cells.
As the method shows great promise, further studies regarding factors such as long-term behavior, temperature and current rates should be conducted. In this thesis hysteresis was observed and a deeper understanding of the reasons behind it may allow further improvements of measurement precision.
N2  - Im ersten Teil dieser Doktorarbeit wurden die Ursachen des plötzlichen Kapazitätseinbruchs von Lithium-Ionen Zellen untersucht. Die mittels sich ergänzender Methoden wie Röntgentomographie, Post-Mortem Untersuchungen und elektrochemischer Analysen gewonnenen Ergebnisse weisen darauf hin, dass heterogene Alterungseffekte eine Schlüsselrolle für den beschleunigten Kapazitätsverlust spielen. Die beobachteten Ungleichmäßigkeiten auf gealterten Elektroden konnten wiederum auf Kompressionsunterschiede zurückgeführt werden.
Im frühen Alterungsstadium war zwar nur ein moderater Kapazitätsverlust zu verzeichnen, einige Bereiche der Graphitelektrode altern jedoch schneller als andere. Diese lokalen Alterungseffekte sind auf Zellebene aufgrund von Mittelungseffekten zunächst schwer nachweisbar, sobald jedoch in Bereichen abweichender Kompression Lithiumplating auftritt, entstehen Muster welche nach Öffnen der Zelle gut zu erkennen sind. Inaktives Lithium, dicke Passivschichten sowie erhöhte Mengen an abgelagertem Mangan und anderen Metallen die aus dem positiven Aktivmaterial herausgewaschen wurden, konnten in geschädigten Bereichen der Zellen B und C, welche direkt beim Einsetzen beziehungsweise 150 Zyklen später geöffnet wurden, nachgewiesen werden. 
Da Lithiumplating zu raschem Verbrauch von aktivem Lithium führt, kann ein plötzlicher Einbruch der Zellkapazität beobachtet werden. Das Lithiumplating scheint sich von den geschädigten Bereichen über die gesamte Elektrode auszubreiten, wobei rasch das verbleibende aktive Lithium und teilweise auch das negative Aktivmaterial verbraucht wird. Daher wird die Hypothese aufgestellt, dass durch lokales Lithiumplating ein sich selbst verstärkender Kreislauf in Gang gesetzt wird, wobei sich lokaler Lithium- und Aktivmaterialverlust gegenseitig beschleunigen.

Im zweiten Teil der Arbeit wurde die Widerstandsfähigkeit von zylindrischen und Pouchbagzellen gegenüber Schocks und Vibrationen untersucht. Belastungen durch Vibrationen und Schocks gemäß des weitläufig anerkannten Transporttests UN38.3 wurden mit 186 Tage dauernden Langzeittests verglichen. Alle Zellen bestanden die visuellen und elektrischen Überprüfungen die an der TU München nach Durchführung der Vibrationstests durchgeführt wurden. Nur die zylindrischen Zellen zeigten einen Anstieg des Innenwiderstands sowie einen weitgehend reversiblen Kapazitätsverlust.
Die in dieser Arbeit vorgestellte tiefergehenden Analysen gaben ein detaillierteres Bild der beobachteten Effekte auf und zeigten teilweise schwere versteckte Schäden auf, wobei ausschließlich in axialer Richtung belastete Rundzellen Schäden aufwiesen. Langzeitvibrationen führten zu besonders schweren Schadensbildern.
An den untersuchten Pouchzellen konnte keinerlei Schädigung durch die Vibration festgestellt werden. Die Widerstandsfähigkeit der Pouchzellen zeigt, dass der Elektrodenstapel, der die Grundlage jeder Lithium-Ionen Zelle bildet, äußerst vibrationsstabil ist und auftretende Schäden auf ungenügendes Zelldesign zurückzuführen sind. 
Die hier vorgestellten Ergebnisse und der Stand der Wissenschaft zeigen die Bedeutung des Lithiierungsgrad der Graphitelektrode für die Alterung auf. Im letzten Teil der Arbeit wurde daher eine neue Methode zur Ladezustandsbestimmung  mittels Ultraschall vorgestellt. Die beobachteten Amplituden- und Laufzeitänderungen erlauben die direkte Bestimmung des Ladezustands von Lithium-Ionen Zellen und die Anwendbarkeit konnte an Zellen mit verschiedenen positiven Aktivmaterialien gezeigt werden. 
Die beobachteten Effekte können auf Vorgänge auf verschiedenen Längenskalen zurückgeführt werden. Biots Theorie bietet eine Erklärung der geringen Geschwindigkeit der zweiten Welle aufgrund der Ausbreitungsmodi der Schallwellen im porösen, elektrolytgefüllten Aktivmaterial. Die im Vergleich zur Wellenlänge kleine Längenskala der Aktivpartikel und der elektrolytgefüllten Poren von 0,01 mm führt hierbei dazu, dass sich das Material als Effektivmedium verhält. Durch die Lithiierung der Graphitpartikel ändern sich Eigenschaften und Porosität der Elektrode. Insbesondere die Porositätsänderung kann laut Biots Theorie die Geschwindigkeit und somit die Wellenlänge der zweiten Welle wesentlich verändern. Wenn die Wellenlänge auf die Größenordnung der Schichtdicken der Zelle, 0,1 mm, reduziert wird, treten Streuungseffekte auf, die die transmittierte Welle abschwächen. Schlussendlich muss der Durchmesser der eingesetzten Schallwandler größer als die Wellenlänge der Pulse sein um ein homogenes Schallfeld zu erzeugen.
Da der Einsatz von Ultraschallpulsen vielversprechend erscheint, sollten in weiteren Studien Faktoren wie Langzeitverhalten, Temperatur- und Rateneinflüsse untersucht werden. In dieser Arbeit wurde weiterhin Hysterese beobachtet deren tieferes Verständnis nicht nur die Ladezustandsbestimmung, sondern auch das Verständnis der dynamischen Prozesse in Lithium-Ionen Zellen verbessern könnte.
KW  - Lithium-Ionen-Akkumulator
KW  - Lithium-Plating
KW  - Alterung
KW  - Ultraschall
KW  - Ultraschallsensor
KW  - vibration testing
KW  - mechanical shock
KW  - heterogeneous compression
Y1  - 2017
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-153325
ER  - 
TY  - THES
A1  - Gaede, Jonathan
T1  - Zur Verwendung astrologischer und alchemistischer Symbole in frühneuhochdeutschen Fachtexten
N2  - In zahlreichen Fach- und Wissenschaftstexten der Frühen Neuzeit lassen sich astrologische und alchemistische Symbole finden. Neben den einschlägigen Texten aus den beiden historisch eng verwobenen Sachbereichen lassen sich diese Sonderzeichen noch in einer erstaunlichen Bandbreite weiterer Texte nachweisen, etwa in medizinischen und pharmazeutischen Schriften oder in Anleitungen zum Bergbau und zur Metallurgie. 

Aus linguistischer Perspektive und insbesondere auch aus Sicht der Fachsprachenforschung ist das Phänomen des astrologisch-alchemistischen Symbolgebrauchs in deutschsprachigen Fachtexten der Frühen Neuzeit allerdings bislang kaum beachtet worden. Die Gründe hierfür liegen zum einen in der linguistischen Klassifikation dieser Zeichen, zum anderen aber auch in den Schwierigkeiten der – analogen wie digitalen – Reproduktion der Zeichen und ihrer Bedeutungen.

Die vorliegende Arbeit liefert einen Überblick über die Herkunft, Bedeutung und Verwendung der wichtigsten alchemistischen und astrologischen Symbole und ihrer Abwandlungen und Varianten in unterschiedlichen fachlichen Kontexten. Darüber hinaus wird auch die Rolle der Drucker bei der Reproduktion astrologischer und alchemistischer Schriften beleuchtet, die der Problematik des Sonderzeichengebrauchs mit verschiedenen Improvisationen begegneten, z.B. durch das optische Nachbilden von Zeichen aus weiteren Drucklettern. Keineswegs stehen die Zeichen grundsätzlich isoliert neben dem Text; oft werden sie anstelle ausgeschriebener Worte direkt in diesen integriert und können sogar als Bestandteile von Komposita und Ableitungen auftreten. Gerade in ihrer Einbettung in deutschsprachigen Texten zeigt sich auch, dass diese Symbole weniger als Mittel der Geheimhaltung und vielmehr als Ausdruck der Gruppenzugehörigkeit zu den selbsternannten "wahren Philosophen" verwendet wurden.
N2  - Astrological and alchemical Symbols can be found in numerous scientific or otherwise professional early modern age texts. Beneath texts from the relevant subjects, these special characters can occur in an astonishing number of other contexts, for instance in medical or pharmaceutical texts or in manuals for mining and metallurgy. 

However, for early modern age professional texts in German language, this phenomenon is rarely considered from a linguistic perspective. The reasons for this are rooted in the problematic linguistic classification of these symbols, but also in the ongoing problems of reproducing the characters and their meaning by analogical and digital means. 

The paper provides an overview for the provenance, meaning and usage of the most relevant alchemistical and astrological symbols in different professional contexts. Furthermore, the role of the historic printers in the reproduction of texts with alchemistical and astrological symbols is illuminated. Confronted with problematic special characters, they often resorted to creative improvisations like the emulation of missing characters by Juxtaposition of other letters. The symbols are by no means strictly separated from the running text; they are frequently used in place of fully written words and word components. The frequent embedding of the symbols in German texts shows that they are used less as means of encryption and more as a way of displaying an 
affiliation with the self-proclaimed "true philosophers".
T3  - WespA. Würzburger elektronische sprachwissenschaftliche Arbeiten - 19 
KW  - Wissenschaftssprache
KW  - Alchemie
KW  - Astronomie
KW  - Astrologie
KW  - Historische Sprachwissenschaft
KW  - academic language
KW  - alchemy
KW  - astronomy
KW  - astrology
KW  - historical linguistics
Y1  - 2017
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-153198
SN  - 978-3-945459-19-5
ER  - 
TY  - THES
A1  - Diekhöfer genannt Luthe, Andreas Nikolaus Raphael
T1  - Eine nationale Querschnittstudie zum Effekt physischer Aktivität auf kardiovaskuläre Risikofaktoren und Komorbiditäten bei Patienten mit chronischer Niereninsuffizienz
T1  - Effects of physical activity on cardiovascular risk factors and comorbidities in CKD population
N2  - Die vorliegende Dissertation untersucht den Zusammenhang zwischen der Ausprägung physischer Aktivität und der Prävalenz kardiovaskulärer Risikofaktoren und Komorbiditäten bei Patienten mit milder bis moderater chronischer Niereninsuffizienz (CKD). Ziel ist die Identifikation kardiovaskulärer Risikofaktoren und Komorbiditäten, die durch physische Aktivität bei diesem Patientenkollektiv positiv beeinflusst werden können.
Grundlagen: Es besteht eine deutlich gesteigerte kardiovaskuläre Morbidität und Mortalität für Patienten mit CKD. Diese versterben häufig bereits aufgrund kardiovaskulärer Ereignisse bevor sie das Stadium des ESRD erreichen. Besonders den "traditionellen" kardiovaskulären Risikofaktoren, deren Prävalenz bei CKD deutlich gesteigert ist, kommt im Zusammenhang zwischen CKD und CVD eine bedeutende Rolle zu. Im Rahmen dieser Studie wurden unter den "traditionellen" Risikofaktoren diejenigen zusammengefasst, deren Gesamtheit das metabolische Syndrom definiert. Es gilt als belegt, dass physische Aktivität bei gesunden Personen einen präventiven Einfluss auf diese "traditionellen" Risikofaktoren einer CVD besitzt. In wieweit dies auf CKD Patienten mit ihrer vielfältigen weiteren kardiovaskulären Risikofaktoren übertragen werden darf und welchen Einfluss physische Aktivität hier haben kann, ist ungewiss. Es besteht allerdings Evidenz für eine deutliche Reduktion der physischen Aktivität bei Vorliegen einer milden bis moderaten CKD. 
Methodik: Die prospektive klinisch-experimentelle Pedometerstudie stellt die erste objektiv erhobene Datensammlungen physischer Aktivität dieser Größe von Patienten mit CKD im Stadium 3 dar. Die 1153 eingeschlossenen Probanden wurden bundesweit aus der multizentrischen GCKD-Studie rekrutiert. Die Schrittzahlerfassung wurde über einen Zeitraum von 13 konsekutiven Tagen durchgeführt. Unter Berücksichtigung standardisiert erhobener Laborwerte und Fragebögen wurde die Assoziation physischer Aktivität mit kardiovaskulären Risikofaktoren und Komorbiditäten ermittelt.
Ergebnisse: Die physische Aktivität der chronisch nierenerkrankten Studienpopulation erweist sich objektiv gemessen als deutlich eingeschränkt. Mit sinkendem Aktivitätsniveau geht eine gesteigerte kardiovaskuläre Morbidität einher. Für die Faktoren HbA1c, Alter und WHR ist eine inverse Korrelation zur Schrittzahl gegeben. Es konnte gezeigt werden, dass die mittlere Schrittzahl von Probanden, die an den kardiovaskulären Komorbiditäten pAVK, KHK, Herzinsuffizienz und Schlaganfall leiden oder die Risikofaktoren Diabetes mellitus und Adipositas aufweisen, hochsignifikant geringer ist als diejenige Schrittzahl von Probanden, die diese Faktoren nicht aufweisen. Darüber hinaus zeigt die durchgeführte Regressionsanalyse, dass auch nach Adjustierung für Alter, Geschlecht, Bildungsstatus und Anstellung mit einer höheren Schrittzahl ein signifikant gemindertes Risiko bezüglich des Vorliegens der Variablen pAVK, KHK, Herzinsuffizienz, Diabetes mellitus, Adipositas und Rauchen gegeben ist als in einer weniger aktiven Vergleichsgruppe mit der gleichen Nierenfunktionseinschränkung. Bezüglich der kardiovaskulären Risikofaktoren ist somit festzustellen, dass vor allem die Risikofaktoren Adipositas und Diabetes mellitus eine Beeinflussbarkeit aufgrund des Faktors physische Aktivität zeigen.
Fazit: Eine reduzierte physische Aktivität ist auch bei Patienten mit CKD mit einem höheren kardiovaskulären Risiko verbunden. Bei Patienten mit CKD können durch physische Aktivität vor allem die kardiovaskulären Risikofaktoren Adipositas und Diabetes mellitus positiv beeinflusst werden. Die krankheitsbedingt deutlich beeinflussten Risikofaktoren arterielle Hypertonie und Dyslipidämie unterliegen bei dieser Studienpopulation hingegen keinem messbaren positiven Effekt physischer Aktivität. Daher sollte insbesondere Patienten mit chronischem Nierenleiden, die zudem an einer Adipositas und oder einem Diabetes mellitus leiden, zu physischer Aktivität geraten werden.
N2  - This Study explores the effects of physical activity on the prevalence of cardiovascular risk factors as well as cardiovascular comorbidities in patients with mild to moderate kidney disease. Aim is to identify risk factors and comorbidities which underlay a positive impact of physical activity in these patients.  
Background: Patients with CKD suffer from a higher burden of cardiovascular disease which results in an increased cardiovascular mortality. In most instances these patients die from cardiovascular events before they reach ESRD.  Especially "traditional" cardiovascular risk factors, which are indeed more common in patients with CKD, seem to have influence on the association of CKD und CVD. This study summarizes the entirety of the metabolic syndrome as "traditional" cardiovascular risk factors. It has already been shown that physical activity has a positive and preventive influence on these "traditional" risk factors in the general population. Weather those findings can be assigned to patients with CKD which underlay various different cardiovascular risk factors is uncertain. But there is already evidence that physical activity is dramatically reduced in mild to moderate CKD. 
Methods: 1153 individuals with CKD stage 3 were recruited from the national multicenter GCKD-Study to participate in the prospective clinical experimental Pedometer-Study. Thereby this study generates the first objective data of physical activity of this size in patients with mild to moderate CKD stage 3. Stepcount measurement took place for 13 consecutive days. Highly standardized questionnaires as well as laboratory data made it possible to investigate the association of physical activity and cardiovascular risk factors and comorbidities. 
Results: We found a significantly decreased objectively measured physical activity for mild to moderate CKD population. The decrease of activity goes along with an increased cardiovascular morbidity. We found an inverse correlation of stepcount and HbA1c, age und WHR. It was to show a significant reduction of stepcount in study subjects that suffer from cardiovascular comorbidities as well as diabetes mellitus or obesity in comparison to study subjects missing these factors. After adjustment of age, sex, educational status and employment status, regression analysis show a significantly reduced risk for PAD, AMI, CHF, diabetes mellitus, obesity  and smoking going along with higher stepcount compared with less active individuals with the same kidney failure. In conclusion we observed that the cardiovascular risk factors diabetes mellitus and obesity can be positively influenced by physical activity in CKD population.   
Conclusion: Reduced physical activity in CKD population goes along with higher cardiovascular risk. Especially the cardiovascular risk factors diabetes mellitus and obesity can be positively influenced by physical activity in CKD population. The distinctly CKD influenced cardiovascular risk factors hypertension and dyslipidaemia do not show positive interference going along with physical activity as they do in general population. However in particular CKD patients who in addition suffer from obesity and or diabetes mellitus should be advised to increase physical activity.
KW  - Schrittzähler
KW  - Pedometer
KW  - physische Aktivität
KW  - CKD
KW  - CVD
KW  - physical activity
KW  - mild to moderate CKD
KW  - stepcount
Y1  - 2017
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-153016
ER  - 
TY  - INPR
A1  - Wang, Sunewang Rixin
A1  - Arrowsmith, Merle
A1  - Braunschweig, Holger
A1  - Dewhurst, Rian
A1  - Dömling, Michael
A1  - Mattock, James
A1  - Pranckevicius, Conor
A1  - Vargas, Alfredo
T1  - Monomeric 16-Electron π-Diborene Complexes of Zn(II) and Cd(II)
T2  - Journal of the American Chemical Society
N2  - Despite the prevalence of stable π-complexes of most d\(^{10}\) metals, such as Cu(I) and Ni(0), with ethylene and other olefins, complexation of d\(^{10}\) Zn(II) to simple olefins is too weak to form isolable complexes due to the metal ion's limited capacity for π-backdonation. By employing more strongly donating π- ligands, namely neutral diborenes with a high-lying π(B=B) or- bital, monomeric 16-electron M(II)-diborene (M = Zn, Cd) π- complexes were synthesized in good yields. Metal–B2 π- interactions in both the solid and solution state were confirmed by single-crystal X-ray analyses and their solution NMR and UV-vis absorption spectroscopy, respectively. The M(II) centers adopt a trigonal planar geometry and interact almost symmetrically with both boron atoms. The MB2 planes significantly twist out of the MX\(_2\) planes about the M-centroid(B–B) vector, with angles rang- ing from 47.0° to 85.5°, depending on the steric interactions be- tween the diborene ligand and the MX\(_2\) fragment.
KW  - boron
KW  - transition metal complex
KW  - diborene
Y1  - 2017
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-153058
N1  - This is the pre-peer reviewed version of the following article: Journal of the American Chemical Society, 2017, 139 (31), pp 10661–10664, which has been published in final form at doi:10.1021/jacs.7b06644.
ER  - 
TY  - INPR
A1  - Braunschweig, Holger
A1  - Brückner, Tobias
A1  - Deißenberger, Andrea
A1  - Dewhurst, Rian
A1  - Gackstatter, Annika
A1  - Gärtner, Annalena
A1  - Hofmann, Alexander
A1  - Kupfer, Thomas
A1  - Prieschl, Dominic
A1  - Thiess, Torsten
A1  - Wang, Sunewang Rixin
T1  - Reaction of Dihalodiboranes(4) with N-Heterocyclic Silylenes: Facile Construction of 1-Aryl-2-Silyl-1,2-Diboraindanes
T2  - Chemistry, A European Journal
N2  - Dihalodiboranes(4) react with an N-heterocyclic silylene (NHSi) to generate NHSi-adducts of 1-aryl-2-silyl-1,2-diboraindanes as confirmed by X-ray crystallography, featuring the functionalization of both B–X (X = halogen) bonds and a C–H bond under mild conditions. Coordination of a third NHSi to the proposed 1,1-diaryl- 2,2-disilyldiborane(4) intermediates, generated by a two-fold B–X insertion, may be crucial for the C–H borylation that leads to the final products. Notably, our results demonstrate the first C–H borylation with a strong B–F bond activated by silylene insertion.
KW  - diborane
KW  - boron
KW  - silylenes
KW  - CH activation
KW  - bond activation
KW  - diboraindanes
KW  - diboranes
KW  - synthetic methods
KW  - borylation
Y1  - 2017
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-153068
N1  - This is the pre-peer reviewed version of the following article: H. Braunschweig, T. Brückner, A. Deißenberger, R. D. Dewhurst, A. Gackstatter, A. Gärtner, A. Hofmann, T. Kupfer, D. Prieschl, T. Thiess, S. R. Wang, Reaction of Dihalodiboranes(4) with a N-Heterocyclic Silylene: Facile Construction of 1-Aryl-2-Silyl-1,2-Diboraindanes, Chem. Eur. J. 2017, 23, 9491., which has been published in final form at dx.doi.org/10.1002/chem.201702377. This article may be used for non-commercial purposes in accordance with Wiley Terms and Conditions for Self-Archiving
ER  - 
TY  - THES
A1  - Schampel, Andrea
T1  - Beneficial therapeutic effects of the L-type calcium channel antagonist nimodipine in experimental autoimmune encephalomyelitis – an animal model for multiple sclerosis
T1  - Günstige therapeutische Effekte des L-Typ-Calciumkanal-Antagonisten Nimodipin in der experimentellen autoimmunen Enzephalomyelitis  ̶  einem Tiermodell der Multiplen Sklerose
N2  - Multiple sclerosis (MS) is the most prevalent neurological disease of the central nervous system (CNS) in young adults and is characterized by inflammation, demyelination and axonal pathology that result in multiple neurological and cognitive deficits. The focus of MS research remains on modulating the immune response, but common therapeutic strategies are only effective in slowing down disease progression and attenuating the symptoms; they cannot cure the disease. Developing an option to prevent neurodegeneration early on would be a valuable addition to the current standard of care for MS. Based on our results we suggest that application of nimodipine could be an effective way to target both neuroinflammation and neurodegeneration. We performed detailed analyses of neurodegeneration in experimental autoimmune encephalomyelitis (EAE), an animal model of MS, and in in vitro experiments regarding the effect of the clinically well-established L-type calcium channel antagonist nimodipine. Nimodipine treatment attenuated the course of EAE and spinal cord histopathology. Furthermore, it promoted remyelination. The latter could be due to the protective effect on oligodendrocytes and oligodendrocyte precursor cells (OPCs) we observed in response to nimodipine treatment. To our surprise, we detected calcium channel-independent effects on microglia, resulting in apoptosis. These effects were cell type-specific and independent of microglia polarization. Apoptosis was accompanied by decreased levels of nitric oxide (NO) and inducible NO synthase (iNOS) in cell culture as well as decreased iNOS expression and reactive oxygen species (ROS) activity in EAE. Overall, application of nimodipine seems to generate a favorable environment for regenerative processes and could therefore be a novel treatment option for MS, combining immunomodulatory effects while promoting neuroregeneration.
N2  - Multiple Sklerose (MS) ist die häufigste neurologische Erkrankung des zentralen Nervensystems (ZNS) von jungen Erwachsenen und charakterisiert durch Inflammation, Demyelinisierung und axonale Pathologie. Diese Prozesse bewirken zahlreiche neurologische und kognitive Defizite. Der Schwerpunkt in der MS-Forschung besteht derzeit vor allem in der Modulation der Immunantwort, jedoch sind herkömmliche Therapiestrategien bislang nur in der Lage die Progression der Erkrankung zu verlangsamen und die Symptome zu lindern, die Krankheit kann jedoch immer noch nicht geheilt werden. Die Möglichkeit, den Prozess der Neurodegeneration früh aufzuhalten, würde eine wertvolle Ergänzung zu herkömmlichen Therapien darstellen. Basierend auf den Ergebnissen dieser Studie schlagen wir vor, dass die Applikation von Nimodipin eine elegante Möglichkeit wäre, um sowohl die Neuroinflammation als auch die -degeneration zu bekämpfen. Um den Effekt des klinisch gut etablierten Calciumkanal-Antagonisten Nimodipin zu untersuchen, haben wir detaillierte Analysen der Degeneration in der experimentellen autoimmunen Enzephalomyelitis (EAE), einem Tiermodell der MS, und in in vitro Untersuchungen durchgeführt. Applikation von Nimodipin verringerte das klinische Erscheinungsbild der EAE sowie die Histopathologie des Rückenmarkes. Außerdem förderte es die Regeneration. Die Ursache für letzteres liegt vermutlich am protektiven Effekt der Behandlung mit Nimodipin auf die Oligodendrozyten und deren Vorläuferzellen. Überraschenderweise, konnten wir Calciumkanal-unspezifische Effekte auf Mikroglia feststellen, die in Apoptose resultierten und sowohl Zelltyp-spezifisch als auch unabhängig von der Polarisierung der Mikrogliazellen waren. Apoptose wurde begleitet von reduzierten Spiegeln an Stickstoffmonoxid (NO) und der induzierbaren NO Synthase (iNOS) in Zellkultur, sowie einer reduzierten Expression von iNOS und dem geringeren Vorkommen von reaktiven oxygenen Spezies (ROS) in der EAE. Zusammenfassend gehen wir davon aus, dass die Applikation von Nimodipin eine günstige Umgebung für regenerative Prozesse schafft. Daher stellt die Applikation dieser Substanz eine neue Behandlungsmöglichkeit für die MS dar, insbesondere da sie Möglichkeiten der Immunmodulation mit der Förderung von Neuroregeneration verbindet.
KW  - Nimodipin
KW  - Multiple Sklerose
KW  - l-type calcium channel antagonist
KW  - experimental autoimmune encephalomyelitis
KW  - L-typ Calciumkanal Antagonist
KW  - experimentelle autoimmune Enzephalomyelitis
KW  - neuroprotection
KW  - multiple sclerosis
Y1  - 2017
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-148952
ER  - 
TY  - THES
A1  - Maier, Sebastian
T1  - Quantenpunktbasierte Einzelphotonenquellen und Licht-Materie-Schnittstellen
T1  - Quantum dot based single photon sources and light-matter-interfaces
N2  - Die Quanteninformationstechnologie ist ein Schwerpunkt intensiver weltweiter Forschungsarbeit, da sie Lösungen für aktuelle globale Probleme verspricht. So bietet die Quantenkommunikation (QKD, engl. quantum key distribution) absolut abhörsichere Kommunikationsprotokolle und könnte, mit der Realisierung von Quantenrepeatern, auch über große Distanzen zum Einsatz kommen. Quantencomputer (engl. quantum computing) könnten von Nutzen sein, um sehr schwierige und komplexe mathematische Probleme schneller zu lösen. Ein grundlegender kritischer Baustein der gesamten halbleiterbasierten Quanteninformationsverarbeitung (QIP, engl. quantum information processing) ist die Bereitstellung von Proben, die einerseits die geforderten physikalischen Eigenschaften aufweisen und andererseits den Anforderungen der komplexen Messtechnik genügen, um die Quanteneigenschaften nachzuweisen und technologisch nutzbar machen zu können. In halbleiterbasierten Ansätzen haben sich Quantenpunkte als sehr vielversprechende Kandidaten für diese Experimente etabliert. Halbleiterquantenpunkte weisen große Ähnlichkeiten zu einzelnen Atomen auf, die sich durch diskrete Energieniveaus und diskrete Spektrallinien im Emissionsspektrum manifestieren, und zeichnen sich überdies als exzellente Emitter für einzelne und ununterscheidbare Photonen aus. Außerdem können mit Quantenpunkten zwei kritische Bausteine in der Quanteninformationstechnologie abgedeckt werden. So können stationäre Quantenbits (Qubits) in Form von Elektronenspinzuständen gespeichert werden und mittels Spin-Photon-Verschränkung weit entfernte stationäre Qubits über fliegende photonische Qubits verschränkt werden.
Die Herstellung und Charakterisierung von quantenpunktbasierten Halbleiterproben, die sich durch definierte Eigenschaften für Experimente in der QIP auszeichnen, steht im Mittelpunkt der vorliegenden Arbeit. Die Basis für das Probenwachstum bildet dabei das Materialsystem von selbstorganisierten In(Ga)As-Quantenpunkten auf GaAs-Substraten. Die Herstellung der Quantenpunktproben mittels Molekularstrahlepitaxie ermöglicht höchste kristalline Qualitäten und bietet die Möglichkeit, die Quantenemitter in photonische Resonatoren zu integrieren. Dadurch kann die Lichtauskoppeleffizienz stark erhöht und die Emission durch Effekte der Licht-Materie-Wechselwirkung verstärkt werden. Vor diesem Hintergrund wurden in der vorliegenden Arbeit verschiedene In(Ga)As-Quantenpunktproben mit definierten Anforderungen mittels Molekularstrahlepitaxie hergestellt und deren morphologische und optische Eigenschaften untersucht. Für die Charakterisierung der Morphologie kamen Rasterelektronen- und Rasterkraftmikroskopie zum Einsatz. Die optischen Eigenschaften wurden mit Hilfe der Reflektions-, Photolumineszenz- und Resonanzfluoreszenz-Spektroskopie sowie Autokorrelationsmessungen zweiter Ordnung ermittelt. Der Experimentalteil der Arbeit ist in drei Kapitel unterteilt, deren Kerninhalte im Folgenden kurz wiedergegeben werden.
Quasi-Planare Einzelphotonenquelle mit hoher Extraktionseffizienz:
Planare quantenpunktbasierte Einzelphotonenquellen mit hoher Extraktionseffizienz sind für Experimente zur Spinmanipulation von herausragender Bedeutung. Elektronen- und Lochspins haben sich als gute Kandidaten erwiesen, um gezielt einzelne Elektronenspins zu initialisieren, manipulieren und zu messen. Ein einzelner Quantenpunkt muss einfach geladen sein, damit er im Voigt-Magnetfeld ein λ-System bilden kann, welches die grundlegende Konfiguration für Experimente dieser Art darstellt. Wichtig sind hier einerseits eine stabile Spinkonfiguration mit langer Kohärenzzeit und andererseits hohe Lichtauskoppeleffizienzen. Quantenpunkte in planaren Mikrokavitäten weisen größere Werte für die Spindephasierungszeit auf als Mikro- und Nanotürmchenresonatoren, dagegen ist bei planaren Proben die Lichtauskoppeleffizienz geringer.
In diesem Kapitel wird eine quasi-planare quantenpunktbasierte Quelle für einzelne (g(2)(0)=0,023) und ununterscheidbare Photonen (g(2)indist (0)=0,17) mit hoher Reinheit vorgestellt. Die Quantenpunktemission weist eine sehr hohe Intensität und optische Qualität mit Halbwertsbreiten nahe der natürlichen Linienbreite auf. Die Auskoppeleffizienz wurde zu 42% für reine Einzelphotonenemission bestimmt und übersteigt damit die, für eine planare Resonatorstruktur erwartete, Extraktionseffizienz (33%) deutlich. Als Grund hierfür konnte die Kopplung der Photonenemission an Gallium-induzierte, Gauß-artige Defektstrukturen ausgemacht werden. Mithilfe morphologischer Untersuchungen und Simulationen wurde gezeigt, dass diese Defektkavitäten einerseits als Nukleationszentren für das Quantenpunktwachstum dienen und andererseits die Extraktion des emittierten Lichts der darunterliegenden Quantenpunkte durch Lichtbündelung verbessern.
In weiterführenden Arbeiten konnte an dieser spezifischen Probe der fundamentale Effekt der Verschränkung von Elektronenspin und Photon nachgewiesen werden, der einen kritischen Baustein für halbleiterbasierte Quantenrepeater darstellt. Im Rahmen dieses Experiments war es möglich, die komplette Tomographie eines verschränkten Spin-Photon-Paares an einer halbleiterbasierten Spin-Photon Schnittstelle zu messen. Überdies konnte Zweiphotoneninterferenz und Ununterscheidbarkeit von Photonen aus zwei räumlich getrennten Quantenpunkten auf diesem Wafer gemessen werden, was ebenfalls einen kritischen Baustein für Quantenrepeater darstellt.
Gekoppeltes Quantenfilm-Quantenpunkt System:
Weitere Herausforderungen für optisch kontrollierte halbleiterbasierte Spin-Qubit-Systeme sind das schnelle und zerstörungsfreie Auslesen der Spin-Information sowie die Implementierung eines skalierbaren Ein-Qubit- und Zwei-Qubit-Gatters. Ein kürzlich veröffentlichtes theoretisches Konzept könnte hierzu einen eleganten Weg eröffnen: Hierbei wird die spinabhängige Austauschwechselwirkung zwischen einem Elektron-Spin in einem Quantenpunkt und einem Exziton-Polariton-Gas, welches in einem nahegelegenen Quantenfilm eingebettet ist, ausgenützt. So könnte die Spin-Information zerstörungsfrei ausgelesen werden und eine skalierbare Wechselwirkung zwischen zwei Qubits über größere Distanzen ermöglicht werden, da sich die Wellenfunktion von Exziton-Polaritonen, abhängig von der Güte des Mikroresonators, über mehrere μm ausdehnen kann. Dies und weitere mögliche Anwendungen machen das gekoppelte Quantenfilm-Quantenpunkt System sehr interessant, weshalb eine grundlegende experimentelle Untersuchung dieses Systems wünschenswert ist.
In Zusammenarbeit mit der Arbeitsgruppe um Yoshihisa Yamamoto an der Universität Stanford, wurde hierzu ein konkretes Probendesign entwickelt und im Rahmen dieser Arbeit technologisch verwirklicht. Durch systematische epitaktische Optimierung ist es gelungen, ein gekoppeltes Quantenfilm-Quantenpunkt System erfolgreich in einen Mikroresonator zu implementierten. Das Exziton-Polariton-Gas konnte mittels eines Quantenfilms in starker Kopplung in einer Mikrokavität mit einer Rabi-Aufspaltung von VR=2,5 meV verwirklicht werden. Zudem konnten einfach geladene Quantenpunkte mit hoher optischer Qualität und klarem Einzelphotonencharakter (g(2)(0)=0,24) in unmittelbarer Nähe zum Quantenfilm gemessen werden.
Positionierte Quantenpunkte:
Für die Herstellung quantenpunktbasierter Einzelphotonenquellen mit hoher optischer Qualität ist eine skalierbare technologische Produktionsplattform wünschenswert. Dazu müssen einzelne Quantenpunkte positionierbar und somit deterministisch und skalierbar in Bauteile integriert werden können. Basierend auf zweidimensionalen, regelmäßig angeordneten und dadurch adressierbaren Quantenpunkten gibt es zudem ein Konzept, um ein skalierbares, optisch kontrolliertes Zwei-Qubit-Gatter zu realisieren. Das hier verfolgte Prinzip für die Positionierung von Quantenpunkten beruht auf der Verwendung von vorstrukturierten Substraten mit geätzten Nanolöchern, welche als Nukleationszentren für das Quantenpunktwachstum dienen. Durch eine optimierte Schichtstruktur und eine erhöhte Lichtauskopplung unter Verwendung eines dielektrischen Spiegels konnte erstmals Resonanzfluoreszenz an einem positionierten Quantenpunkt gemessen werden. In einem weiteren Optimierungsansatz konnte außerdem Emission von positionierten InGaAs Quantenpunkten auf GaAs Substrat bei 1,3 μm Telekommunikationswellenlänge erreicht werden.
N2  - Quantum information technology is in the focus of worldwide intensive research, because of its promising solutions for current global problems. With tap-proofed communication protocols, the field of quantum key distribution (QKD) could revolutionize the broadcast of sensitive data and would be also available for large distance communication with the realization of quantum repeater systems. Quantum computing could be used to dramatically fasten the solution of difficult and complex mathematical problems. A critical building block of solid state based quantum information processing (QIP) is the allocation of semiconductor samples, which on the one side provide the desired quantum mechanical features and on the other side satisfy the requirements of the complex non-demolition measurement techniques. Semiconductor quantum dots are very promising candidates in solid state based approaches as they act like artificial atoms manifesting in discrete emission lines. They are excellent emitters of single and indistinguishable photons. Moreover they can save quantum information in stationary quantum bits (qubits) as electron spins and emit flying photonic qubits to entangle remote qubits via spin-photon entanglement.
The fabrication and characterization of quantum dot based semiconductor samples, which serve as a basic building block for experiments in the field of QIP with pre-defined physical features, are in focus of the present thesis. The basic material system consists of In(Ga)As quantum dots on GaAs substrates. The growth of quantum dot based semiconductor samples via molecular beam epitaxy offers highest crystal quality and the possibility to integrate the quantum emitters in photonic resonators, which improve the light outcoupling efficiency and enhance the emission by light-matter-coupling effects. Against this background this thesis focusses on the preparation and characterization of different In(Ga)As based quantum dot samples. Morphologic properties were characterized via scannnig electron microscopy or atomic force microscopy. The characterization of optical properties was performed by spectroscopy of the reflectance, photoluminescence and resonance fluorescence signal as well as measurements of the second order correlation function. The main part is divided in three chapters which are briefly summarized below.
Quasi-planar single photon source with high extraction efficiency: 
Planar quantum dot based highly efficient single photon sources are of great importance, as quantum dot electron and hole spins turned out to be promising candidates for spin manipulation experiments. To be able to intialize, manipulate and measure single electron spins, the quantum dots have to be charged with a single electron and build up a λ-system in a magnetic field in Voigt geometry. It is important that on the one side the spin configuration is stable, comprising a long spin coherence time and on the other side that the photon outcoupling efficiency is high enough for measurements. Quantum dots in planar microcavities have large spin coherence times but rather weak outcoupling efficiencies compared to micro- or nanopillar resonators. In this chapter a quasi-planar quantum dot based source for single (g(2)(0)=0,023) and indistinguishable photons (g(2)indist (0)=0,17) with a high purity is presented. This planar asymmetric microcavity doesn`t have any open surfaces in close proximity to the active layer, so that the spin dephasing is minimalized. The optical quality of the quantum dots is very high with emission linewidths near the natural linewidth of a quantum dot. Additionally the single photon source shows a high outcoupling efficiency of 42% which exceeds the outcoupling of a regular planar resonator (33%). This high extraction efficiency can be attributed to the coupling of the photon emission to Gallium-induced, Gaussian-shaped nanohill defects. Morphologic investigations and simulations show, that these defect cavity structures serve as nucleation centers during quantum dot growth and increase the outcoupling efficiency by lensing effects. In further experiments on this specific sample, entanglement of an electron spin and a photon was demonstrated, which is a critical building block for semiconductor based quantum repeaters. In this context also the full tomography of a polarization-entangled spin-photon-pair was measured with a surprisingly high fidelity. Moreover two photon interference and indistinguishability of two photons from remote quantum dots of this wafer was measured, which also constitutes a critical building block for quantum repeaters.
Coupled quantum well - quantum dot system:
Further challenges for optical controlled spin-qubit systems are fast readout of the quantum information with high fidelity and the implementation of a scalable one- and two-qubit gate. Therefore a proposal was adapted which is based on the coupling of an electron spin in a quantum dot to a gas of exciton-polaritons, formed in a quantum well in close proximity of the quantum dot. In cooperation with Yoshihisa Yamamoto's group from the Stanford University, a sample structure was designed and technologically realized as part of this thesis, to study the fundamental physical properties of this coupled system. By systematic epitactical improvement, a coupled quantum well-quantum dot system could successfully be implemented in a microresonator. The exciton-polariton gas was realized in a quantum well which is strongly coupled to a microcavity with a Rabi splitting of VR=2,5 meV. Although the distance to the quantum well is only a few nm, charged quantum dots with high optical quality and clear single photon emission character (g(2)(0)=0,24) could be measured.   
Site-controlled quantum dots:
A scalable technological platform for bright sources of quantum light is highly desirable. Site-controlled quantum dots with high optical quality are very promising candidates to realize such a system. This concept offers the possibility to integrate single quantum dots in devices in a deterministic and scalable way and furthermore provides sample structures with a regular two dimensional array of site-controlled quantum dots to realize concepts for optically controlled two-qubits gates. The method to position the quantum dots used in this thesis is based on etched nanoholes in pre-patterned substrates, which serve as nucleation centers during the quantum dot growth process. An optimized layer structure and an increased light outcoupling efficiency using a dielectric mirror allowed the first measurement of resonance fluorescence on site-controlled quantum dots. In a further optimized design, emission of positioned quantum dots at 1,3 μm telecommunication wavelength was demonstrated for the first time for InGaAs quantum dots on GaAs substrates.
KW  - Quantenpunkt
KW  - Drei-Fünf-Halbleiter
KW  - Molekularstrahlepitaxie
KW  - Einzelphotonenemission
KW  - Photolumineszenzspektroskopie
KW  - InAs/GaAs Quantenpunkte
KW  - Positionierte Quantenpunkte
KW  - InAs/GaAs quantum dots
KW  - site-controlled quantum dots
Y1  - 2017
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-152972
ER  - 
TY  - THES
A1  - Paulus, Michael Georg
T1  - Einfluss von Stickstoffdioxid auf die Zytokininduktion nasaler Epithelzellen bei Exposition mit dem Hausstaubmilbenallergen Der p 1
T1  - Influence of nitrogen dixoide on the cytokine induction of nasal epithelial cells by exposition with the house dust mite allergen Der p 1
N2  - Stickstoffdioxid ist ein Luftschadstoff, der mit dem Auftreten von allergischen Atemwegserkrankungen assoziiert ist. In dieser Studie wurde ein möglicher proallergischer Effekt von Stickstoffdioxid auf die durch eine Hausstaubmilbenallergie verursachte allergische Rhinitis untersucht. Primärzellkulturen aus nasalen Epithelzellen wurden einer einstündigen Gasexposition mit 0,1 ppm, 1 ppm und 10 ppm Stickstoffdioxid unterzogen, gefolgt von einer Exposition mit dem Hausstaubmilbenallergen Der p 1. Zellkulturen, die einer kombinierten Exposition aus 0,1 ppm Stickstoffdioxid und Der p 1 oder 1 ppm Stickstoffdioxid unterzogen wurden, zeigten eine erhöhte Induktion der Zytokine IL-6 und IL-8. Kein Effekt war bei einer reinen Exposition mit Der p 1 oder einer reinen Gasexposition zu beobachten. Über eine verstärkte Induktion von IL-6 und IL-8 kann Stickstoffdioxid einen proinflammatorischen Einfluss auf das Entzündungsgeschehen der allergischen Rhinitis nehmen und die Entstehung einer Sensibilisierungsreaktion fördern. Ein proinflammatorischer Effekt wurde bereits bei einer Stickstoffdioxidkonzentration von 0,1 ppm nachgewiesen, welche in Ballungsräumen von Industriestaaten regelmäßig erreicht wird.
N2  - Nitrogen dioxide is an airborne pollutant which is associated with the prevalence of allergic airway disease. This study investigated a possible proallergic effect of nitrogen dioxide on the allergic rhintis caused by a house dust mite allergy. Primary cell cultures of human nasal epithelial cells were exposed with 0,1 ppm, 1 ppm or 10 ppm nitrogen dioxide for one hour, followed by an exposition with the house dust mite allergen Der p 1. Cell cultures who were exposed with 0,1 ppm or 1 ppm nitrogen dioxide and Der p 1 showed an increase in the induction of the cytokines IL-6 und IL-8. No effect was observed in cells only exposed to Der p 1 or only exposed to nitrogen dioxide. By increasing the production of these cytokines, nitrogen dioxide can possibly enhance the underlying immune response which leads to allergic inflammation and sensitization. A proinflammatoric effect was demonstrated at 0,1 ppm nitrogen dioxide, a concentration which is common in urban areas of industrialized nations.
KW  - Stickstoffdioxid
KW  - Interleukin 6
KW  - Interleukin 8
KW  - Hausstauballergie
KW  - Hausstaubmilbe
KW  - Der p 1
KW  - Zytokininduktion
Y1  - 2017
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-153101
ER  - 
TY  - THES
A1  - Horn, Hannes
T1  - Analysis and interpretation of (meta-)genomic data from host-associated microorganisms
T1  - Analyse und Interpretation von (meta-)genomischen Daten aus Wirt-assoziierten Mikroorganismen
N2  - Host–microbe interactions are the key to understand why and how microbes inhabit specific environments. With the scientific fields of microbial genomics and metagenomics, evolving on an unprecedented scale, one is able to gain insights in these interactions on a molecular and ecological level. The goal of this PhD thesis was to make (meta–)genomic data accessible, integrate it in a comparative manner and to gain comprehensive taxonomic and functional insights into bacterial strains and communities derived from two different environments: the phyllosphere of Arabidopsis thaliana and the mesohyl interior of marine sponges.

This thesis focused first on the de novo assembly of bacterial genomes. A 5–step protocol was developed, each step including a quality control. The examination of different assembly software in a comparative way identified SPAdes as most suitable. The protocol enables the user to chose the best tailored assembly. Contamination issues were solved by an initial filtering of the data and methods normally used for the binning of metagenomic datasets. This step is missed in many published assembly pipelines. The described protocol offers assemblies of high quality ready for downstream analysis.

Subsequently, assemblies generated with the developed protocol were annotated and explored
in terms of their function. In a first study, the genome of a phyllosphere bacterium, Williamsia sp. ARP1, was analyzed, offering many adaptions to the leaf habitat: it can deal with temperature shifts, react to oxygen species, produces mycosporins as protection against UV–light, and is able to uptake photosynthates. Further, its taxonomic position within the Actinomycetales was infered from 16S rRNA and comparative genomics showing the close relation between the genera Williamsia and Gordonia.

In a second study, six sponge–derived actinomycete genomes were investigated for secondary metabolism. By use of state–of–the–art software, these strains exhibited numerous gene clusters, mostly linked to polykethide synthases, non–ribosomal peptide synthesis, terpenes, fatty acids and saccharides. Subsequent predictions on these clusters offered a great variety of possible produced compounds with antibiotic, antifungal or anti–cancer activity. These analysis highlight the potential for the synthesis of natural products and the use of genomic data as screening toolkit.

In a last study, three sponge–derived and one seawater metagenomes were functionally compared. Different signatures regarding the microbial composition and GC–distribution were observed between the two environments. With a focus on bacerial defense systems, the data indicates a pronounced repertoire of sponge associated bacteria for bacterial defense systems, in particular, Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats, restriction modification system, DNA phosphorothioation and phage growth limitation. In addition, characterizing genes for secondary metabolite cluster differed between sponge and seawater microbiomes. Moreover, a variety of Type I polyketide synthases were only found within the sponge microbiomes. With that, metagenomics are shown to be a useful tool for the screening of secondary metabolite genes. Furthermore, enriched defense systems are highlighted as feature of sponge-associated microbes and marks them as a selective trait.
N2  - Mikroben–Wirt Interaktionen sind der Schlüssel, um zu verstehen “Wie?” und “Warum?” Mikroben in bestimmten Umgebungen vorkommen. Mithilfe von Genomik und Metagenomik lassen sich Einblicke auf dem molekularen sowie ökolgischen Level gewinnen. Ziel dieser Arbeit war es, diese Daten zugänglich zu machen und zu vergleichen, um Erkenntnisse auf taxonomischer und funktionaler Ebene in bakterielle Isolate und bakterielle Konsortien zu erhalten. Dabei wurden Daten aus zwei verschiedenen Umgebungen erhoben: der Phyllosphäre von Arabidopsis thaliana und aus der Mesohyl–Matrix mariner Schwämme.

Das Ziel war zunächst, bakterieller Genome denovo zu assemblieren. Dazu wurde ein Protokoll, bestehend aus 5 Schritten, entwickelt. Durch Verwendung verschiedener Soft- ware zum Assemblieren konnte SPAdes als am besten geeignet für die gegebenen Daten herausgearbeitet werden. Durch anfängliches Filtern der Daten konnte erste Kontamina- tion entfernt werden. Durch das Anwenden weiterer Methoden, welche ursprünglich für metagenomische Datensätze entwickelt wurden, konnten weitere Kontaminationen erkannt und von den “echten” Daten getrennt werden. Ein Schritt, welcher in den meisten pub- lizierten Assembly–Pipelines fehlt. Das Protokoll ermöglicht das Erstellen hochqualitativer Assemblies, welche zur weiteren Analyse nicht weiter aufbereitet werden müssen.
Nachfolgend wurden die generierten Assemblies annotiert. Das Genom von William- sia sp. ARP1 wurde untersucht und durch dessen Interpretation konnten viele Anpassungen an die Existenz in der Phyllosphäre gezeigt werden: Anpassung an Termperaturveränderun- gen, Produktion von Mycosporinen als Schutz vor UV–Strahlung und die Möglichkeit, von der Pflanze durch Photosynthese hergestellte Substanzen aufzunehmen. Seine taxonomische Position wurde aufgrund von 16S rRNA sowie vergleichende Genomik bestimmt. Dadurch konnte eine nahe Verwandtschaft zwischen den Gattungen Williamsia und Gordonia gezeigt werden.

In einer weiteren Studie wurden sechs Actinomyceten–Genome, isoliert aus Schwämmen, hinsichtlich ihres Sekundärmetabolismus untersucht. Mihilfe moderner Software konnten in zahlreiche Gen–Cluster identifiziert werden. Zumeist zeigten diese eine Zugehörigkeit zu Polyketidsynthasen, Nichtribosomalen Peptidsynthasen, Terpenen, Fettsäuren oder Sac- chariden. Durch eine tiefere Analyse konnten die Cluster mit chemischen Verbindungen assoziiert werden, welche antibakterielle oder fungizide Eigenschaften besitzen.

In der letzten Untersuchung wurden Metagenome von drei Schwämmen sowie Meerwasser auf funktioneller Ebene verglichen. Beobachtet wurden Unterschiede in deren mikrobiellen Konsortien und GC–Gehalt. Schwamm–assoziierte Bakterien zeigten ein ausgeprägtes Inventar an Verteidigungsmechanismen gegenüber deren Vertretern aus dem Meerwasser. Dies beinhaltete vor allem: Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats, das Restriktions-Modifikationssystem, DNA Phosphorothioation, oder Gene, welche das Wachstum von Phagen hemmen können. Gene für Sekundärmetabolite waren zwischen Schwamm– und Meerwasser–Metagenomen unterschiedlich stark ausgeprägt. So konnten Typ I Polyketidsynthasen ausschließlich in den Schwamm–Metagenomen gefunden werden. Dies zeigt, dass metagenomische Daten ebenso wie genomische Daten zur Untersuchung des Sekundärmetabolismus genutzt werden können. Des Weiteren zeigt die Anhäufung an Verteidigungsmechanismen eine Anpassung von Schwamm–assoziierten Mikroben an ihre Umgebung und ist ein Hinweis auf deren mögliche selektive Eigenschaft.
KW  - Bakterien
KW  - Meeresschwämme
KW  - Metagenom
KW  - Phyllosphäre
KW  - Ackerschmalwand
KW  - Metagenomics
KW  - Genomics
KW  - Phyllosphere
KW  - Sponges
KW  - Bacteria
KW  - Deep sequencing
KW  - Arabidopsis thaliana
KW  - Bioinformatics
Y1  - 2017
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-152035
ER  - 
TY  - THES
A1  - Shane, Nadine
T1  - The Country-of-Origin Effect and its Potential Impact on How German Consumers Perceive Chinese Luxury Goods
N2  - This thesis investigates the impact of the country-of-origin effect on Chinese luxury brands which intend to enter the German luxury goods market. By means of a questionnaire and a quantitative analysis, possible threats to Chinese newcomers that derive from an unfavorable country image are illustrated. In fact, the Chinese origin of luxury goods has an impact on German consumers' perception.
KW  - country-of-origin effect
KW  - China
KW  - luxury market
KW  - consumerism
KW  - German consumers
Y1  - 2017
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-153047
ER  - 
TY  - THES
A1  - Berlin, Christopher
T1  - Die Untersuchung der kardialen Folgen  einer ubiquitären Deletion von RKIP in Mäusen
T1  - The cardiac consequences of an ubiquitous knockout of RKIP in mice
N2  - Die Herzinsuffizienz, eine der häufigsten chronischen Krankheiten in der westlichen Welt, ist als Folge einer Myokardschädigung durch eine verschlechterte Pumpfunktion des Herzens charakterisiert, die der Körper durch verschiedene Kompensationsmechanismen zur Kontraktilitätssteigerung auszugleichen versucht.
Wichtiger Mechanismus hierfür ist die Kontraktilitäts- und Frequenzsteigerung über ß-adrenerge Rezeptorsignale, welche bei langfristiger Stimulation allerdings zu einer Abnahme der Funktionalität und Minderexpression eben dieses Rezeptorsystems, sowie der gleichzeitigen Verschlechterung der Herzinsuffizienz führt. Interessanterweise wird parallel zur verminderten Rezeptorexpression bei Herzinsuffizienzpatienten eine Zunahme der GRK-Aktivität beobachtet. Diese Kinase ist in der Lage, ß-adrenerge GPCR-Signale durch Phosphorylierung des membranständigen Rezeptors herunterzuregulieren.
Durch einen PKC-abhängigen switch von Raf1 zu GRK2 konnte mit RKIP ein kardialer, endogener Inhibitor der GRK2 identifiziert werden. Es wurde in vitro und in vivo in Mäusen mit myokardialer Überexpression von RKIP gezeigt, dass RKIP fähig ist, die kontraktile Funktion von Herzmuskelzellen zu verbessern, negative kardiale Langzeitfolgen wie eine Verschlechterung der Insuffizienz, Remodeling-Prozesse wie Zunahme der Fibrosierung und eine gesteigerte Apoptoserate, sowie kardiale Rhythmusstörungen protektiv zu beeinflussen. 
Um die endogene Rolle von RKIP weiter zu erörtern, wurde in dieser Arbeit der Knockout von RKIP unter basalen Bedingungen, als auch nach transverser Aortenkonstriktion (TAC) untersucht. Zur Untersuchung physiologischer Parameter wie der Verkürzungsfraktion, oder dem linksventrikulärem diastolischen Durchmesser wurden echokardiographische Verfahren herangezogen. In diesen Untersuchungen zeigte sich nach dreiwöchiger TAC eine Verschlechterung der Pumpfunktion, sowie eine verstärkte Dilatation des linken Ventrikels in RKIP-/--Mäusen. Gestützt wurden diese Ergebnisse durch einen erhöhten pulmonalen Blutrückstau in RKIP-/--Mäusen nach chronischer Druckbelastung.
Zudem wurde an isolierten Kardiomyozyten die Kinetik von Kalzium als für die Kontraktion verantwortlichen Botenstoff durch intrazelluläre  Fluoreszenz-Echtzeit-Messungen, sowie die Kontraktion und Relaxation auf Zell- und Sarkomerebene durch ein optisches Kamerasystem untersucht. Hier zeigte sich ohne den Einfluss β-adrenerger Stimulantien äquivalent zum basalen Phänotyp dieser Tiere in RKIP-/--Kardiomyozyten keine Veränderung der Kalzium-Kinetik, sowie der Kontraktion und Relaxation auf Zell- und Sarkomerebene.
Des Weiteren wurden mittels realtime PCR die Expressionslevels von Insuffizienzmarkern wie BNP und ANP, sowie von Kollagen 3 bestimmt. Der Grad der Fibrosierung wurde zusätzlich durch Quantifizierung der fibrosierten Areale in histologischen Querschnitten untersucht. Apoptotische Veränderungen wurden mittels TUNEL-Assay auf histologischer Ebene bestimmt. In all diesen Untersuchungen zeigte sich ein fortgeschrittenes kardiales Remodeling in RKIP-/--Mäusen nach TAC im Vergleich zu Wildtyptieren. Hand in Hand mit dem Bild einer fortgeschrittenen Herzinsuffizienz in RKIP-/--Mäusen nach TAC  konnte zudem in diesen Tieren eine gesteigerte Mortalität nach chronischer Hochdruckbelastung festgestellt werden.
In Kombination mit den protektiven Eigenschaften einer kardialen RKIP-Überexpression, sowie dem positiven Effekt einer retroviralen RKIP-Transfektion sprechen diese Ergebnisse für RKIP als einen interessanten körpereigenen Angriffspunkt für die kontraktilitätssteigernde Therapie der Herzinsuffizienz, den es in weiteren klinischen Studien zu untersuchen gilt.� 
N2  - The mitogen-activated kinase cascade Raf1/MEK/ERK1/2 as well as G protein-coupled receptors (GPCR) play major roles in cardiac hypertrophy, contractility and cardiac remodeling. Both of these signaling cascades are regulated by a protein called RKIP. It coordinates its different regulatory functions dependent on its phosphorylation state either as monomer or as dimer. Unphosphorylated, monomeric RKIP inhibits Raf1 and thus the Raf1/MEK/ERK1/2 cascade, whereas phosphorylated, dimeric RKIP inhibits G protein coupled receptor kinase (GRK) 2, which is an important regulator of β-adrenergic receptors.

RKIP knockout mice do not have an overt cardiac phenotype under basal conditions, but they develop severe heart failure in response to TAC. Our study indicates that RKIP has protective effects in pressure overload-induced heart failure and it may thus be a proficient principle in heart failure therapy.
KW  - RKIP
Y1  - 2017
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-152882
ER  - 
TY  - THES
A1  - Hille, Christina Juliane
T1  - Etablierung einer Langzeitbetablockade am in vivo Herzinfarktmodell der Maus
T1  - Establishment of a longterm betablockade at an in vivo infarkt mouse model
N2  - Nach einem akuten Myokardinfarkt (MI) oder bei Herzinsuffizienz gelten Betablocker als Therapiemittel der Wahl. Durch die Hemmung des Sympathikus wirken sie so dem Überschuss an Katecholaminen entgegen und erzielen eine kardioprotektive Wirkung. Ziel dieser Arbeit war, ein Modell zur Langzeitbetablockade der Maus zu etablieren und molekularbiologisch zu charakterisieren, welches für die Erforschung des IRI und der Kardioprotektion durch Anästhetika-induzierte Konditionierung dienen soll. Die Betablockade mit Metoprolol erfolgte über 21 Tage mittels subkutan implantierten Pumpen. Neben der invasiven Messung der Hämodynamik wurde die Molekularbiologie der Proteine Beta1-Rezeptor (ß1-AR), Alpha-Untereinheit des G-Proteins (Gnas) und Beta-Arrestin (Arrb1) untersucht und die Herzinfarktgröße am in vivo Herzinfarktmodell der Maus bestimmt.
Es zeigte sich bei der invasiven Messung mittels Conductance-Katheter eine Verbesserung der linksventrikulären Kontraktilität und eine konstant bleibende Herzfrequenz unter Dobutaminstimulation während der Betablockade. Zudem ergab sich für ß1-AR eine erhöhte mRNA-Konzentration bei gleichbleibender Proteinkonzentration. Für Gnas und Arrb1 konnte in der molekularbiologischen Auswertung keine veränderte mRNA-Expression festgestellt werden. Die Herzinfarktgröße wurde unter Metoprologabe nicht signifikant beeinflusst. Aus diesen Ergebnissen geht hervor, dass die Betablockade Veränderungen in der Molekularbiologie im untersuchten ß1-Signaltransduktionsweg hervorruft. Auch die invasive Messung mit Hilfe des Conductance-Katheters ergab die bei einer ß1-AR Blockade mit Metoprolol zu erwartenden positiven hämodynamischen Veränderungen.
Mit der vorliegenden Arbeit wurde bestätigt, dass die Methode der invasiven Messung charakterisiert wurde und sich das Herzinfarktmodell der Betalangzeitblockade mit Metoprolol an der Maus etabliert hat. Dieses Modell kann für zukünftige Forschungen hinsichtlich der Anästhetika-induzierten Konditionierung und des IRI angewendet werden.
N2  - After an acute myocardial infarction or heart failure, betablockers are regarded as therapy of choice. By inhibiting the sympathetic nervous system, they thus counteract the excess of catecholamines and achieve a cardioprotective effect.
The aim of this study was to establish a mouse model of longterm beta-blockade and to characterize the molecular biology that is to be used for the investigation of ischaemia reperfusion injury (IRI) and cardioprotection by anesthetic induced conditioning.
Betablockade with metoprolol took place over 21 days by subcutaneous implanted pumps.
In addition to invasive measurement of hemodynamics, the molecular biology of the proteins Beta1-receptor, Beta-Arrestin (Arrb1) and alpha subunit of stimulatory G-protein (Gnas) was investigated and the myocardial infarct size (IS) was determined in the in vivo myocardial infarction mouse model.
In the invasive measurement by using conductance catheter, an improvement of left ventricular contractility and constant heart rate under dobutamine stimulation were shown during the betablockade.
In addition, there was an increased mRNA concentration for beta1 with constant protein concentration.
For Gnas and Arrb1, no altered mRNA expression could be determined in the molecular biological evaluation.
IS was not significantly influenced by application of metoprolol.
These results show that a betablockade evokes changes in molecular biology in the investigated ß1-signal transduction pathway. Furthermore, invasive measurement of hemodynamics resulted in the positive changes to be expected in a blockade with metoprolol.
With the present study, it is confirmed that the method of invasive measurement was characterized and the infarct mouse model of a longterm betablockade with metoprolol was established. This model can be used for future researches regarding anesthetic induced conditioning and IRI.
KW  - Herzinfarktforschung
KW  - Herzinfarkt
Y1  - 2017
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-152866
ER  - 
TY  - JOUR
T1  - Campus Uni Würzburg Juli 2017
T2  - Campus Uni Würzburg
N2  - Studieren, aber was? Die Uni Würzburg bietet eine große Auswahl spannender Studiengänge. Experten und Studierende helfen dir, das Richtige zu finden.
KW  - Julius-Maximilians-Universität Würzburg
KW  - Universität Würzburg
Y1  - 2017
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-152926
UR  - http://www.presse.uni-wuerzburg.de/publikationen/campus/
VL  - 07/2017
ER  - 
TY  - THES
A1  - Liess, Andreas
T1  - Structure-Property Relationships of Merocyanine Dyes in the Solid State: Charge Transport and Exciton Coupling
T1  - Struktur-Eigenschafts-Beziehungen von Merocyaninfarbstoffen im Festkörper: Ladungstransport und Exzitonenkopplung
N2  - The present thesis demonstrates the importance of the solid state packing of dipolar merocyanine dyes with regard to charge transport and exciton coupling. 

Due to the charge transport theory for disordered materials, it is expected that high ground state dipole moments in amorphous thin films lead to low mobility values due to a broadening of the density of states. However, due to their inherent dipolarity, merocyanine dyes usually align in antiparallel dimers in an ordered fashion. The examination of twenty different molecules with ground state dipole moments up to 15.0 D shows that by a high dipolarity and well-defined sterics, the molecules pack in a highly regular two-dimensional brickwork-type structure, which is beneficial for hole transport. Utilization of these molecules for organic thin-film transistors (OTFTs) leads to hole mobility values up to 0.21 cm²/Vs. By fabrication of single crystal field-effect transistors (SCFETs) for the derivative showing the highest mobility values in OTFTs, even hole mobilities up to 2.34 cm²/Vs are achieved. Hence, merocyanine based transistors show hole mobility values comparable to those of conventional p-type organic semiconductors and therefore high ground state dipole moments are not necessarily disadvantageous regarding high mobility applications. 

By examination of a different series of ten merocyanine dyes with the same chromophore backbone but different donor substituents, it is demonstrated that the size of the donor has a significant influence on the optical properties of thin films. For small and rigid donor substituents, a hypsochromic shift of the absorption compared to the monomer absorption in solution is observed due to the card stack like packing of the molecules in the solid state. By utilization of sterical demanding or flexible donor substituents, a zig-zag type packing is observed, leading to a bathochromical shift of the absorption. These packing motifs and spectral shifts with an offset of 0.93 eV of the H- and J-bands comply with the archetype examples of H- and J-aggregates from Kasha’s exciton theory.
N2  - Im Rahmen der vorliegenden Doktorarbeit wird die Wichtigkeit der Packung von dipolaren Merocyaninfarbstoffen im Festkörper im Hinblick auf Ladungstransport sowie Exzitonenkopplung demonstriert. 

Aufgrund der Ladungstransporttheorie für ungeordnete Materialien wird erwartet, dass hohe Grundzustandsdipolmomente die Mobilität aufgrund einer Verbreiterung der Zustandsdichte verringern. Allerdings neigen Merocyanine durch ihre Dipolarität normalerweise zur Ausbildung von geordneten antiparallelen Dimeren. Durch Untersuchung von zwanzig verschiedenen Molekülen mit Grundzustandsdipolmomenten bis zu 15.0 D wird gezeigt, dass durch eine hohe Dipolarität sowie eine gut definierte Sterik der Moleküle eine hoch geordnete zweidimensionale Backstein-artige Packung erzielt wird, welche günstig für den Lochtransport ist. Hierdurch werden in organischen Dünnschichttransistoren (OTFTs) Lochmobilitäten bis zu 0.21 cm²/Vs erzielt. Durch Fertigung von Einkristallfeldeffekttransistoren (SCFETs) für das Derivat mit den höchsten Lochmobilitäten in OTFTs werden außerdem Lochmobilitäten bis zu 2.34 cm²/Vs demonstriert. Damit zeigen Merocyanin-basierte Transistoren ähnliche Lochmobilitätswerte wie konventionelle organische p-Halbleiter. Folglich sind hohe Grundzustandsdipolmomente für Anwendungen, welche hohe Mobilitäten erfordern, nicht zwangsläufig von Nachteil.

Durch Untersuchung einer weiteren Serie von zehn Merocyaninfarbstoffen mit gleichem Chromophorgrundgerüst und verschiedenen Donorsubstituenten wird außerdem gezeigt, dass die Größe des Donors einen signifikanten Einfluss auf die optischen Eigenschaften von Dünnschichten hat. Für kleine und rigide Donorsubstituenten wird eine hypsochrome Verschiebung der Absorption im Vergleich zum Monomer in Lösung beobachtet, welche durch eine Kartenstapel-artige Packung der Farbstoffe im Festkörper bedingt wird. Bei der Verwendung von sterisch anspruchsvollen oder flexiblen Donorsubstituenten wird eine Zick-Zack-artige Packung beobachtet, welche eine bathochrome Verschiebung der Absorption bewirkt. Diese Packungsmotive und spektralen Verschiebungen mit einem Versatz von 0.93 eV der H- und J-Banden stehen im Einklang zu den typischen Beispielen von H- und J-Aggregaten aus Kashas Exzitonentheorie.
KW  - Exziton
KW  - Organischer Feldeffekttransistor
KW  - Organische Halbleiter
KW  - Merocyanine
KW  - Merocyanine dyes
KW  - Organic field-effect transistor
KW  - Organic semiconductors
KW  - Exciton coupling
KW  - Exzitonenkopplung
Y1  - 2017
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-152900
ER  - 
TY  - THES
A1  - Hoffmann, Susanne
T1  - Demographischer Wandel und innerstädtische Einkaufszentren in Deutschland. Entwicklungen in Erlangen, Koblenz und Zwickau
T1  - Demographic change and city-centre shopping locations in Germany. Developments in Erlangen, Koblenz and Zwickau.
N2  - Der Anteil älterer und alter Menschen an der Gesamtbevölkerung steigt kontinuierlich an. Diese Entwicklung wird sich auch in den kommenden Jahren fortsetzen. So werden 2050 rund 40 % der deutschen Bevölkerung 60 Jahre oder älter sein. Die Alterung der Bevölkerung wirkt sich auf nahezu alle Lebensbereiche aus und stellt damit Planer und Entscheider auf staatlicher wie auf privater Seite vor neue Herausforderungen. Dies betrifft auch die Frage, wie innerstädtische Einkaufsstandorte, und zwar traditionelle innerstädtische Einkaufsstraßen und innerstädtische Shopping Center, gestaltet werden müssen, um den Anforderungen und Bedürfnissen möglichst aller Altersgruppen und damit auch denjenigen der älteren und alten Konsumenten zu entsprechen.
Am Beispiel der Städte Erlangen, Koblenz und Zwickau wird in vorliegender Untersuchung der Frage nachgegangen, wie ältere und alte Menschen die verschiedenen innerstädtischen Einkaufsstandorte wahrnehmen und nutzen, welche Unterschiede diesbezüglich zu jüngeren Kundengruppen bestehen und welche Schlussfolgerungen sich daraus für eine zukunftsgerichtete Gestaltung der traditionellen Einkaufsstraßen und der innerstädtischen Shopping Center ableiten lassen. Für die Untersuchung kam ein breites methodisches Instrumentarium aus Zeitungsrecherchen, Kartierungen, qualitativen Beobachtungen, qualitativen Haushaltsbefragungen sowie quantitativen Passantenbefragungen zur Anwendung.
N2  - The portion of the elderly and the aged in Germany’s total population is continuously growing. This development will continue also in the coming years. It is assumed that in 2050 about 40 % of Germany’s population is 60 years of age or older. The ageing of the population has effects on almost all aspects of life und poses new challenges for public and private planners and decision makers. This also goes for the question of designing shopping locations in the city centre including traditional city-centre shopping streets as well as city-centre shopping malls in a way that preferably corresponds to the needs and exigencies of all age groups and hence also to those of the elderly and aged consumers. 
Using the example of the cities of Erlangen, Koblenz and Zwickau the present investigation explores as to how elderly and aged people conceive and make use of the various shopping locations in the city centre, how this differs from younger groups of customers and which conclusions can be drawn from the results in regard of achieving a forward-looking design of traditional shopping streets and shopping malls in the city centre. A wide methodological spectrum ranging from newspaper research, mapping, qualitative observations and qualitative household surveys to quantitative passers-by surveys were brought to bear within the investigation.
T3  - Würzburger Geographische Arbeiten - 119 
KW  - Demographie
KW  - Einkaufszentrum
KW  - Innenstadt
KW  - demographischer Wandel
KW  - Erlangen
KW  - Zwickau
KW  - Koblenz
KW  - Shopping Center
KW  - demographic change
KW  - elderly and aged consumers
KW  - city-centre shopping locations
KW  - city-centre shopping malls
Y1  - 2017
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-148218
SN  - 978-3-95826-062-7 (print)
SN  - 978-3-95826-063-4 (online)
SN  - 0510-9833
SN  - 2194-3656
N1  - Parallel erschienen als Druckausgabe in Würzburg University Press, 978-3-95826-062-7, 36,90 EUR.
PB  - Würzburg University Press
CY  - Würzburg
ER  - 
TY  - BOOK
A1  - Brix, Kerstin
T1  - Die deutsche Suetonübersetzung Jakob Vielfelds (1536). Transkript nach dem Digitalisat der Bayerischen Staatsbibliothek München (Res/2 A.lat.b. 705; VD16 S 10107)
N2  - Der vorliegende Text ist das Transkript der ersten deutschen Gesamtübersetzung von Suetons Kaiserviten, die 1536 bei dem Straßburger Drucker Jakob Cammerlander erschien und die in der Dissertation „Sueton in Straßburg. Die Übersetzung der Kaiserviten durch Jakob Vielfeld (1536)“ (Spolia Berolinensia; Verlag Olms, Hildesheim 2017) umfassend untersucht worden ist.
Das Transkript präsentiert diese Übersetzung, obwohl Digitalisate des Cammerlanderdruckes existieren. Dem liegt zugrunde, dass das Transkript im Zuge der erwähnten Dissertation entstand, deren Zentrum der direkte und detaillierte Textvergleich bildet; der Nachvollzug dieses Textvergleichs sollte mithilfe des entsprechend aufbereiteten Transkripts erleichtert werden. Außerdem war es das Ziel, neben den Detailuntersuchungen auch den bisher wenig beachteten deutschen Sueton als ganzen stärker zur Geltung zu bringen.
Aber auch ohne die Konsultation der Studie kann das Transkript Grundlage für den bequemen Vergleich der Übersetzung mit dem lateinischen Text in der Referenzausgabe von Maximilian Ihm (editio maior, 1907) sein. Gegenüber dem digitalisierten Druck sind die deutschen Kaiserviten besonders durch zwei Eingriffe für moderne Leser aufbereitet worden: Zum einen enthält der frühneuzeitliche Druck keine Abschnittszählung, sodass es umständlicher ist, frühneuhochdeutsche Textstellen den entsprechenden Passagen in der Ausgabe Ihms zuzuordnen, und so ist das Transkript durchgängig mit Abschnittsziffern ausgestattet, die sich an der lateinischen Edition orientieren. Zum anderen kommen bei der Wiedergabe der deutschen Übersetzung – auch dies in Analogie zu Ihms Ausgabe – konsequent moderne Interpunktionsregeln zum Einsatz, wodurch sich die gedanklichen Strukturen des Textes leichter überblicken lassen und dieser insgesamt flüssiger zu lesen ist.
KW  - Vielfeld
KW  - Sueton
KW  - Suetonübersetzung
KW  - Kaiserviten
KW  - Cammerlander
KW  - Kaiserbiographien
KW  - De vita Caesarum
KW  - Übersetzung
KW  - 1536
KW  - Straßburg
Y1  - 2017
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-152831
N1  - Transkript einer frühneuhochdeutschen Übersetzung als Begleitmaterial zu der im Buchhandel erschienenen Dissertation: "Brix, Kerstin: Sueton in Straßburg. - Hildesheim : Weidmann, 2017. - ISBN: 978-3-615-00427-4"
ER  - 
TY  - THES
A1  - Nam, Suk
T1  - Inklusive Lehrerbildung für Sonderpädagogen und Regelschullehrkräfte im Primarbereich in Bayern und Korea
T1  - Inclusive teacher training in elementary education for special and general education teachers in Bavaria und Korea
N2  - Die Entwicklung der Lehrerausbildung ist auf dem Hintergrund ihrer historischen Rahmen-bedingungen zu betrachten. Diese entstehen aus der komplexen Kombination kultureller, politischer, schulischer und ökonomischer Faktoren. Diese sich beständig wandelnden Ein-flussfaktoren auf Bildung und Erziehung erfordern die Entwicklung neuer theoretischer und praktischer Konzepte für die Lehrerausbildung. Aus dem daraus entstehenden Wissen und den Handlungsmaxim der Pädagogik ergeben sich neue Strukturen und Curricula für die Lehrerbildung. Im Zentrum einer Lehrerausbildung, die auf Schulentwicklung eingeht bzw. sie begleitet, steht die Mobilität, verstanden als Adaption der wissenschaftlichen Erkennt-nisse an einen voranschreitenden gesellschaftlichen Wandel und Erprobung dieses Wissens in Bildungseinrichtungen. Elementar für die Ausbildung zum Lehrer ist nach Blömke (vgl. 2002, 67) der Erwerb des pädagogisch-praktischen Habitus, der ausschließlich an die schuli-sche Praxis gekoppelt ist. Das theoretische Wissen stellt die Grundlage einer guten Reflexi-on der Praxis und der Schulentwicklung dar und steht somit am Anfang des Weges zu päda-gogischer Professionalität. Für die Pädagogik als Wissenschaft, aber auch in deren Praxis, kommt der universitären Lehrerausbildung damit eine Schlüsselrolle zu. Sie ermöglicht den Erwerb wissenschaftlicher Erkenntnisse und die Anbahnung berufsbezogener professioneller Kompetenzen (vgl. ebd., 68). Mittlerweile stehen sich jedoch aus diversen Modernisierungs-prozessen entstandene Konstrukte fachlichen Wissens und praktischen Handelns teils dia-metral gegenüber. Dies ergibt sich aus der unterschiedlichen Bewertung und Berücksichti-gung pädagogischer Antagonismen, wie Organisation und selbstständiger Interaktion, Frei-heit und Zwang, Distanz und Nähe sowie Differenzierung und Einheit. Um als Berufsanfän-ger möglichst souverän mit diesen umgehen zu können, lässt sich Lehrerausbildung als „Vorbereitung auf Unsicherheit“ umschreiben (vgl. Helsper 1996, 31). ...
N2  - Since the ratification of the UN Convention on the Rights of Persons with Disabilities the subject of Inclusion is on the agenda of educational and scientific debate globally. With the signing of the UN Convention on the Rights of Persons with Disabilities, it is assumed that the relationship of special and inclusive schools will change towards an inclusive school system in the contrachting states.
This stirs up the question of whether the existing training facilities are able to install curricula that are apte to the inclusive education system and to create a suitable structures of academic education for enabling prospective students, both general and special needs teachers, to act professionally on inclusive schooling.
This question ist examined by a comparison of the German Federal State Bavaria and South Korea, illuminating their models, as well as their implementation of national and international recommendations and decisions regarding inclusive education. Those will be examined especially by viewing implementation in university teacher training and their contribution to the implementation of inclusive education processes. Finally, the imulse and prospects that can be extracted from this comparison are presented. Further, suggestions for positiv changes in inclusive schooling are made.
KW  - Inklusive Pädagogik
KW  - Inklusion
KW  - Korea
KW  - Lehrerbildung
KW  - Bayern
KW  - Südkorea
KW  - Inklusionsorientierte Lehrerbildung
Y1  - 2017
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-152425
ER  - 
TY  - THES
A1  - Müller, Stephanie
T1  - Plant thermotolerance: The role of heat stress-induced triacylglycerols in \(Arabidopsis\) \(thaliana\)
T1  - Thermotoleranz in Pflanzen: Die Rolle von Hitzestress induzierten Triacylglycerolen in \(Arabidopsis\) \(thaliana\)
N2  - Plants are exposed to high temperature, especially during hot summer days. Temperatures are typically lowest in the morning and reach a maximum in the afternoon. Plants can tolerate and survive short-term heat stress even on hot summer days. A. thaliana seedlings have been reported to tolerate higher temperatures for different time periods, a phenomenon that has been termed basal thermotolerance. In addition, plants have the inherent capacity to acclimate to otherwise lethal temperatures. Arabidopsis thaliana seedlings acclimate at moderately elevated temperatures between 32–38° C. During heat acclimation, a genetically programmed heat shock response (HSR) is triggered that is characterized by a rapid activation of heat shock transcription factors (HSFs), which trigger a massive accumulation of heat shock proteins that are chiefly involved in protein folding and protection. 
Although the HSF-triggered heat-shock response is well characterized, little is known about the metabolic adjustments during heat stress. The aim of this work was to get more insight into heat-responsive metabolism and its importance for thermotolerance. 
In order to identify the response of metabolites to elevated temperatures, global metabolite profiles of heat-acclimated and control seedlings were compared. Untargeted metabolite analyses revealed that levels of polyunsaturated triacylglycerols (TG) rapidly increase during heat acclimation. TG accumulation was found to be temperature-dependent in a temperature range from 32–50° C (optimum at 42° C). Heat-induced TG accumulation was localized in extra-chloroplastic compartments by chloroplast isolation as well as by fluorescence microscopy of A. thaliana cell cultures. 
Analysis of mutants deficient in all four HSFA1 master regulator genes or the HSFA2 gene revealed that TG accumulation occurred independently to HSF. Moreover, the TG response was not limited to heat stress since drought and salt stress (but not short-term osmotic, cold and high light stress) also triggered an accumulation of TGs. 
In order to reveal the origin of TG synthesis, lipid analysis was carried out. Heat-induced accumulation of TGs does not derive from massive de novo fatty acid (FA) synthesis. On the other hand, lipidomic analyses of A. thaliana seedlings indicated that polyunsaturated FA from thylakoid galactolipids are incorporated into cytosolic TGs during heat stress. This was verified by lipidomic analyses of A. thaliana fad7/8 transgenic seedlings, which displayed altered FA compositions of plastidic lipids. In addition, wild type A. thaliana seedlings displayed a rapid conversion of plastidic monogalactosyldiacylglycerols (MGDGs) into oligogalactolipids, acylated MGDGs and diacylglycerols (DGs). For TG synthesis, DG requires a FA from the acyl CoA pool or phosphatidylcholine (PC). Seedlings deficient in phospholipid:diacylglycerol acyltransferase1 (PDAT1) were unable to accumulate TGs following heat stress; thus PC appears to be the major FA donor for TGs during heat treatment. These results suggest that TG and oligogalactolipid accumulation during heat stress is driven by post-translationally regulated plastid lipid metabolism. 
TG accumulation following heat stress was found to increase basal thermotolerance. Pdat1 mutant seedlings were more sensitive to severe heat stress without prior acclimatization, as revealed by a more dramatic decline of the maximum efficiency of PSII and lower survival rate compared to wild type seedlings. In contrast, tgd1 mutants over-accumulating TGs and oligogalactolipids displayed a higher basal thermotolerance compared to wild type seedlings. These results therefore suggest that accumulation of TGs increases thermotolerance in addition to the genetically encoded heat shock response.
N2  - Pflanzen sind besonders während der Sommerzeit hohen Temperaturschwankungen ausgesetzt. Temperaturen sind am Morgen meist niedrig und erreichen ihr Maximum während des Nachmittags. Pflanzen können Hitzestress im Sommer jedoch für eine kurze Zeit tolerieren. Arabidopsis thaliana Keimlinge können höhere Temperaturen für verschiedene Zeitspannen tolerieren, was als Basale Thermotoleranz beschrieben wird. Zusätzlich können Pflanzen durch Akklimatisierung eine Toleranz zu andernfalls letalen Temperaturen erwerben. A. thaliana Keimlinge beginnen sich bereits bei moderat erhöhten Temperaturen zwischen 32–38° C zu akklimatisieren. Während der Hitzeakklimatisierung wird eine genetisch programmierte Hitzeschockantwort (HSR) ausgelöst, welche durch eine rasche Aktivierung von Hitzeschock-Transkriptionsfaktoren (HSF) eingeleitet wird. Dies führt wiederum zu einem enormen Anstieg von einer Reihe von Hitzeschockproteinen (HSP), welche an der Faltung und dem Schutz der Proteine beteiligt sind. 
Obwohl die HSF-induzierte Hitzeschockantwort bereits gut charakterisiert ist, ist über die metabolomische Anpassung während des Hitzestress nur wenig bekannt. Das Ziel dieser Arbeit war es mehr Kenntnisse von hitze-respondierenden Metaboliten zu erhalten sowie deren Bedeutung für die Thermotoleranz. Zur Identifizierung von thermosensitiven Metaboliten, wurden die Metabolitprofile von Hitze akklimatisierten und Kontrollkeimlingen miteinander verglichen. Mittels ungerichteter Metabolit Analyse wurde ein rascher Anstieg von vielfach ungesättigten Triacylglycerolen (TG) während der Hitzeakklimatisierung nachgewiesen. Der TG Anstieg ist temperaturabhängig in einem Bereich von 32–50° C (Optimum bei 42° C).
Der hitzeinduzierte TG Anstieg konnte mittels Chloroplastenisolierung sowie der separaten Analyse von Wurzel und Spross in den extrachloroplastidären Kompartimenten lokalisiert werden. Dies konnte durch Fluoreszenz Mikroskopie in Zellkulturen von A. thaliana bestätigt werden. 
Die Analyse von Mutanten, die einen Defekt in allen vier HSFA1 Masterregulatoren oder in dem HSFA2 Gen besitzen, zeigte, dass der Anstieg der TGs keine Abhängigkeit von den HSFs aufweist. Zudem ist der TG Anstieg nicht nur auf die Hitzestressantwort begrenzt, sondern auch durch Trockenheit und Salzstress induzierbar, jedoch nicht durch kurzzeitigen osmotischen-, Kälte- und Hochlichtstress. 
Zur Aufklärung des Ursprungs der TG Synthese wurde eine Lipidanalyse durchgeführt. Die hitzeinduzierte TG Akkumulation durch eine massive De Novo Fettsäuresynthese konnte ausgeschlossen werden. Die Untersuchung des Lipidoms von A. thaliana Keimlingen nach Hitze bot jedoch Hinweise auf einen Einbau von vielfach ungesättigten Fettsäuren aus thylakoiden Galaktolipiden in zytosolische TGs. Dies konnte durch die Untersuchung des Lipidoms von fad7/8 transgenen A. thaliana Keimlingen mit veränderter Fettsäure Komposition der plastidären Lipide bestätigt werden.
Der Wildtyp von A. thaliana wies zudem eine rasche Umwandlung von plastidärem Monogalactosyldiacylglycerolen  (MGDGs) zu Oligogalaktolipiden, acylierten MGDGs und Diacylglycerolen (DGs) auf. Für die TG Biosynthese wird eine Fettsäure aus dem Acyl-CoA Pool oder von Phosphatidylcholin (PC) auf ein DG übertragen. Keimlinge, die einen Defekt in der Phosolipid:Diacylglycerol Acyltransferase (PDAT1) aufweisen, waren nicht in der Lage TGs nach Hitzestress zu akkumulieren, auf PC als der wesentliche Fettsäure-Donor für TGs nach Hitzestress hinweist. Die Ergebnisse deuten auf einen TG und Oligogalaktolipid Anstieg durch einen posttranskriptionell regulierten Lipidumbau während des Hitzestress hin. 
Es konnte gezeigt werden, dass der TG Anstieg nach Hitzestress zu einer erhöhten Thermotoleranz führt. Keimlinge der pdat1 Mutanten waren ohne Akklimatisierung empfindlicher gegenüber massiven Hitzestress, da sowohl ein dramatischer Abfall der maximalen Effizienz des Photosystems II und eine niedrigere Überlebensrate im Vergleich zu Keimlingen des Wildtyps nachgewiesen wurden. Im Gegensatz dazu zeigten tgd1 Mutanten, welche eine Überakkumulation von TGs und Oligogalaktolipiden aufweisen, eine höhere Thermotoleranz auf als Keimlinge des Wildtyps. Diese Ergebnisse weisen darauf hin, dass die TG Akkumulation die Thermotoleranz zusätzlich zu der genetisch kodierten Hitzeschockantwort erhöht.
KW  - Triglyceride
KW  - Ackerschmalwand
KW  - Hitzestress
KW  - thermotolerance
KW  - Thermotoleranz
KW  - lipid remodeling
KW  - Lipidumbau
Y1  - 2017
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-152829
ER  - 
TY  - THES
A1  - Beinicke, Andrea
T1  - Career Construction Across the Life Span: Career Choice and Career Development
T1  - Karrierekonstruktion über die Lebensspanne: Karriereentscheidung und Karriereentwicklung
N2  - This dissertation contributes to deepen our understanding of constructs that play a key role in individuals’ vocational career construction. In this regard, many previous studies have focused exclusively on a specific phase of an individual’s career. Yet, modern societies
require continuous investments in one’s career to adapt to changing Environments throughout the life span. Consequently, this dissertation takes a broad approach to capture a wide spectrum of career construction processes.
According to Super’s (1990) developmental stage framework, individuals have to manage vocational developmental tasks corresponding to each of the developmental life stages in order to be career mature across the life span. As the two stages exploration and
maintenance set the stage for individuals’ future career pathways, they are especially important in individuals’ vocational career construction. Therefore, both of them are addressed in this dissertation.
By answering open research questions relevant to career choice in early career stages and to career development in later career stages, this dissertation contributes to the overarching goal of shedding more light on constructs relevant to individuals’ vocational career construction processes across the life span. Beyond the results presented within each study’s horizon, this dissertation aimed at offering practical guidance to career counselors,
trainees, and training and development (T&D) professionals. Career counselors and T&D professionals are involved in guiding vocational career construction processes of individuals across the life span. Thus, on the one hand, this dissertation supports career counselors’ work so that they can help deliberating individuals make optimal and effective career choices. On
the other hand, this dissertation facilitates T&D professionals’ work so that they can effectively design and evaluate e‐learning and classroom trainings in corporate educational settings. Identifying individuals’ vocational interests combined with cognitive abilities through adequate test measures and maximizing success of learning and success of transfer through fostering evidence‐based transfer support actions will help individuals adapt quickly to the changing nature of work environments in the 21st century and to continue to successfully construct careers across the life span.
N2  - Diese Promotion trägt dazu bei, unser Verständnis jener Konstrukte zu vertiefen, die eine entscheidende Rolle bei der beruflichen Karriereplanung von Individuen spielen. Viele bisherige Studien haben sich in dieser Hinsicht ausschließlich auf eine spezielle Karrierephase
konzentriert. Jedoch verlangt die moderne Gesellschaft, dass Individuen kontinuierlich in ihre Karriere investieren, um sich über die Lebensspanne hinweg an die ständig verändernden Umweltbedingungen anpassen zu können. Demzufolge wählt diese Promotion einen
umfassenden Ansatz mit dem Ziel, ein breiteres Spektrum an Prozessen der Karriereplanung zu erfassen.
Laut des Entwicklungsstufenkonzepts über die Lebensspanne von Super (1990) müssen Individuen in jeder der Entwicklungsstufen berufliche Entwicklungsaufgaben
meistern, um der Karriere ‐ über die Lebensspanne ‐ gewachsen zu sein. Da die beiden Stufen Exploration und Erhaltung zukünftige Karrierewege bahnen, sind diese bei der beruflichen Karriereplanung von Individuen besonders wichtig und stehen deshalb im Fokus dieser
Promotion.
Durch die Beantwortung offener Forschungsfragen, die sowohl für die Berufswahl in frühen Karrierestufen als auch für die Karriereentwicklung in späteren Karrierestufen relevant sind, trägt diese Promotion zu dem übergeordneten Ziel bei, Konstrukte zu beleuchten, die
für den Prozess der individuellen Karriereplanung über die Lebensspanne bedeutsam sind.
Neben den Ergebnissen, die im Rahmen der Studien präsentiert wurden, beabsichtigt diese Promotion Karriereberatern, Lernenden und Personalentwicklern praktische Hilfestellungen zu geben. Karriereberater und Personalentwickler sind an der Lenkung von Prozessen der
beruflichen Karriereplanung über die Lebensspanne beteiligt. Deshalb versucht diese Promotion einerseits die Arbeit von Karriereberatern zu unterstützen, damit sie
unentschlossenen Individuen dabei helfen können, optimale und effektive Karriereentscheidungen zu treffen. Andererseits versucht diese Promotion Personalentwicklern Unterstützung zu bieten, damit sie Umgebungen für E‐Learning und Präsenztrainings im Unternehmen effektiv gestalten und bewerten können. Die Identifikation
individueller beruflicher Interessen zusammen mit kognitiven Fähigkeiten mittels adäquater
Testverfahren und die Maximierung des Lern‐ und Transfererfolgs mittels Implementierung
evidenzbasierter transferförderlicher Maßnahmen sollen dabei helfen, sich schnell an die Veränderungen der Arbeitsumgebungen des 21. Jahrhunderts anzupassen, und eine erfolgreiche Karriere über die Lebensspanne zu durchlaufen.
KW  - Karriere
KW  - Beruf
KW  - career construction
KW  - vocational interests
KW  - training evaluation
KW  - Erwachsener
KW  - Psychologie
KW  - career choice
KW  - career development
Y1  - 2017
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-117447
ER  - 
TY  - THES
A1  - Al-Hazza, Aseel
T1  - Zu Grad, Konfiguration und Verlauf der Schallempfindungsschwerhörigkeit bei Kindern mit einer Connexin-26-Mutation
T1  - The level, configuration and progression of the sensorineural hearing loss of children with Connexin-26-mutation
N2  - Verschiedene Forschungsergebnisse der letzten zehn Jahre ergaben, dass die weitaus häufigeren, nicht-syndromalen Schwerhörigkeiten durch Mutation eines Gens (GJB2-Gen) entstehen, welches im Cortischen Organ des Innenohrs exprimiert wird. 
Das GJB2-Gen (Connexin-26-Gen), dessen Veränderung etwa 50 % der Fälle von autosomal rezessiver Schwerhörigkeit ausmacht, liegt im Chromosomenbereich 13q11–12. 
Aktuell identifiziert sind mehr als 70 weitere Loki, die in Verbindung mit nicht-syndromalen Formen von Schwerhörigkeit stehen. Die Prävalenz von NSHL beträgt nach neusten Studien ca. 1,33 pro 1000 Neugeborenen. 
In Würzburg wurden bis zum Jahr 2011 auf der Neugeborenenstation der Frauenklinik der Universitätsklinik in einem bewährten zweistufigen Neugeborenen-Hörscreening ca. 12853 Babys untersucht. 
Ziel des Neugeborenen-Hörscreenings ist eine frühestmögliche Erkennung von Schwerhörigkeit bei Neugeborenen, damit durch die Behandlung eine ungehinderte Sprachentwicklung gewährleistet werden kann. 
In dieser Arbeit wurde der Zusammenhang zwischen der Mutation im Connexin-26-Gen und dem Grad, dem Verlauf und der Konfiguration der Hörminderung untersucht. 
Hierfür wurden 59 Patienten im Alter von 1 bis 15 Jahren mit beidseitigen, nicht-syndromalen Hörstörungen der Schallempfindung verschiedenen Grades rekrutiert. 
Mithilfe der molekulargenetischen Befunde konnten Veränderungen im Connexin-26-Gen diagnostiziert werden. Anschließend wurde versucht, unter Zuhilfenahme aller vorhandenen Befunde der individuellen Audiogramm- und BERA- oder ASSR-Befunde eine Genotyp-Phänotyp-Korrelation abzuleiten.
N2  - Different research studies in the last ten years resulted, that the more frequently and non-syndromal hearing loss result of mutation in the gene (GJB2-Gen), witch express in cortical organ the inner ear. The GJB2-Gen (Connexin-26-Gen) plays a decisive role in the 50% the autosomal recessive cases of hearing loss and it is localized on chromosome 13q11–12. Up to now there are more than 70 Loci identified, witch also connected with the non-syndromal hearing loss. The prevalence of NSHL amounts according to the newest studies about 1,33 per 1000 newborn.

Until 2011, about 12853 babies have been examined at the neonatal ward of the gynecological university hospital in Würzburg in a proven two-stage newborn hearing screening. 
Goal of the screening was, to detect deafness in neonates as early as possible. Consequently, unhindered language development throughout the treatment can be assured . 
In this thesis, the relation between mutation in connexin-26 gene and the degree, course and configuration of hearing loss was investigated. 
For this purpose, 59 patients aged 1 to 15 years with bilateral, non-syndromic hearing loss of a variety acoustic perception form, were gathered.
Using molecular genetic examenation methods, changes of the connexin-26 gene were diagnosed. Subsequently, by analyzing all available findings of individual audiogram and BERA or ASSR, a genotype-phenotype correlation was established.
KW  - Connexin-26-Mutation
KW  - Nichtsyndromale Schallemfindungsschwerhörigkeit
Y1  - 2017
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-150966
ER  - 
TY  - THES
A1  - Bittner, Andreas
T1  - Innovative Materialkonzepte für elektrochemische Energiespeicher
T1  - Innovative Material Concepts for Electrochemical Energy Storage
N2  - Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wurde ein neuer Beschichtungstyp für die Elektrodenmaterialien von Lithium-Ionen-Akkumulatoren entwickelt und charakterisiert. Dieser besteht aus einem speziellen anorganisch-organischen Hybridpolymer, das sich bezüglich seiner Zusammensetzung und Funktion gegenüber bestehenden Beschichtungsmaterialien abhebt. Das anorganisch-organische Netzwerk des Hybridpolymers konnte mittels Feststoff-NMR-Messungen vollständig aufgeklärt werden. Dabei zeigte sich ein stabiles anorganisches Gerüst aus hoch vernetzten Polysiloxan-Einheiten. Zusätzliche organische Modifizierungen liegen als lange bewegliche Ketten mit funktionellen Polyethylenoxid-Einheiten vor oder sind in Form von Polyethern und Diolen vernetzt. Mit dieser speziellen Netzwerkstruktur ist es möglich, Materialeigenschaften zu erzeugen, die über solche von rein anorganischen und rein organischen Beschichtungen hinausgehen. Zu den mit verschiedenen Methoden nachgewiesenen Eigenschaften zählen eine hohe ionische Leitfähigkeit von 10\(^{-4}\) S/cm, eine hohe Elastizität mit E = 63 kPa, eine hohe elektrochemische Stabilität bis 5,0 V vs. Li/Li\(^+\) und eine hohe thermische Stabilität. 

Eine weitere Besonderheit des neuen Beschichtungsmaterials ist die mehrstufige Vernetzung der anfänglichen Prekursoren zu einem Hybridpolymer-Sol und dem abschließenden Hybridpolymer-Gel. Die im Beschichtungssol vorliegende Teilvernetzung der Vorstufen konnte detailliert mittels Flüssig-NMR-Messungen untersucht und beschrieben werden. Aus den Messungen ließ sich folgern, dass die organisch und anorganisch vernetzbaren Gruppen im Sol teilweise vernetzt vorliegen. Die sterisch erreichbaren Si-OR-Gruppen der so entstandenen Oligomere sind vorwiegend nicht hydrolysiert, wodurch deren anorganische Anbindung an die OH-Gruppen der Partikeloberflächen kinetisch bevorzugt ist. Damit lassen sich besonders homogene und vollständig bedeckende Beschichtungen der Elektrodenmaterialien erzeugen. Dies konnte mit verschiedenen physikalischen und chemischen Methoden nachgewiesen werden: simulationsgestützte Rückstreuanalysen mittels REM, hochaufgelöste TEM-Aufnahmen sowie Elementanalysen durch EDX und XPS.

Nach der Optimierung des nasschemischen Beschichtungsprozesses über Rotationsverdampfen ergaben sich für die verschiedenen Elektrodenmaterialien Li\(_4\)Ti\(_5\)O\(_{12}\), Li(Ni,Co,Mn)O\(_2\) und Li(Mn,Ni)\(_2\)O\(_4\) jeweils etwa 20 nm dicke Beschichtungen mit Hybridpolymer. Die Frage nach deren Lösungsmittelbeständigkeit konnte durch die Analyse von behandelten Proben mit TG, REM, XPS und ICP-OES aufgeklärt werden. Dabei zeigte sich sowohl für die Behandlung mit NMP, dem klassischen Lösungsmittel bei der Elektrodenfertigung mit PVDF-Binder, als auch für die Behandlung mit dessen umweltschonenderem Ersatzstoff Aceton eine gute Beständigkeit der Beschichtung. Die Beschichtung löste sich in den Lösungsmitteln an, blieb allerdings als geschlossene nanoskalige Beschichtung erhalten. Lediglich gegenüber dem Lösungsmittel H\(_2\)O, das in Kombination mit dem neuen Binder CMC eingesetzt wird, wurde eine mangelnde Schichtstabilität deutlich. Das dafür verantwortliche Quellverhalten der Beschichtung konnte mittels Dünnschicht-Modellsystem und daran durchgeführten REM-, IR- und EPA-Untersuchungen aufgeklärt werden. Die Optimierung des Hybridpolymer-Materials bezüglich einer besseren H\(_2\)O-Beständigkeit übersteigt den Rahmen dieser Arbeit und liefert die Grundlage für weitere künftige Forschungsarbeiten. 

Aufgrund der vollständigen Bedeckung der neuen Beschichtung, ihrer besonderen Eigenschaften und ihrer Beständigkeit bei der klassischen Elektrodenfertigung ist es möglich, die Elektrodenmaterialien grundlegend hinsichtlich ihrer wichtigsten Eigenschaften zu verbessern. Hierfür wurden sowohl über die NMP- als auch über die Aceton-Route Elektroden gefertigt und zu Halbzellen und Vollzellen verarbeitet. Die REM-Analyse der Elektroden zeigte, dass die Partikelbeschichtungen keinen negativen Einfluss auf die Homogenität und Morphologie der Elektroden ausüben. Damit war es möglich, jeweils einen direkten Vergleich von beschichteten und unbeschichteten Materialien hinsichtlich ihrer elektrochemischen Performance anzustellen. Für die Kathodenmaterialien Li(Ni,Co,Mn)O\(_2\) und Li(Mn,Ni)\(_2\)O\(_4\) ergaben die Zyklenfestigkeits- und Impedanzmessungen klare Verbesserungen durch die Beschichtung. Verbunden mit einer Verbesserung der Energiedichte erhöhte sich bei beiden Materialien die Zyklenfestigkeit um mehr als 60 %. Bei Li(Mn,Ni)\(_2\)O\(_4\) zeigt sich die Verbesserung in einer erhöhten Zellspannung durch das vergleichsweise hohe Redoxpotential des Materials von etwa 4,7 V vs. Li/Li\(^+\), während sich bei Li(Ni,Co,Mn)O\(_2\) die Hochvoltfähigkeit des Materials verbessert, was mit einer vergrößerten Speicherkapazität verbunden ist. Dabei ist herauszustellen, dass für keines der Materialien ein negativer Einfluss der dünnen Beschichtung auf die Leistungsdichte festgestellt werden konnte. 

Der erwartete Mechanismus für die verbesserte Elektrodenfunktion durch das Hybridpolymer ist die Bildung einer physikalischen Schutzschicht in Form einer Li\(^+\)-leitfähigen Membran. Diese umgibt das Elektrodenmaterial vollständig, ermöglicht die Ladungsträgerinterkalation und schützt die Elektrode gleichzeitig vor irreversiblen Reaktionen mit dem Elektrolyten. Damit verbunden ist eine verminderte Mn-Auslösung und eine verminderte Entwicklung von isolierenden Deckschichten aus Reaktionsprodukten wie LiF, Li\(_2\)O, Li\(_2\)CO\(_3\), was sich positiv auf die Alterung der Batteriezellen auswirkt. Die Funktion der Beschichtung wurde primär auf den Kathodenmaterialien demonstriert. Doch auch auf der Anodenseite wurde ihre Anwendungstauglichkeit aufgezeigt, was das große Potential der Beschichtung für eine breite Anwendung in Lithium-Ionen-Batterien verdeutlicht.
N2  - Concerning its application on the electrode materials of lithium-ion batteries, in this thesis a new type of coating was developed and investigated. The new coating consists of an inorganic-organic hybrid polymer, which significantly differs from existing coating materials regarding composition and function. Its specific inorganic-organic network was characterized by solid-state NMR, which revealed stable inorganic domains consisting of highly cross-linked polysiloxane units with organic modifications. These modifications are long and flexible chains with functional polyethylene oxide units as well as networks cross-linked via polyethers and diols. With its special structure, the hybrid polymer shows material properties which surpass those of pure inorganic and pure organic materials. The properties were validated by different methods and include a high ionic conductivity of 10\(^{-4}\) S/cm, a high elasticity of E = 63 kPa, a high electrochemical stability of 5.0 V vs. Li/Li\(^+\), and a high thermal stability.

Another distinctive feature of the new coating is its gradual network formation, starting with the initial precursors, leading to a hybrid polymer sol and ending with the final hybrid polymer gel. The partial cross-linkage of the precursors in the sol was investigated with liquid-state NMR. Based on the measurements it could be concluded that the organically and inorganically cross-linkable groups are partly interconnected in the sol. The sterically accessible Si-OR groups are predominantly not hydrolyzed. So an inorganic linkage of the hybrid polymer sol’s oligomers to the OH groups of the particles’ surfaces is kinetically favored, which enables the creation of particularly homogeneous and entire particle coatings. This was shown by several physical and chemical methods of measurement: simulation-based backscattered electron analysis via SEM, high-resoluted images via TEM and elemental analysis by means of EDS and XPS.

After optimization of the wet chemical coating processes via rotary evaporation, hybrid polymer coatings of approximately 20 nm were realized on Li\(_4\)Ti\(_5\)O\(_{12}\), Li(Ni,Co,Mn)O\(_2\) and Li(Mn,Ni)\(_2\)O\(_4\). The solvent resistance of the coatings was investigated by TG, SEM, XPS and ICP-OES. These measurements revealed a good resistance against NMP, the classical solvent for the electrode production with PVDF binder. Similar results were obtained for the environmentally friendly solvent acetone. However, a partial dissolution was observed in both solvents. Nevertheless, a closed nanocoating remained on the particles’ surfaces after solvent treatment. Only for the solvent H\(_2\)O, which is used in combination with the binder CMC, an insufficient resistance became evident, caused by a swelling of the coating that was detected by means of a thin film model system and measurements with SEM, IR, and EPA. An optimization of the hybrid polymer material considering the H\(_2\)O resistance would exceed the scope of this work and provides the basis for future scientific research.

Based on the flawless new coating, its specific properties and its resistance during the classical electrode production, it is possible to fundamentally improve electrode materials regarding their most important characteristics. For that reason electrodes were fabricated with NMP and with acetone as solvent and processed to half and full cells. Analysis with SEM revealed that the hybrid polymer coating had no impact on the homogeneity and morphology of the composite electrodes, enabling a direct comparison of the coated and uncoated materials with regard to their electrochemical performance. For the cathode materials, Li(Ni,Co,Mn)O\(_2\) and Li(Mn,Ni)\(_2\)O\(_4\), cycling and impedance measurements showed that by the coating both materials have a considerably improved cycling stability of more than 60 %, going along with an increased energy density. Regarding Li(Mn,Ni)\(_2\)O\(_4\) the improvement is expressed in an increased cell voltage compared to typical materials because of its high redox potential of about 4.7 V vs. Li/Li\(^+\). In the case of Li(Ni,Co,Mn)O\(_2\) an improved high voltage stability enables higher operating voltages and consequently higher capacities. It has to be pointed out that no negative influence of the thin coating on the power density could be detected.

The formation of a physical protection layer in the form of a Li\(^+\) conducting membrane is the expected mechanism for the improved electrode function by the hybrid polymer, hence, protecting the electrode against undesired reactions with the electrolyte. As a consequence the Mn leaching and the evolution of insulating surface layers consisting of reaction products like LiF, Li\(_2\)O and Li\(_2\)CO\(_3\) is suppressed, leading to a reduced aging of the electrode materials. The coating function was primarily demonstrated for the cathode materials, but its suitability was also shown on the anode side, revealing the large potential of the coating for a broad application in lithium-ion batteries.
KW  - Lithium-Ionen-Akkumulator
KW  - Beschichtung
KW  - Polymere
KW  - Lithium-Ionen-Batterie
KW  - beschichtetes Elektrodenmaterial
KW  - anorganisch-organisches Hybridpolymer
KW  - lithium-ion battery
KW  - coated electrode material
KW  - inorganic-organic hybrid polymer
KW  - core-shell particles
KW  - improved cyle life
KW  - Kern-Schale-Partikel
KW  - verbesserte Zyklenfestigkeit
Y1  - 2017
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-152300
ER  - 
TY  - THES
A1  - Burger, Valentin
T1  - Performance Evalution and Optimization of Content Delivery Networks
T1  - Leistungsbewertung und Optimierung von Content Delivery Networks
N2  - Content Delivery Networks (CDNs) are networks that distribute content in the Internet. CDNs are increasingly responsible for the largest share of traffic in the Internet. CDNs distribute popular content to caches in many geographical areas to save bandwidth by avoiding unnecessary multihop retransmission. By bringing the content geographically closer to the user, CDNs also reduce the latency of the services.
Besides end users and content providers, which require high availability of high quality content, CDN providers and Internet Service Providers (ISPs) are interested in an efficient operation of CDNs. In order to ensure an efficient replication of the content, CDN providers have a network of (globally) distributed interconnected datacenters at different points of presence (PoPs). ISPs aim to provide reliable and high speed Internet access. They try to keep the load on the network low and to reduce cost for connectivity with other ISPs.
The increasing number of mobile devices such as smart phones and tablets, high definition video content and high resolution displays result in a continuous growth in mobile traffic. This growth in mobile traffic is further accelerated by newly emerging services, such as mobile live streaming and broadcasting services. The steep increase in mobile traffic is expected to reach by 2018 roughly 60% of total network traffic, the majority of which will be video. To handle the growth in mobile networks, the next generation of 5G mobile networks is designed to have higher access rates and an increased densification of the network infrastructure. With the explosion of access rates and number of base stations the backhaul of wireless networks will become congested.
To reduce the load on the backhaul, the research community suggests installing local caches in gateway routers between the wireless network and the Internet, in base stations of different sizes, and in end-user devices. The local deployment of caches allows keeping the traffic within the ISPs network. The caches are organized in a hierarchy, where caches in the lowest tier are requested first. The request is forwarded to the next tier, if the requested object is not found. Appropriate evaluation methods are required to optimally dimension the caches dependent on the traffic characteristics and the available resources. Additionally methods are necessary that allow performance evaluation of backhaul bandwidth aggregation systems, which further reduce the load on the backhaul.
This thesis analyses CDNs utilizing locally available resources and develops the following evaluations and optimization approaches: Characterization of CDNs and distribution of resources in the Internet, analysis and optimization of hierarchical caching systems with bandwidth constraints and performance evaluation of bandwidth aggregation systems.
N2  - Netzwerke über die Inhalte im Internet verteilt werden, sogenannte „Content Delivery Networks“ (CDNs), sind für den Großteil des Datenverkehrs im Internet verantwortlich. Sie verteilen häufig angefragte Inhalte an Datenzentren und Zwischenspeicher, sogenannte „Caches“, die geographisch über viele Regionen verteilt sind. So erzielen CDNs Einsparungen in der Bandbreite, indem der Pfad von der Quelle des Inhalts zu den Caches entlastet wird. Da die Inhalte näher zu den Endnutzern gebracht werden, verringern CDNs außerdem die Latenz der Verbindung zu den bereitgestellten Diensten.
Neben den Nutzern und Anbietern von Inhalten, die eine hohe Verfügbarkeit von qualitativ hochwertigen Inhalten fordern, sind CDN-Betreiber und Internetdienstanbieter an einem effizienten Betrieb von CDNs interessiert. Um eine effiziente Verteilung der Inhalte zu gewährleisten, erstellen CDN-Betreiber ein Netzwerk von Datenzentren, das global auf unterschiedliche wichtige Standorte verteilt ist. So versuchen CDN-Betreiber die Inhalte entsprechend der regionalen Nachfrage kosteneffizient an den verschiedenen Standorten vorzuhalten. Internetdienstanbieter ermöglichen, durch Bereitstellung von Breitband-anschlüssen, den Transport der Inhalte zu den Endnutzern. Sie versuchen die Last auf ihre Netze und die Kosten für Transitverbindungen gering zu halten.
Durch die steigende Anzahl von mobilen Endgeräten, hochauflösenden Videoinhalten und Displays steigt der Datenverkehr in mobilen Verbindungsnetzwerken stetig an, wodurch sich neue Herausforderungen für CDNs ergeben. Zudem begünstigen neue Dienste, wie mobile Live-Videoübertragungen, das zunehmende Wachstum des mobilen Datenverkehrs. Laut aktueller Prognosen soll der mobile Datenverkehr im Jahr 2018 bereits zu 60% zum Gesamtverkehr des Internets beitragen. Um die erwartete Zunahme des mobilen Datenverkehrs zu kompensieren, wird die nächste Generation der mobilen Netzwerke entworfen, die eine höhere Dichte an Mobilfunkbasisstationen mit höheren Datenraten vorsieht. Es zeichnet sich ab, dass der starke Anstieg der Datenraten und die höhere Anzahl an Basisstationen dazu führen, dass es zu Bandbreitenengpässen in der Anbindung der Zugriffsnetze, dem sogenannten „Backhaul“, kommt.
Um die Last auf den Backhaul zu verringern, sehen verschiedene Ansätze vor, lokale Caches in den Verbindungsknoten zwischen den mobilen Netzen, dem Internet und auf Endgeräten einzurichten. Die lokale Bereitstellung der Inhalte ermöglicht den Datenverkehr innerhalb der Zugriffsnetze zu halten. Die Caches werden hierarchisch angeordnet, wobei die lokalen Caches mit geringer Kapazität, nahe am Nutzer die unterste Hierarchiestufe bilden. Eine Anfrage an einen Inhalt, die in einer Hierarchiestufe nicht bedient werden kann, wird an die nächste Hierarchiestufe weitergeleitet. Es werden Mechanismen benötigt, die die Inhalte optimal auf die lokalen Caches verteilen, um die begrenzten Ressourcen effizient zu nutzen. Die richtige Dimensionierung der Caches abhängig von den Verkehrscharakteristiken und der verfügbaren Ressourcen setzen passende Evaluierungsmethoden voraus. Darüber hinaus werden Bewertungsmechanismen benötigt um zu beurteilen, wie die verfügbare Bandbreite im Backhaul, durch Aggregation der Zugriffsverbindungen, erhöht werden kann.
Diese Doktorarbeit analysiert CDNs unter der Nutzung lokal verfügbarer Ressourcen und erarbeitet die folgenden Auswertungen und Optimierungsmöglichkeiten. Charakterisierung von CDNs und Verteilung der Ressourcen im Internet, Analyse und Optimierung von hierarchischen Caching Systemen unter Berücksichtigung von Bandbreitenbeschränkungen und Leistungsbewertung von Aggregationssystemen zur Bestimmung der verfügbaren Bandbreite durch Aggregation der Zugriffsverbindungen.
T3  - Würzburger Beiträge zur Leistungsbewertung Verteilter Systeme - 02/17 
KW  - CDN-Netzwerk
KW  - Leistungsbewertung
KW  - Content Delivery Network
KW  - Performance Evaluation
Y1  - 2017
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-152769
SN  - 1432-8801
ER  - 
TY  - THES
A1  - Fischbach, Martin Walter
T1  - Enhancing Software Quality of Multimodal Interactive Systems
T1  - Verbesserung der Softwarequalität multimodaler interaktiver Systeme
N2  - Multimodal interfaces (MMIs) are a promising human-computer interaction paradigm.
They are feasible for a wide rang of environments, yet they are especially suited if interactions are spatially and temporally grounded with an environment in which the user is (physically) situated.
Real-time interactive systems (RISs) are technical realizations for situated interaction environments, originating from application areas like virtual reality, mixed reality, human-robot interaction, and computer games.
RISs include various dedicated processing-, simulation-, and rendering subsystems which collectively maintain a real-time simulation of a coherent application state.
They thus fulfil the complex functional requirements of their application areas. Two contradicting principles determine the architecture of RISs: coupling and cohesion.
On the one hand, RIS subsystems commonly use specific data structures for multiple purposes to guarantee performance and rely on close semantic and temporal coupling between each other to maintain consistency.
This coupling is exacerbated if the integration of artificial intelligence (AI) methods is necessary, such as for realizing MMIs.
On the other hand, software qualities like reusability and modifiability call for a decoupling of subsystems and architectural elements with single well-defined purposes, i.e., high cohesion.
Systems predominantly favour performance and consistency over reusability and modifiability to handle this contradiction.
They thus accept low maintainability in general and hindered scientific progress in the long-term.

This thesis presents six semantics-based techniques that extend the established entity-component system (ECS) pattern and pose a solution to this contradiction without sacrificing maintainability: semantic grounding, a semantic entity-component state, grounded actions, semantic queries, code from semantics, and decoupling by semantics. 
The extension solves the ECS pattern's runtime type deficit, improves component granularity, facilitates access to entity properties outside a subsystem's component association, incorporates a concept to semantically describe behavior as complement to the state representation, and enables compatibility even between RISs.
The presented reference implementation Simulator X validates the feasibility of the six techniques and may be (re)used by other researchers due to its availability under an open-source licence.
It includes a repertoire of common multimodal input processing steps that showcase the particular adequacy of the six techniques for such processing.
The repertoire adds up to the integrated multimodal processing framework miPro, making Simulator X a RIS platform with explicit MMI support.
The six semantics-based techniques as well as the reference implementation are validated by four expert reviews, multiple proof of concept prototypes, and two explorative studies. 
Informal insights gathered throughout the design and development supplement this assessment in the form of lessons learned meant to aid future development in the area.
N2  - Multimodale Schnittstellen sind ein vielversprechendes Paradigma der Mensch-Computer-Interaktion. Sie sind in einer Vielzahl von Umgebungen einsetzbar und eignen sich besonders wenn Interaktionen zeitlich und räumlich mit einer Umgebung verankert sind in welcher der Benutzer (physikalisch) situiert ist.
Interaktive Echtzeitsysteme (engl. Real-time Interactive Systems, RIS) sind technische Umsetzungen situierter Interaktionsumgebungen, die vor allem in Anwendungsgebieten wie der virtuellen Realität, der gemischten Realität, der Mensch-Roboter-Interaktion und im Bereich der Computerspiele eingesetzt werden. Interaktive Echtzeitsysteme bestehen aus vielfältigen dedizierten Subsystemen, die zusammen die Echtzeitsimulation eines kohärenten Anwendungszustands aufrecht erhalten und die komplexen funktionalen Anforderungen des Anwendungsgebiets erfüllen. Zwei gegensätzliche Prinzipien bestimmen die Softwarearchitekturen interaktiver Echtzeitsysteme: Kopplung und Kohäsion.
Einerseits verwenden Subsysteme typischerweise spezialisierte Datenstrukturen um Performanzanforderungen gerecht zu werden. Um Konsistenz aufrecht zu erhalten sind sie zudem auf enge zeitliche- und semantische Abhängigkeiten untereinander angewiesen. Diese enge Kopplung wird verstärkt, falls Methoden der künstlichen Intelligenz in das RIS integriert werden müssen, wie es für die Umsetzung multimodaler Schnittstellen der Fall ist. 
Andererseits bedingen Softwarequalitätsmerkmale wie Wiederverwendbarkeit und Modifizierbarkeit die Entkopplung von Subsystemen und Architekturelementen und fordern hohe Kohäsion. 
Bestehende Systeme lösen diesen Konflikt überwiegend zu Gunsten von Performanz und Konsistenz und zu Lasten von Wiederverwendbarkeit und Modifizierbarkeit. Insgesamt wird auf diese Weise geringe Wartbarkeit akzeptiert und auf lange Sicht der wissenschaftliche Fortschritt eingeschränkt.

Diese Arbeit stellt sechs Softwaretechniken auf Basis von Methoden der Wissensrepräsentation vor, welche das etablierte Entity-Component System (ECS) Entwurfsmuster erweitern und eine Lösung des Konflikts darstellen, die die Wartbarkeit nicht missachtet: semantic grounding, semantic entity-component state, grounded actions, semantic queries, code from semantics und decoupling by semantics. 
Diese Erweiterung löst das Introspektionsdefizit des ECS-Musters, verbessert die Granularität von ECS-Komponenten, erleichtert den Zugriff auf Entity-Eigenschaften außerhalb der Subsystem-Komponentenzuordnung, beinhaltet ein Konzept zur einheitlichen Beschreibung von Verhalten als Komplement zur Zustandsrepräsentation und ermöglicht sogar Kompatibilität zwischen interaktiven Echtzeitsystemen.
Die vorgestellte Referenzimplementierung Simulator X weist die technische Machbarkeit der sechs Softwaretechniken nach. Sie kann von anderen Forschern auf Basis einer Open-Source Lizenz (wieder)verwendet werden und beinhaltet ein Repertoire an üblichen Verarbeitungsschritten für multimodalen Eingaben, welche die besondere Eignung der sechs Softwaretechniken für eine solche Eingabeverarbeitung veranschaulichen. Dieses Repertoire bildet zusammen das integrierte multimodale Eingabeverarbeitungs-Framework miPro und macht damit Simulator X zu einem RIS, welches explizit die Umsetzung von multimodalen Schnittstellen unterstützt.
Die sechs Softwaretechniken sowie die Referenzimplementierung sind durch vier Expertengutachten, eine Vielzahl an technischen Demonstrationen sowie durch zwei explorative Studien validiert. Informelle Erkenntnisse, die während Design und Entwicklung gesammelt wurden, ergänzen diese Beurteilung in Form von lessons learned, welche bei künftigen Entwicklungsarbeiten in diesem Gebiet helfen sollen.
KW  - Echtzeitsystem
KW  - Framework <Informatik>
KW  - Ontologie <Wissensverarbeitung>
KW  - Multimodales System
KW  - Intelligent Real-time Interactive System
KW  - Virtual Reality
KW  - Mixed Reality
KW  - Multimodal System
KW  - Software Quality
KW  - Software Architecture
KW  - Multimodal Processing
KW  - Virtuelle Realität
KW  - Software Engineering
Y1  - 2017
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-152723
ER  - 
TY  - THES
A1  - Arnaudov, Theresa Irina
T1  - Anthocyane - Modulation oxidativen Stresses in vivo und in vitro
T1  - Anthocyane - modulation of oxidative stress in vivo and in vitro
N2  - Die menschliche Nahrung enthält antioxidative Stoffe, die den Menschen möglicherweise vor oxidativem Stress und seinen Konsequenzen schützen können. Im Fokus der vorliegenden Arbeit standen Anthocyane, die als vielversprechende antioxidative Pflanzenstoffe in unterschiedlichen Obst- und Gemüsesorten zu finden sind. 	
Im ersten Teil der Arbeit wurden in einem HT-29-Zellkulturmodell die zwei wichtigsten Vertreter der Anthocyanidine, Delphinidin und Cyanidin, untersucht. Es galt zu prüfen, ob beide Pflanzenstoffe in geringen Konzentrationen in humanen Zellen antioxidativ wirken und oxidativen Genomschaden verhindern können. Im Comet-Assay reduzierten sowohl Delphinidin (ab 3,2 µM) als auch Cyanidin (ab 1 µM) signifikant die durch 100 µM Wasserstoffperoxid induzierten DNA-Schäden in den HT-29-Zellen. Im Comet-Assays mit FPG-Enzym wurde deutlich, dass eine Präinkubation mit Cyanidin wirksam die Oxidation der DNA-Basen verringert. Die Auswirkungen auf den Glutathionspiegel wurden mit Hilfe des Glutathion-Recycling-Assays nach Tietze untersucht. Die Präinkubation mit Cyanidin führte hierbei zu keinen signifikanten Veränderungen. Um die Auswirkungen der Anthocyanidine auf die intrazelluläre ROS-Produktion zu beobachten, wurde der fluoreszierenden Farbstoffs DHE verwendet. Sowohl Delphinidin (10 und 15 µM) als auch Cyanidin (10 und 20 µM) senkten signifikant die durch 25 µM Antimycin A angeregte ROS-Produktion.	
Im zweiten Teil der Arbeit wurde ein anthocyanreicher roter Fruchtsaft in einer 10-wöchigen Interventionsstudie am Menschen getestet. Hieran nahmen  sowohl 19 Fibromyalgiepatienten als auch 10 gesunde Probanden teil. Es sollte die Hypothese geprüft werden, dass die konzentrierte und andauernde Einnahme des Saftes messbar oxidative Stressparameter im Blut verändert. Außerdem sollten mögliche Unterschiede im oxidativen Stresslevel zwischen Patienten und gesunden Probanden aufgedeckt werden.  Nach jeder Studienphase erfolgte eine Befragung nach klinischen Symptomen und die Abgabe einer Urin- und Blutprobe in der Schmerzambulanz der Uniklinik Würzburg (2 Wochen Einwaschphase, 4 Wochen Fruchtsaftphase mit je 750 ml Saft täglich, 4 Wochen Auswaschphase). Das ROS-Level wurde mit 2 Methoden in den mononukleären Blutzellen untersucht: In der photometrischen NBT-Messung konnten keine signifikanten Unterschiede zwischen den Gruppen oder Zeitpunkten beobachtet werden. Bei der durchflusszytometrischen Messung mit Hilfe des fluoreszierenden DCF-Farbstoffes lag das ROS-Level der Patientengruppe vor Fruchtsafteinnahme signifikant höher als das der Kontrollgruppe. Zur Messung der antioxidativen Kapazität wurde die Eisen-Reduktionsfähigkeit (FRAP) im Plasma untersucht. In der Patientengruppe zeigte sich eine Steigerung der antioxidativen Kapazität nach Einnahme des Fruchtsaftes. Die Unterschiede zwischen den beiden Gruppen waren gering. Sowohl das Gesamtglutathion als auch die oxidierte und reduzierte Form wurden in den Erythrozyten der Probanden mit dem Glutathion-Recycling-Assay gemessen. Nach der Fruchtsafteinnahme stieg die Konzentration des Gesamtglutathions in der Patientengruppe an. 
Zusammenfassend konnte in dieser Arbeit gezeigt werden, dass Delphinidin und Cyanidin auch in geringen Konzentrationen (1µM - 20µM) einen antioxidativer Effekt in HT-29-Zellen haben und vor oxidativem DNA-Schaden schützen können. Die Ergebnisse der Interventionsstudie unterschieden sich teilweise in den einzelnen Endpunkten. Es war nicht möglich, den Fibromyalgiepatienten ein höheres oxidatives Stresslevel nachzuweisen. Ein Grund für die geringeren Effekte des Fruchtsaftes könnte in der eher geringen Bioverfügbarkeit der Anthocyane liegen. Außerdem könnte die Heterogenität der Fibromyalgieerkrankung genauso wie andere endogene oder exogene Faktoren wie etwa Alter oder Medikamenteneinnahme die teilweise großen interindividuellen Schwankungen der Messergebnisse hinsichtlich der oxidativen Stressparameter bedingen. Klinisch profitierten einige der Fibromyalgiepatienten von der Fruchtsafteinnahme insbesondere hinsichtlich der Reizdarmsymptomatik. Dieses Volksleiden könnte ein interessanter Ansatzpunkt für Folgeuntersuchungen mit einem anthocyanreichen Produkt sein.
N2  - Human diet contains antioxidative components which might be protective against oxidative stress and its consequences. This study concentrates on anthocyanins which are promising antioxidative phytochemicals and can be found in numerous fruits and vegetables.
The first part of this study focused on the two major anthocyanidins, delphinidin and cyanidin, and their effects in vitro (HT-29 cell line). The aim was to investigate whether low concentrations of these anthocyanidins were able to reduce oxidative stress and oxidative DNA damage in this human cell model. The effects on DNA damage and repair were monitored by the comet assay. Delphinidin (3, 2 µM) as well as cyanidin (1 µM) reduced significantly DNA damage induced by 100 µM H2O2. The comet assay extended by the FPG enzyme clarified that cyanidin was able to reduce the number of oxidized DNA bases. The amounts of total and oxidized glutathione measured by the glutathione recycling assay were not significantly influenced by cyanidin. The intracellular ROS concentration was measured by using the fluorescent ROS-indicator DHE. Delphinidin (10 and 15 µM) as well as cyanidin (10 and 20 µM) reduced significantly ROS productions induced by 25 µM antimycin a.
The second part of this thesis was a human intervention study which investigated the effect of an anthocyanin rich fruit juice on patients suffering from fibromyalgia and on a healthy control group. The hypothesis was that the daily intake of 750 ml juice for 4 weeks would change the oxidative stress parameters measured in the blood of the probands. Furthermore, the oxidative stress-level of the fibromyalgia patients should be compared to that of the healthy probands. 19 patients and 10 controls were recruited and were cared for by the pain ambulance of the university hospital of Würzburg. A clinical questionnaire and blood and urine samples were collected after each phase of the study (2 weeks pre-wash phase, 4 weeks fruit juice phase, 4 weeks wash-out phase). The level of ROS was measured by 2 different methods in the fresh mononuclear blood cells. There were no significant differences between groups or time-points in ROS concentration detected in the photometric NBT-Assay. However, the flow cytometric DCF-Assay showed a higher ROS level in patients than in controls before the fruit juice phase. The antioxidative capacity were measured by investigating the Ferric Reducing Abilitiy of Plasma (FRAP). The antioxidative capacity of the patients increased after fruit juice intake. There were no significant differences between both groups. The amount of total, reduced and oxidized glutathione in erythrocytes was detected by the glutathione recycling assay. After fruit juice intake the amount of total glutathione increased in the patient group. The GSH/GSSG quotient, a marker of oxidative stress, were slightly but insignificantly improved in both groups after fruit juice intake. 
In summary the results of this thesis demonstrated that low concentrations of delphinidin or cyanidin (1 µM – 20 µM) have antioxidative effects on HT-29 cells and protect them from oxidative DNA damage. The different endpoints of the fruit juice study showed inconsistent results. There was no clear evidence for a higher oxidative stress level in fibromyalgia patient compared to the control group. One reason for the partially small effects of the red fruit juice could be the low bioavailability of the anthocyanins. The heterogeneity of the fibromyalgia disease as well as other endogenous and exogenous influences such as age or medication may have caused the partially large interindividual differences. However, some of patients gained clinical benefits from drinking the red fruit juice especially regarding the irritable bowel syndrome. It could be interesting to focus on this his common disease in further studies.
KW  - Oxidativer Stress
KW  - Anthocyane
KW  - Fibromyalgie
Y1  - 2017
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-152593
ER  - 
TY  - THES
A1  - Bersi, Heidi
T1  - Etablierung eines 3D in vitro Blutgefäß-/Gewebemodells zur Testung spezifischer Therapeutika zur Leukämiebehandlung
T1  - Establishment of a 3D in vitro blood vessel /tissue model to test specific therapeutic agents to treat leukemia
N2  - In Deutschland erkranken jährlich etwa 500.000 Menschen an Krebs, wovon circa
12.000 die Diagnose „Leukämie“ gestellt bekommen [1]. Unter den Leukämien weist
die akute myeloische Leukämie (AML) die ungünstigste Prognose auf, sodass hier
erheblicher Forschungsbedarf besteht. Zusätzlich schnitten viele potentielle Therapeutika,
die sich in bisherigen präklinischen Testsystemen als vielversprechend erwiesen
haben, in klinischen Studien schlecht ab [8]. Ziel dieser Arbeit war daher die
Etablierung eines 3D in vitro Blutgefäß-/Gewebemodells als verbessertes präklinisches
System zur Testung von Therapeutika, die zur erfolgreichen Behandlung von
Leukämien beitragen sollen.
Das 3D Blutgefäßmodell bestand aus humanen primären Endothelzellen, welche
als Monolayer auf der Serosaseite einer dezellularisierten, porzinen, intestinalen Kollagenmatrix
(SIS-Ser) wuchsen. Nach 14-tägiger Zellkultur wurden dem Versuchsansatz
entsprechend nichtadhärente THP-1 Zellen (AML-M5-Zelllinie) und Tipifarnib
oder entsprechende Kontrolllösungen beziehungsweise bimolekulare Antikörperkonstrukte
mit PBMCs als Effektorzellen hinzupipettiert. Nach 5-tägiger Inkubation
mit Tipifarnib beziehungsweise 24-stündiger Behandlung mit Antikörperkonstrukten
wurde der therapiebedingte Anstieg der Apoptoserate in den malignen THP-1 Zellen
mittels durchflusszytometrischer Analyse der Modellüberstände ermittelt. Zum
Ausschluss verbliebener und durchflusszytometrisch zu analysierender Zellen wurde,
stellvertretend für alle Suspensionszellen, eine Anti-CD13/DAB-Färbung durchgeführt,
welche negativ ausfiel. Mögliche Kollateralschäden am Endothel wurden
mittels histologischen Färbemethoden an Gewebeparaffinschnitten untersucht.
In der Durchflusszytometrie zeigte Tipifarnib sowohl im 2D als auch im 3D Modell
äquivalente, dosisabhängige und antileukämische Auswirkungen auf die THP-1 Zellen.
Bei Applikation der Antikörperkonstrukte ließ lediglich die Kombination beider Hemibodies signifikante Effekte auf die THP-1 Zellen erkennen. Dabei zeigten sich
bei konstanten Konzentrationen der Antikörperkonstrukte im 3D Modell deutlich
höhere Apoptoseraten (58%) als im 2D Modell (38%). Stellt man Vergleiche von
Tipifarnib mit den T-Zell-rekrutierenden Antikörperkonstrukten an, so ließen sich
im 2D Modell ähnliche Apoptoseraten in den THP-1 Zellen erzielen (jeweils 38% bei
Anwendung von 500 nM Tipifarnib). In den 3D Modellen erzielten jedoch die niedriger
konzentrierten Antikörperkonstrukte bei kürzerer Inkubationsdauer eine noch
höhere spezifische Apoptoserate in den THP-1 Zellen (im Mittel 58%) als 500 nM
Tipifarnib (mittlere Apoptoserate 40%). Bezüglich der Nebenwirkungen ließ sich
im 3D Modell nach Applikation von Antikörperkonstrukten kein wesentlicher Einfluss
auf das Endothel erkennen, während Tipifarnib/DMSO als auch die mit DMSO
versetzten Kontrolllösungen zu einer dosisabhänigen Destruktion des ursprünglichen
Endothelzellmonolayers führten. Damit stellt die hier beschriebene, hoch spezifische,
Hemibody-vermittelte Immuntherapie einen vielversprechenden Ansatz für zukünftige
onkologische Therapien dar.
Mithilfe des etablierten humanen 3D in vitro Modells konnte im Vergleich zur
konventionellen Zellkultur eine natürlichere Mikroumgebung für Zellen geschaffen
und die Auswirkungen der Testsubstanzen sowohl auf maligne Zellen, als auch auf
die Gefäßstrukturen untersucht werden.
N2  - In Germany every year about 500,000 people contract cancer whereof about 12,000 have leukemia [1]. Among all types of leukemia, acute myeloid leukemia (AML) has the worst prognosis so that there is an increased need for research. In addition many potential therapeutic agents, which had been very promising in previous preclinical tests, subsequently performed poorly in clinical studies [8]. The aim of this work was to establish a 3D in vitro blood vessel /tissue model as an enhanced preclinical test system for therapeutic agents, which  could  contribute to successful treatment of leukemia.
The 3D blood vessel model consists of human primary endothelial cells growing as a monolayer on the serosa site of a decellularized porcine intestinal collagen matrix (called SIS-Ser). After 14 days in cell culture non-adherent THP-1 cells (AML-M5) and Tipifarnib or control solution, or other  bimolecular antibody constructs and PBMC as effector cells were added to the experimental setting. After 5 days treatment with Tipifarnib or  24 hours with antibody constructs the  therapy related effects on THP-1 cells were observed by flow cytometric analysis of the model  remants. For exclusion of adherent suspension cells on the matrix an anti CD-13/DAB labeling was carried out, which was negative. Damaging effects on endothelial cells were assessed by histological staining of paraffin sections.
In 2D as well as in 3D tipifarnib showed equivalent dose-dependent antileukemic effects on THP-1 by flow cytometry. After application of antibody constructs only the combination of both hemibodies showed significant effects on THP-1. While having constant concentrations in 2D and 3D the antibody constructs resulted in higher apoptotic rate in 3D (58%) than in 2D (38%).
In comparison to tipifarnib, the t-cell recruting antibody constructs resulted in a similar apoptotic rate in THP-1 in 2D (38% when using 500 nM tipifarnib) whereas they had higher specific effects on  THP-1 in 3D  by a shorter incubation period and lower concentrations (58% versus 40% after incubation with 500 nM tipifarnib).
Concerning  side effects, the hemibodies had no significant influence on the endothelial monolayer 
whereas tipifarnib/DMSO and DMSO alone led to damage in a dose-dependent manner.
So highly specific hemibody- mediated immunotherapy shows a promising approach for future cancer treatment.
With this human 3D in vitro model a more natural mico-environment was created for the cells in comparison to conventional cell cultures and it is was possible to investigate the anti-leukemic effects of therapeutic drugs as well as their impact on the endothelial monolayer.
KW  - Tissue Engineering
KW  - Gewebekultur
KW  - Akute myeloische Leukämie
KW  - Antikörper
KW  - Immuntherapie
KW  - 3D in vitro Modell
KW  - Akute myeloische Leukämie
KW  - Tipifarnib
KW  - T-Zell-rekrutierende Antikörperkonstrukte
KW  - 3D in vitro model
KW  - acute myeloid leukemia
KW  - t-cell recruting antibody constructs
Y1  - 2017
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-152506
ER  - 
TY  - THES
A1  - Kuger, Fabian
T1  - Signal Formation Processes in Micromegas Detectors and Quality Control for large size Detector Construction for the ATLAS New Small Wheel
T1  - Signal Entstehungsprozesse in Micromegas Detektoren und Qualitätskontrolle für die Konstruktion großflächiger Detektoren für das ATLAS New Small Wheel
N2  - The Micromegas technology is one of the most successful modern gaseous detector concepts and widely utilized in nuclear and particle physics experiments. Twenty years of R & D rendered the technology sufficiently mature to be selected as precision tracking detector for the New Small Wheel (NSW) upgrade of the ATLAS Muon spectrometer. This will be the first large scale application of Micromegas in one of the major LHC experiments. However, many of the fundamental microscopic processes in these gaseous detectors are still not fully understood and studies on several detector aspects, like the micromesh geometry, have never been addressed systematically.
The studies on signal formation in Micromegas, presented in the first part of this thesis, focuses on the microscopic signal electron loss mechanisms and the amplification processes in electron gas interaction. Based on a detailed model of detector parameter dependencies, these processes are scrutinized in an iterating comparison between exper- imental results, theory prediction of the macroscopic observables and process simulation on the microscopic level. Utilizing the specialized detectors developed in the scope of this thesis as well as refined simulation algorithms, an unprecedented level of accuracy in the description of the microscopic processes is reached, deepening the understanding of the fundamental process in gaseous detectors.
The second part is dedicated to the challenges arising with the large scale Micro- megas production for the ATLAS NSW. A selection of technological choices, partially influenced or determined by the herein presented studies, are discussed alongside a final report on two production related tasks addressing the detectors’ core components: For the industrial production of resistive anode PCBs a detailed quality control (QC) and quality assurance (QA) scheme as well as the therefore required testing tools have been developed. In parallel the study on micromesh parameter optimization and production feasibility resulted in the selection of the proposed mesh by the NSW community and its full scale industrial manufacturing. The successful completion of both tasks were im- portant milestones towards the construction of large size Micromegas detectors clearing the path for NSW series production.
N2  - Die Micromegas Technologie zählt zu den erfolgreichsten Konzepten moderner Gas- detektoren und findet Anwendung in zahlreichen Experimenten der Kern- und Teil- chenphysik. Nach zwanzig Jahren Weiterentwicklung wurde die Micromegas Technologie für hinreichend ausgereift befunden, um als Präzisionsspurdetektor in den New Small Wheels (NSW) des ATLAS Myon Spektrometers verwendet zu werden. Dies stellt den ersten großflächigen Einsatz der Micromegas Technologie in einem LHC Experiment dar. Dennoch blieben einige der grundlegenden Prozesse in Gasdetektoren nach wie vor unzureichend verstanden und ausgewählte Detektoraspekte, wie die Geometrie der Mikrogitter, wurden bisher kaum systematisch untersucht.
Die im ersten Teil dieser Doktorarbeit präsentierten Studien zu Signalenstehungspro- zessen in Micromegas richten sich daher auf die mikroskopischen Mechanismen zum Elek- tronenverlust und die Verstärkungsprozesse in Elektron-Gas-Wechselwirkungen. Diese Prozesse werden auf Basis eines Modells ihrer Abhängigkeiten von den Detektorpara- metern untersucht, wobei stets der Vergleich zwischen experimentell gemessenen Daten, theoretischen Vorhersagen dieser makroskopischen Größen und der Simulation von Pro- zessen auf mikroskopischer Ebene gezogen wird. In Verbindung mit den im Rahmen die- ser Arbeit entwickelten Detektoren und verbesserten Simulationsalgorithmen lieferten diese iterativen Vergleichsstudien ein vertieftes Verständnis der fundamentalen Prozesse in gasgefüllten Detektoren.
Der zweite Teil widmet sich den mit der Konstruktion der großflächigen ATLAS NSW Micromegas Detektoren einhergehenden Herausforderungen und diskutiert Entscheidun- gen bezüglich ausgewählter Technologieoptionen, die teilweise substantiell durch diese Arbeit beeinflusst wurden. Darüber hinaus wird abschließend über zwei Tätigkeitsbe- reiche bezüglich der Produktion zentraler Detektorkomponenten berichtet: Für die in- dustrielle Fertigung der resistiven Anoden-PCBs wurde ein unfangreiches und verlässli- ches Qualitätssicherungs- und Qualitätskontroll-Schema sowie die hierzu notwendigen Messtechniken und -apparaturen entwickelt. Die parallel vorangetriebene Studie zur Optimierung der Parameter des Mikrogitters unter Berücksichtigung der produktions- bedingten Limitationen führte zu der Bestätigung der vorgeschlagenen Spezifikation durch die NSW Kollaboration und der industriellen Fertigung dieses Gewebes. Der er- folgreiche Abschluss beider Projekte waren essenzielle Meilensteine auf dem Weg zur Serienproduktion der NSW Micromegas Detektoren.
KW  - Gasionisationsdetektor
KW  - ATLAS <Teilchendetektor>
KW  - Micromegas
KW  - ATLAS New Small Wheel
KW  - Signal Formation
KW  - Electron Transparency
Y1  - 2017
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-152495
ER  - 
TY  - THES
A1  - Then, Patrick
T1  - Waveguide-based single molecule detection in flow
T1  - Wellenleiter-basierte Einzelmoleküldetektion in Strömungen
N2  - In this work fluorescence-based single molecule detection at low concetration is investigated, with an emphasis on the usage of active transport and waveguides.
Active transport allows to overcome the limits of diffusion-based systems in terms of the lowest detectable threshold of concentration.
The effect of flow in single molecule experiments is investigated and a theoretical model is derived for laminar flow. 
Waveguides on the other hand promise compact detection schemes and show great potential for their possible integration into lab-on-a-chip applications. Their properties in single molecule experiments are analyzed with help of a method based on the reciprocity theorem of electromagnetic theory.
N2  - Diese Arbeit untersucht fluoreszenzbasierte Einzelmoleküldetektion bei niedrigen Konzentrationen, mit einem Fokus auf den Einsatz von aktivem Transport und Wellenleitern.
Aktiver Transport ermöglicht es, Limitierungen von diffusionsbasierten Systemen im Hinblick auf die niedrigste erreichbare Konzentration zu überwinden.
Der Einfluss von Strömungen auf Einzelmolekülexperimente wird untersucht und ein theoretisches Modell für laminare Strömungen hergeleitet.
Wellenleiter hingegen versprechen kompakte Detektorsysteme und zeigen beträchtliches Potential für eine mögliche Integration in lab-on-a-chip Anwendungen. Ihre Eigenschaften in Einzelmolekülexperimenten werden mithilfe einer auf dem Reziprozitätstheorem aus der elektromagnetischen Theorie basierenden Methode analysiert.
KW  - Optik
KW  - physics
KW  - optics
KW  - waveguides
Y1  - 2017
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-140548
ER  - 
TY  - THES
A1  - Leubner, Philipp
T1  - Strain-engineering of the Topological Insulator HgTe
T1  - Kontrolle der Verspannung im topologischen Isolator HgTe
N2  - The subject of this thesis is the control of strain in HgTe thin-film crystals. Such systems are members of the new class of topological insulator materials and therefore of special research interest. A major task was the experimental control of the strain in the HgTe films. This was achieved by a new epitaxial approach and confirmed by cristallographic analysis and magneto-transport measurements.

In this work, strain was induced in thin films by means of coherent epitaxy on substrate crystals. This means that the film adopts the lattice constant of the substrate in the plane of the substrate-epilayer interface. The level of strain is determined by the difference between the strain-free lattice constants of the substrate and epilayer material (the so-called lattice mismatch). The film responds to an in-plane strain with a change of its lattice constant perpendicular to the interface. This relationship is crucial for both the correct interpretation of high resolution X-ray diffraction (HRXRD) measurements, and the precise determination of the band dispersion. The lattice constant of HgTe is smaller than the lattice constant of CdTe. Therefore, strain in HgTe is tensile if it is grown on a CdTe substrate. In principle, compressive strain can be achieved by using an appropriate \(\text{Cd}_{1-x}\text{Zn}_{x}\text{Te}\) substrate. This concept was modified and applied in this work.

Epilayers have been fabricated by molecular-beam epitaxy (MBE). The growth of thick buffer layers of CdTe on GaAs:Si was established as an alternative to commercial CdTe and \(text{Cd}_{0.96}\text{Zn}_{0.04}\text{Te}\) substrates. The growth conditions have been optimized by an analysis of atomic force microscopy and HRXRD studies. HRXRD measurements reveal a power-law increase of the crystal quality with increasing thickness. Residual strain was found in the buffer layers, and was attributed to a combination of finite layer thickness and mismatch of the thermal expansion coefficients of CdTe and GaAs. In order to control the strain in HgTe epilayers, we have developed a new type of substrate with freely adjustable lattice constant.

CdTe-\(\text{Cd}_{0.5}\text{Zn}_{0.5}\text{Te}\) strained-layer-superlattices have been grown by a combination of MBE and atomic-layer epitaxy (ALE), and have been analyzed by HRXRD. ALE of the \(\text{Cd}_{0.5}\text{Zn}_{0.5}\text{Te}\) layer is self-limiting to one monolayer, and the effective lattice constant can be controlled reproducibly and straightforward by adjusting the CdTe layer thickness. The crystal quality has been found to degrade with increasing Zn-fraction. However, the effect is less drastic compared to single layer \(\text{Cd}_{1-x}\text{Zn}_{x}\text{Te}\) solid solutions. HgTe quantum wells (QWs) sandwiched in between CdHgTe barriers have been fabricated in a similar fashion on superlattices and conventional CdTe and \(\text{Cd}_{0.96}\text{Zn}_{0.04}\text{Te}\) substrates. The lower critical thickness of the CdHgTe barrier material grown on superlattice substrates had to be considered regarding the sample design. The electronic properties of the QWs depend on the strain and thickness of the QW. We have determined the QW thickness with an accuracy of \(\pm\)0.5 nm by an analysis of the beating patterns in the thickness fringes of HRXRD measurements and X-ray reflectometry measurements.  We have, for the first time, induced compressive strain in HgTe QWs by an epitaxial technique (i.e. the effective lattice constant of the superlattice is lower compared to the lattice constant of HgTe). The problem of the lattice mismatch between superlattice and barriers has been circumvented by using CdHgTe-ZnHgTe superlattices instead of CdHgTe as a barrier material. Furthermore, the growth of compressively strained HgTe bulk layers (with a thickness of at least 50 nm) was demonstrated as well.

The control of the state of strain adds a new degree of freedom to the design of HgTe epilayers, which has a major influence on the band structure of QWs and bulk layers. Strain in bulk layers lifts the degeneracy of the \(\Gamma_8\) bands at \(\mathbf{k}=0\). Tensile strain opens an energy gap, compressive strain shifts the touching points of the valence- and conduction band to positions in the Brillouin zone with finite \(\mathbf{k}\). Such a situation has been realized for the first time in the course of this work. For QWs in the inverted regime, it is demonstrated that compressive strain can be used to significantly enhance the thermal energy gap of the two-dimensional electron gas (2DEG). In addition, semi-metallic and semiconducting behavior is expected in wide QWs, depending on the state of strain. An examination of the temperature dependence of the subband ordering in QWs revealed that the band gap is only temperature-stable for appropriate sample parameters and temperature regimes. The band inversion is always lifted for sufficiently high temperatures. 

A large number of models investigate the influence of the band gap on the stability of the quantum-spin-Hall (QSH) effect. An enhancement of the stability of QSH edge state conductance is expected for enlarged band gaps. Furthermore, experimental studies on the temperature dependence of the QSH conductance are in contradiction to theoretical predictions. Systematic studies of these aspects have become feasible based on the new flexibility of the sample design. 

Detailed low-temperature magnetotransport studies have been carried out on QWs and bulk layers. For this purpose, devices have been fabricated lithographically, which consist of two Hall-bar geometries with different dimensions. This allows to discriminate between conductance at the plane of the 2DEG and the edge of the sample. The Fermi energy in the 2DEG has been adjusted by means of a top gate electrode. The strain-induced transition from semi-metallic to semiconducting characteristics in wide QWs was shown. The magnitude of the semi-metallic overlap of valence- and conduction band was determined by an analysis of the two-carrier conductance and is in agreement with band structure calculations. The band gap of the semiconducting sample was determined by measurements of the temperature dependence of the conductance at the charge-neutrality point. Agreement with the value expected from theory has been achieved for the first time in this work. The influence of the band gap on the stability of QSH edge state conductance has been investigated on a set of six samples. The band gap of the set spans a range of 10 to 55 meV. The latter value has been achieved in a highly compressively strained QW, has been confirmed by temperature-dependent conductance measurements, and is the highest ever reported in the inverted regime. Studies of the carrier mobility reveal a degradation of the sample quality with increasing Zn-fraction in the superlattice, in agreement with HRXRD observations. The enhanced band gap does not suppress scattering mechanisms in QSH edge channels, but lowers the conductance in the plane of the 2DEG. Hence, edge state conductance is the dominant conducting process even at elevated temperatures. An increase in conductance with increasing temperature has been found, in agreement with reports from other groups. The increase follows a power-law dependency, the underlying physical mechanism remains open. A cause for the lack of an increase of the QSH edge state conductance with increasing energy gap has been discussed. Possibly, the sample remains insulating even at finite carrier densities, due to localization effects. The measurement does not probe the QSH edge state conductance at the situation where the Fermi energy is located in the center of the energy gap, but in the regime of maximized puddle-driven scattering. In a first set of measurements, it has been shown that the QSH edge state conductance can be influenced by hysteretic charging effects of trapped states in the insulating dielectric. A maximized conductance of \(1.6\ \text{e}^2/\text{h}\) was obtained in a \(58\ \mu\text{m}\) edge channel. Finally, measurements on three dimensional samples have been discussed. Recent theoretical works assign compressively strained HgTe bulk layers to the Weyl semi-metal class of materials. Such layers have been synthesized and studied in magnetotransport experiments for the first time. Pronounced quantum-Hall- and Shubnikov-de-Haas features in the Hall- and longitudinal resistance indicate two-dimensional conductance on the sample surface. However, this conductance cannot be assigned definitely to Weyl surface states, due to the inversion of \(\Gamma_6\) and \(\Gamma_8\) bands. If a magnetic field is aligned parallel to the current in the device, a decrease in the longitudinal resistance is observed with increasing magnetic field. This is a signature of the chiral anomaly, which is expected in Weyl semi-metals.
N2  - Die vorliegende Dissertation befasst sich mit der Verspannung in kristallinen HgTe Dünnschichtsystemen. Solche Systeme sind aufgrund ihrer Zugehörigkeit zur Materialklasse der topologischen Isolatoren von besonderem Interesse. Eine wesentliche Aufgabe bestand in der experimentellen Kontrolle der Verspannung der HgTe Schichten. Dies wurde durch ein neues Epitaxieverfahren erreicht. Der Erfolg des Verfahrens konnte durch kristallografische Analysemethoden und Magnetotransportmessungen bestätigt werden. 

Im Rahmen dieser Arbeit wurde Verspannung in dünnen Schichten durch kohärentes Wachstum auf kristallinen Substraten induziert. Kohärentes Wachstum bedeutet hierbei, dass die Schicht unter Beibehaltung der Substratgitterkonstante in der Ebene parallel zu der Substrat-Epischicht-Grenzfläche auf ein Substrat aufgewachsen wird. Die Abweichung der Gitterkonstanten von Substrat und  unverspannter Epischicht (sog. Gitterfehlpassung) bestimmt den Grad der Verspannung. Die Schicht antwortet auf die Verspannung in der Ebene mit einer Änderung der Gitterkonstante senkrecht zur Grenzfläche. Dieser Zusammenhang ist entscheidend sowohl für die korrekte Interpretation von Messungen durch hochauflösende Röntgendiffraktometrie (engl. high resolution X-ray diffraction, HRXRD), als auch für die exakte Bestimmung der Banddispersion. Die Gitterkonstante von HgTe ist kleiner als die von CdTe. Daher ist HgTe tensil verspannt wenn es auf ein CdTe Substrat aufgewachsen wird, es kann aber durch die Verwendung von geeigneten \(\text{Cd}_{1-x}\text{Zn}_{x}\text{Te}\) Substraten prinzipiell auch kompressiv verspannt gewachsen werden. Dieses Konzept wurde in dieser Arbeit modifiziert und angewandt.

Epischichten wurden mittels Molekularstrahlepitaxie (engl. molecular-beam epitaxy, MBE) hergestellt. Als Alternative zu kommerziellen CdTe und \(\text{Cd}_{0.96}\text{Zn}_{0.04}\text{Te}\) Substraten wurde zunächst das epitaktische Wachstum dicker Schichten (sog. Buffer) CdTe auf GaAs:Si Substraten etabliert. Der Parameterraum für optimales Wachstum wurde anhand von Rasterkraftmikroskopie- und HRXRD Studien eingegrenzt. HRXRD Messungen zeigen eine Zunahme der Qualität mit zunehmender Dicke, die einem Potenzgesetz folgt. Im Vergleich zu reinen CdTe Substraten wurde eine Restverspannung im Buffer beobachtet, wobei eine Kombination aus endlicher Schichtdicke und unterschiedlichen thermischen Ausdehnungskoeffizienten von CdTe und GaAs als Ursache ausgemacht wurde. Um die Verspannung in HgTe Epischichten kontrollieren zu können, wurde ein neuer Substrattyp mit frei einstellbarer Gitterkonstante entwickelt. Durch eine Kombination aus MBE und Atomlagenepitaxie (ALE) wurden spezielle \(\text{CdTe}- \text{Cd}_{0.5}\text{Zn}_{0.5}\text{Te}\) Übergitter auf GaAs:Si gewachsen, und wiederum mittels HRXRD analysiert. Die ALE der \(\text{Cd}_{0.5}\text{Zn}_{0.5}\text{Te}\) Schicht ist selbstbegrenzend auf eine Monolage, und die effektive Gitterkonstante des Übergitters konnte durch die Variation der Dicke der CdTe Schicht einfach und reproduzierbar kontrolliert werden. Eine Abnahme der Schichtqualität wurde mit zunehmendem Zinkgehalt beobachtet, der Effekt ist allerdings weniger stark ausgeprägt als in vergleichbaren ternären \(\text{Cd}_{1-x}\text{Zn}_{x}\text{Te}\) Einfachschichten. HgTe Quantentröge (engl. quantum wells, QWs) zwischen CdHgTe Barrieren wurden auf vergleichbare Weise auf Übergittern und konventionellen CdTe bzw. \(\text{Cd}_{0.96}\text{Zn}_{0.04}\text{Te}\) Substraten hergestellt. Dabei ist eine geringere kritische Schichtdicke des CdHgTe Barrierenmaterials auf Übergittersubstraten zu beachten. Neben der Verspannung ist die Trogdicke der zweite entscheidende Parameter für die elektronischen Eigenschaften der Schicht. Sie wurde anhand von Schwebungen in den Schichtdickenoszillationen der HRXRD Messung oder durch Röntgenreflektometrie auf etwa \(\pm\) 0.5 nm genau bestimmt. Es konnte erstmalig mit epitaktischen Mitteln kompressive Verspannung in HgTe QWs induziert werden (d.h. die effektive Gitterkonstante des Übergitters ist kleiner als die des HgTe). Es wurde gezeigt, dass das Problem der Gitterfehlpassung von Übergitter und Barriere durch die Verwendung von CdHgTe-ZnHgTe Übergittern anstelle von CdHgTe als Barrierenmaterial umgangen werden kann, und dass das kompressiv verspannte Wachstum von dickeren Schichten HgTe (sog. Bulk Material, Dicke mindestens 50 nm) ebenfalls möglich ist.

Mit dem Verspannungszustand steht ein neuer Freiheitsgrad in der Fertigung von HgTe Epischichten zur Verfügung. Dieser beeinflusst die elektronische Bandstruktur von QWs und Bulk Schichten entscheidend. Verspannung in Bulk-Material hebt die Energieentartung der \(\Gamma_8\) Bänder bei \(\mathbf{k}=0\) auf. Tensile Verspannung öffnet dabei eine Energielücke, kompressive Verspannung schiebt die Berührpunkte von Valenz- und Leitungsband an Stellen in der Brillouinzone mit \(\mathbf{k}\neq0\). Eine derartige Situation wurde im Rahmen dieser Arbeit erstmals experimentell realisiert. Es wurde weiterhin demonstriert, dass in QWs mit topologisch invertierter Bandreihenfolge die thermische Bandlücke des zweidimensionalen Elektronengases (2DEG) durch kompressive Verspannung signifikant erhöht werden kann. Außerdem wird, je nach Verspannungszustand, halbmetallisches bzw. halbleitendes Verhalten in QWs mit hoher Trogdicke erwartet. Anhand einer Betrachtung der Temperaturabhängigkeit der Subbänder in QWs wurde gezeigt, dass eine temperaturstabile Bandlücke nur bei geeignet gewählten Probenparametern und Temperaturintervallen gegeben ist, und dass die Bandinversion für ausreichend hohe Temperaturen immer aufgehoben wird.

Es existieren zahlreiche Modelle die die Stabilität des Quanten-Spin-Hall (QSH) Randzustandes in Verbindung mit der Bandlücke betrachten. Es wird insbesondere eine Zunahme der Stabilität des QSH Zustandes mit zunehmender Bandlücke erwartet. Außerdem besteht eine Diskrepanz zwischen theoretischen Modellen und experimentellen Daten bezüglich der Temperaturabhängigkeit der QSH-Leitfähigkeit. Diese Zusammenhänge konnten mit der neuen Flexibilität im Probendesign gezielt untersucht werden.

QWs und Bulk Schichten wurden in Tieftemperatur- Magnetotransportmessungen eingehend untersucht. Dazu wurden Proben lithographisch hergestellt, deren Layout aus zwei Hallbar-Strukturen mit verschiedenen Abmessungen besteht. Dies ermöglicht die Unterscheidung zwischen Ladungstransport in der Fläche des 2DEGs, und dem Probenrand. Das Ferminiveau im 2DEG ist über eine Topgate-Elektrode einstellbar. Es wurde der verspannungsinduzierte Übergang von halbmetallischer zu halbleitender Charakteristik in breiten Quantentrögen gezeigt. Eine Analyse des zwei-Ladungsträger-Verhaltens bestätigt die Größe des halbmetallischen Überlapps von Valenz- und Leitungsband aus Bandstrukturberechnungen. Die Bandlücke der halbleitenden Probe wurde anhand der Temperaturabhängigkeit des Leitwertes am ladungsneutralen Punkt bestimmt. Die Übereinstimmung mit dem theoretisch erwarteten Wert wurde in dieser Arbeit zum ersten Mal erzielt. Der Einfluss der Bandlücke auf die Stabilität des QSH Randkanaltransports wurde anhand einer Serie von sechs Proben untersucht. Die Bandlücke wurde dabei von 10 auf 55 meV erhöht. Der letztgenannte Wert wurde in einem hochkompressiv verspannten QW erreicht, in temperaturabhängigen Leitwertsmessungen bestätigt, und stellt den Bestwert im invertierten Regime dar. Untersuchungen der Beweglichkeit der Ladungsträger zeigen, in Übereinstimmung mit HRXRD Messungen, dass die Probenqualität mit zunehmendem Zinkgehalt im Übergitter abnimmt. Die erhöhte Bandlücke verursacht keine effektive Unterdrückung der Rückstreuung der QSH Randkänale, verringert allerdings die Flächenleitung im 2DEG, sodass der Randkanaltransport auch bei höheren Temperaturen den dominanten Transportmechanismus darstellt. In Übereinstimmung mit Arbeiten anderer Gruppen wurde ein Anstieg des Leitwertes mit der Temperatur gefunden. Dieser lässt sich mit einem Potenzgesetz modellieren, seine Ursache blieb aber ungeklärt. Als Ursache für den ausbleibenden Anstieg des QSH Leitwertes mit zunehmender Bandlücke wurde diskutiert, dass die Probe aufgrund von Lokalisationseffekten auch bei endlicher Ladungsträgerdichte noch isolierend ist. Die Messung des QSH Leitwertes erfolgt möglicherweise nicht bei in der Bandlücke zentrierter Fermienergie, sondern im Regime maximaler Inselrückstreuung. In einer ersten Messreihe wurde weiterhin gezeigt, dass der QSH Leitwert durch hysteretische Umladungseffekte von Störstellen im Isolatormaterial beeinflusst werden kann. Dadurch wurde ein maximaler Leitwert von \(1.6\ \text{e}^2/\text{h}\) in einem \(58\mu\text{m}\) Randkanal erreicht. Abschließend wurden noch Messungen an dreidimensionalen Systemen diskutiert. Neue theoretische Studien ordnen kompressiv verspannte Bulk HgTe Schichten der Materialklasse der Weyl-Halbmetalle zu. Im Rahmen dieser Arbeit wurden zum ersten Mal derartige Schichten gewachsen und in Magnetotransportmessungen studiert.  Ausgeprägte Quanten-Hall- und Shubnikov-de-Haas Signaturen im Hall- und Längswiderstand sind ein klares Indiz für zweidimensionalen Transport an der Probenoberfläche. Dieser lässt sich aufgrund der \(\Gamma_6\)-\(\Gamma_8\) Bandinversion in HgTe allerdings nicht eindeutig den Weyl-Oberflächenzuständen zuordnen. Orientiert man ein Magnetfeld parallel zum Probenstrom, so wird eine Abnahme des Längswiderstandes mit zunehmendem Magnetfeld beobachtet. Dies ist eine Signatur der chiralen Anomalie, die in Weyl Halbmetallen erwartet wird.
KW  - Quecksilbertellurid
KW  - Dünnschichttechnik
KW  - Deformation
KW  - Topologischer Isolator
KW  - HRXRD
KW  - low-temperature magnetotransport
KW  - band structure
KW  - Molekularstrahlepitaxie
KW  - Halbleiterphysik
Y1  - 2017
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-152446
ER  - 
TY  - THES
A1  - Rossi, Angela Francesca
T1  - Development of functionalized electrospun fibers as biomimetic artificial basement membranes
T1  - Entwicklung funktionalisierter elektrogesponnener Fasern als biomimetische künstliche Basalmembranen
N2  - The basement membrane separates the epithelium from the stroma of any given barrier tissue and is essential in regulating cellular behavior, as mechanical barrier and as structural support. It further plays an important role for new tissue formation, homeostasis, and pathological processes, such as diabetes or cancer. Breakdown of the basement membrane is believed to be essential for tumor invasion and metastasization. Since the basement membrane is crucial for many body functions, the development of artificial basement membranes is indispensable for the ultimate formation of engineered functional tissue, however, challenging due to their complex structure. 
Electrospinning enables the production of fibers in the nano- or microscale range with morphological similarities to the randomly orientated collagen and elastic fibers in the basement membrane. However, electrospun fibers often lack the functional similarity to guide cells and maintain tissue-specific functions. Hence, their possible applications as matrix structure for tissue engineering are limited. 
Herein, the potential of polyester meshes, modified with six armed star-shaped pre-polymers and cell-adhesion-mediating peptides, was evaluated to act as functional isotropic and bipolar artificial basement membranes. Thereby, the meshes were shown to be biocompatible and stable including under dynamic conditions, and the degradation profile to correlate with the rate of new tissue formation. The different peptide sequences did not influence the morphology and integrity of the fibers. The modified membranes exhibited protein-repellent properties over 12 months, indicating the long-term stability of the cross-linked star-polymer surfaces.
Cell culture experiments with primary fibroblasts and a human keratinocyte cell line (HaCaT) revealed that cell adhesion and growth strongly depends on the peptide sequences and their combinations employed. HaCaT cells grew to confluence on membranes modified with a combination of laminin/collagen type IV derived binding sequences and with a combination of fibronectin/laminin/collagen type IV derived peptide sequences. Fibroblasts strongly adhered to the fibronectin derived binding sequence and to membranes containing a combination of fibronectin/laminin/collagen type IV derived peptide sequences. The adhesion and growth of fibroblasts and HaCaT cells were significantly reduced on membranes modified with laminin, as well as collagen IV derived peptide sequences. HaCaT cells and fibroblasts barely adhered onto meshes without peptide sequences. 
Co-culture experiments at the air-liquid interface with fibroblasts and HaCaT cells confirmed the possibility of creating biocompatible, biofunctional and biomimetic isotropic and bipolar basement membranes, based on the functionalized fibers. HaCaT cells grew in several layers, differentiating towards the surface and expressing cytokeratin 10 in the suprabasal and cytokeratin 14 in the basal layers. Migration of fibroblasts into the electrospun membrane was shown by vimentin staining. Moreover, specific staining against laminin type V, collagen type I, III, IV and fibronectin illustrated that cells started to remodel the electrospun membrane and produced new extracellular matrix proteins following the adhesion to the synthetic surface structures. 
The culturing of primary human skin keratinocytes proved to be difficult on electrospun fibers. Cells attached to the membrane, but failed to form a multilayered, well-stratified, and keratinized epidermal layer. Changing the fiber composition and fixation methods did not promote tissue development. Further investigations of the membrane demonstrated the tremendous influence of the pore size of the membrane on epithelial formation. Furthermore, primary keratinocytes reacted more sensitive to pH changes in the medium than HaCaT cells did.
Since primary keratinocytes did not adequately develop on the functionalized meshes, polycarbonate membranes were used instead of electrospun meshes to establish oral mucosa models. The tissue-engineered models represented important features of native human oral mucosa. They consisted of a multilayered epithelium with stratum basale, stratum spinosum, stratum granulosum, and stratum corneum. The models formed a physical barrier and the expression of characteristic cell markers was comparable with that in native human oral mucosa. The results from the ET-50 assay and the irritation study reflected the reproducibility of the tissue equivalents. 
Altogether, electrospinning enables the production of fibers with structural similarity to the basement membrane. Incorporating extracellular matrix components to mimic the functional composition offers a safe and promising way to modify the fibers so that they can be used for different tissue engineering applications. The resultant biomimetic membranes that can be functionalized with binding sequences derived from widely varying proteins can be used as a toolbox to study the influence of isotropic and bipolar basement membranes on tissue formation and matrix remodeling systematically, with regards to the biochemical composition and the influence and importance of mono- and co-culture. The oral mucosa models may be useful for toxicity and permeation studies, to monitor the irritation potential of oral health care products and biomaterials or as a disease model.
N2  - Die Basalmembran trennt das Epithel vom Stroma eines jeden Wandgewebes und ist entscheidend bei der Regulierung des Zellverhaltens, als mechanische Barriere, und als strukturelle Unterstützung. Darüber hinaus spielt sie eine wichtige Rolle sowohl bei der Neubildung von Gewebe und der Homöostase, als auch bei pathologischen Prozessen, wie Diabetes mellitus oder Krebs. Es wird angenommen, dass die Überquerung der Basalmembran eine entscheidende Rolle bei der Tumorinvasion und Metastasierung spielt. Wegen der großen Bedeutung der Membran für eine Vielzahl an Körperfunktionen, ist die Entwicklung von strukturierten und funktionalen künstlichen Basalmembranen für den Aufbau von im Labor entwickeltem funktionalem Gewebe unerlässlich; nichtsdestotrotz stellt  die Herstellung aufgrund der komplexen Struktur eine Herausforderung dar. 
Das elektrostatische Verspinnen ermöglicht es, Fasern im Nano  oder Mikrometer Maßstab mit morphologischen Ähnlichkeiten zu den zufällig orientierten Kollagen  und elastischen Fasern in der Basalmembran herzustellen. Allerdings fehlt den elektrogesponnenen Fasern häufig die funktionale Ähnlichkeit um die Zellbewegung innerhalb des Gewebes zu regulieren und gewebespezifische Funktionen aufrecht zu erhalten. Daher sind ihre Anwendungsmöglichkeiten als Membranen für das Tissue Engineering begrenzt.
In dieser Arbeit wurde das Potential eines Polyestergerüsts beurteilt, das mit einem sechsarmigen sternförmigen Additiv und Zelladhäsion vermittelnden Peptiden modifiziert worden war, als isotrope und bipolare künstliche Basalmembran. Zunächst wurden die Materialeigenschaften der Faservliese untersucht. Dabei konnte gezeigt werden, dass die Vliese biokompatibel, und auch unter dynamischen Bedingungen stabil sind. Zudem korrelierte der Abbau der Vliese mit dem Aufbau von neuem Gewebe. Die Modifizierung der Faseroberfläche mit Peptidsequenzen beeinflusste nicht die Morphologie und die Integrität der Fasern. Die funktionalisierten Gerüste zeigten proteinabweisende Eigenschaften über 12 Monate, was die langfristige Stabilität der quervernetzten Stern Polymer Oberflächen bestätigte. 
Zellkulturversuche mit primären Fibroblasten und einer humanen Keratinozyten Zelllinie (HaCaT) ergaben, dass die Zelladhäsion und das Wachstum stark von den Peptidsequenzen und deren Kombinationen abhängig sind. HaCaT Zellen wuchsen zur Konfluenz auf Vliesen, die mit einer Kombination aus Laminin/Kollagen Typ IV stammenden Peptidsequenzen und mit einer Kombination aus Fibronektin/Laminin/Kollagen Typ IV stammenden Peptidsequenzen funktionalisiert worden waren. Fibroblasten dagegen adhärierten und proliferierten stark auf Vliesen, die mit Fibronektin, und einer Kombination aus Fibronektin/Laminin/Kollagen Typ IV stammenden Bindungssequenzen modifiziert worden waren. Die Adhäsion und das Wachstum von Fibroblasten und HaCaT Zellen waren dagegen auf mit Laminin sowie mit Kollagen Typ IV funktionalisierten Membranen deutlich geringer. Fibroblasten und HaCaT Zellen adhärierten kaum auf Vliesen ohne Peptidsequenzen. 
Ko Kultur Versuche an der Luft Flüssigkeits Grenzfläche mit Fibroblasten und HaCaT Zellen bestätigten, dass es möglich ist, basierend auf funktionalisierten Fasern, biokompatible, biofunktionale und biomimetische isotrope und anisotrope Basalmembranen aufzubauen. HaCaT Zellen wuchsen mehrschichtig, differenzierten und polarisierten, dies wurde belegt durch den Nachweis von Zytokeratin 14 in den basalen und Zytokeratin 10 in den oberen Schichten des Epithels. Die Vimentin Färbung zeigte, dass die Fibroblasten in das Vlies einwandern. Durch spezifische Färbung von Laminin V, Kollagen I, III, IV und Fibronektin konnte gezeigt werden, dass die Zellen beginnen das Vlies umzubauen und extrazelluläre Matrix Proteine zu produzieren. 
Die Kultivierung von primären Keratinozyten, sowohl aus der humanen Haut als auch aus der humanen Mundschleimhaut, erwies sich als komplex auf elektrogesponnenen Fasern. Die Zellen adhärierten auf der Membran, bildeten aber weder mit noch ohne Fibroblasten ein mehrschichtiges, verhorntes Epithel aus. Die Anpassung der Faserzusammensetzung und der Fixierungsmethoden begünstigte die Entwicklung des Epithels nicht. Weiterführende experimentelle Studien belegten, dass der Porendurchmesser des Vlieses eine wichtige Rolle für die Entwicklung des Epithels spielt und dass primäre Keratinozyten stärker auf pH Veränderungen reagieren als HaCaT Zellen. 
Da die funktionalisierten Fasern sich nicht als geeignete Struktur für primäre Keratinozyten erwiesen, wurden Polycarbonat Membranen anstelle von elektrogesponnenen Strukturen als Träger für den Aufbau von Mundschleimhautmodellen verwendet. Die Modelle zeigten wichtige Eigenschaften der nativen Mundschleimhaut. Es bildete sich ein mehrschichtiges, polarisiertes Epithel aus basalen Zellen, einer Stachelzellschicht, Körnerzellschicht und Hornschicht. Die Modelle entwickelten eine physikalische Barriere und exprimierten Zellmarker ähnlich der nativen Mundschleimhaut. Die Ergebnisse des ET 50 Assays und der Irritationsstudie legten dar, dass die Modelle reproduzierbar hergestellt werden können.
Das elektrostatische Spinnen ermöglicht es, fibrilläre Strukturen, die der Basalmembran sehr ähnlich sind, herzustellen. Die Funktionalisierung der Fasern mit Zelladhäsionssignalen stellt eine vielversprechende Möglichkeit dar, diese Fasern so zu modifizieren, dass sie als Basalmembranen für verschiedene Anwendungen des Tissue Engineerings geeignet sind. Die biomimetischen Membranen können mit Bindungssequenzen von sehr unterschiedlichen Proteinen modifiziert werden. Darüber hinaus können sie genutzt werden, den Einfluss von isotropen und anisotropen Basalmembranen auf die Gewebebildung und den Matrixumbau systematisch in Bezug auf die biochemische Zusammensetzung und den Einfluss sowie die Bedeutung von Mono  und Ko Kultur zu untersuchen. Die Mundschleimhautmodelle können für toxikologische Untersuchungen, Permeationsstudien, sowie als Krankheitsmodelle eingesetzt werden. Außerdem können sie verwendet werden, um das Irritationspotenzial von Mundhygieneprodukten und Biomaterialien einzuschätzen.
KW  - Tissue Engineering
KW  - Basalmembran
KW  - Skin
KW  - Basement membrane
KW  - Bipolar
Y1  - 2017
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-137618
N1  - die Online-Version weicht insofern von der gedruckten Fassung ab als im Appendix die Arbeitsanweisungen aus dem Labor fehlen (diese dürfen nicht im WWW veröffentllicht sein)
ER  - 
TY  - THES
A1  - Flemming, Johannes
T1  - Der Einfluss von Erythropoetin auf die neuronale Differenzierung von murinen, induzierten pan neuralen Progenitorzellen
T1  - The impact of erythropoietin on the neural differentiation from murin, induced pan neural progenitor cells
N2  - Die Forschung mit induzierten pluripotenten Stammzellen (ipS) wurde in den letzten Jahren ein wichtiger Bestandteil der Stammzellforschung. Bisher sind nur wenige Möglichkeiten bekannt, wie man die unspezifische Proliferation der aus ipS differenzierten pan neuralen Progenitorzellen kontrollieren kann. Um dies weiter zu untersuchen, wurden murine induzierte Stammzellen, die mit den 4 Faktoren Oct4, Klf4, Sox2 und c-Myc reprogrammiert wurden, untersucht.
In diversen Forschungsreihen konnte zudem gezeigt werden, dass Erythropoetin (EPO) einen Einfluss auf das Zellüberleben, die Proliferation und die Differenzierung neuronaler Zellen hat. Ob dieser Einfluss auch bei induzierten pan neuralen pluripotenten Progenitorzellen zu beobachten ist, wird in dieser Arbeit untersucht.
Anhand eines Zellviabilitätsversuchs (MTT-Assay) wurde untersucht, ob die Stoffwechselaktivität durch EPO (0,1U/ml, 1 U/ml und 10 U/ml) im Vergleich zur Kontrollgruppe gesteigert werden kann. Dabei zeigte sich eine deutliche Zunahme nach 24 Stunden bei 1 und 10 U/ml EPO. Der Einfluss von EPO auf die Proliferation der Zellen wurde an Neurosphären unter Einsatz  verschiedener EPO-Konzentrationen (0,1U/ml, 1U/ml und 10U/ml) sowie ohne EPO (Kontrollgruppe) untersucht.  Dabei zeigte sich eine Reduzierung der Sphärenanzahl mit einem Durchmesser von >100µm bei zunehmender EPO-Konzentration. Im Gegensatz hierzu stieg die Anzahl der Sphären mit einem Durchmesser von 50-100µm. Die neuronale Differenzierung wurde durch den Zellfortsatz-Versuch mit Tuj1 positiven Zellfortsätzen in einer Monolayer-Kultur beobachtet. Dabei zeigte sich unter EPO eine Zunahme der Zellen mit einem Fortsatz. Ebenso wurde eine Durchflusszytometrie zum Nachweis der Proliferationshemmung durch EPO durchgeführt. Dazu wurden die Zellen mit CFSE markiert und mit einer EPO- oder Kontrolllösung versetzt. Dabei zeigte sich bei zunehmender EPO-Konzentration eine deutliche Zunahme der CFSE-Konzentration nach 48 und 72 Stunden. Der Nachweis, dass die Zellen auf EPO reagieren, wurde durch einen Western Blot erbracht. Dieser zeigte, dass die verwendeten 4F induzierte pan neurale Progenitorzellen (4F ipNP-Zellen) einen funktionellen EPO-Rezeptor besitzen, dessen Expression durch EPO deutlich gesteigert werden kann.
Es konnte gezeigt werden, dass EPO die Proliferation der Zellen vermindert, gleichzeitig aber auch die Zellviabilität und die Zelldifferenzierung erhöht. Diese Ergebnisse sind jedoch von vielen Faktoren abhängig, sodass noch einiges auf diesem Gebiet zu erforschen bleibt.
N2  - In the last years induced stem cells have become an important part of the stem cell research. Until now there are just few possibilities known of how to control the unspecific proliferation of differentiated pan neural progenitor cells. For further research induced murine stem cells which have been reprogramed with the 4 factors oct4, klf4, sox2 and c-myc were used. Other research showed that Erythropoetin (EPO) has an impact on cell survival, proliferation and differentiation of neuronal cells. This thesis analyzes if EPO also shows these effects on induced pan neural progenitor cells.
The cell viability has been analyzed via an MTT-assay. The results showed an increase of activity of the cell metabolism after 24 hours with 1 and 10U/ml EPO compared to a placebo group. The impact of EPO on the proliferation of cells has been analyzed on neurosphere cultures. Therefore groups of neurophere cultures treated with different EPO concentrations (0,1U/ml, 1U/ml and 10U/ml) were compared to a placebo group. The results showed a reduction of  neurospheres with a diameter from >100µm when the EPO concentration was increased. On the contrary the number of neurospheres with a diameter from 50-100µm increased. The neuronal differentiation has been analyzed with a Tuj1 positive cell process assay in a monolayer culture. The number of cells with one process increased in the EPO group compared to the placebo group. Additionally a FACS was used to proof the proliferation inhibition of EPO. Therefore the cells were marked with CFSE and added to a placebo or EPO (1U/ml and 3U/ml) solution. A significant rise of CFSE concentration with an increasing EPO concentration after 48 and 72 hours could be shown. A western blot further showed the impact of EPO on the cells: It was shown that the used 4 factor induced pan neural progenitor cells (4F ipnp-cells) possess a functional EPO receptor whose expression can be raised through EPO.
It was shown that EPO reduces the proliferation, but increases the cell viability and cell proliferation. These results are dependent on many factors. Therefore more research is needed.
KW  - induzierte Stammzellen
KW  - induced stem cells
KW  - Erythropoetin
KW  - neuronale Differenzierung
KW  - Proliferation
KW  - erythropoietin
KW  - neuonal differentiation
KW  - proliferation
Y1  - 2017
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-151268
ER  - 
TY  - THES
A1  - Sonnenberg, Christoph
T1  - Analyzing Technology-Enhanced Learning Processes: What Can Process Mining Techniques Contribute to the Evaluation of Instructional Support?
T1  - Eine Analyse technologieunterstützter Lernprozesse: Welchen Beitrag kann Process Mining für die Bewertung instruktionaler Hilfe leisten?
N2  - The current dissertation addresses the analysis of technology-enhanced learning processes by using Process Mining techniques. For this purpose, students’ coded think-aloud data served as the measurement of the learning process, in order to assess the potential of this analysis method for evaluating the impact of instructional support.

The increasing use of digital media in higher education and further educational sectors enables new potentials. However, it also poses new challenges to students, especially regarding the self-regulation of their learning process. To help students with optimally making progress towards their learning goals, instructional support is provided during learning. Besides the use of questionnaires and tests for the assessment of learning, researchers make use increasingly of process data to evaluate the effects of provided support. The analysis of observed behavioral traces while learning (e.g., log files, eye movements, verbal reports) allows detailed insights into the student’s activities as well as the impact of interventions on the learning process. However, new analytical challenges emerge, especially when going beyond the analysis of pure frequencies of observed events. For example, the question how to deal with temporal dynamics and sequences of learning activities arises. Against this background, the current dissertation concentrates on the application of Process Mining techniques for the detailed analysis of learning processes. In particular, the focus is on the additional value of this approach in comparison to a frequency-based analysis, and therefore on the potential of Process Mining for the evaluation of instructional support.

An extensive laboratory study with 70 university students, which was conducted to investigate the impact of a support measure, served as the basis for pursuing the research agenda of this dissertation. Metacognitive prompts supported students in the experimental group (n = 35) during a 40-minute hypermedia learning session; whereas the control group (n = 35) received no support. Approximately three weeks later, all students participated in another learning session; however, this time all students learned without any help. The participants were instructed to verbalize their learning activities concurrently while learning. In the three analyses of this dissertation, the coded think aloud data were examined in detail by using frequency-based methods as well as Process Mining techniques.
The first analysis addressed the comparison of the learning activities between the experimental and control groups during the first learning session. This study concentrated on the research questions whether metacognitive prompting increases the number of metacognitive learning activities, whether a higher number of these learning activities corresponds with learning outcome (mediation), and which differences regarding the sequential structure of learning activities can be revealed. The second analysis investigated the impact of the individual prompts as well as the conditions of their effectiveness on the micro level. In addition to Process Mining, we used a data mining approach to compare the findings of both analysis methods. More specifically, we classified the prompts by their effectiveness, and we examined the learning activities preceding and following the presentation of instructional support. Finally, the third analysis considered the long-term effects of metacognitive prompting on the learning process during another learning session without support. It was the key objective of this study to examine which fostered learning activities and process patterns remained stable during the second learning session.

Overall, all three analyses indicated the additional value of Process Mining in comparison to a frequency-based analysis. Especially when conceptualizing the learning process as a dynamic sequence of multiple activities, Process Mining allows identifying regulatory loops and crucial routing points of the process. These findings might contribute to optimizing intervention strategies. However, before drawing conclusions for the design of instructional support based on the revealed process patterns, additional analyses need to investigate the generalizability of results. Moreover, the application of Process Mining remains challenging because guidelines for analytical decisions and parameter settings in technology-enhanced learning context are currently missing. Therefore, future studies need to examine further the potential of Process Mining as well as related analysis methods to provide researchers with concrete recommendations for use. Nevertheless, the application of Process Mining techniques can already contribute to advance the understanding of the impact of instructional support through the use of fine-grained process data.
N2  - Die vorliegende Dissertation beschäftigt sich mit der Analyse technologieunterstützter Lernprozesse unter Verwendung von Process Mining Methoden. Dabei werden kodierte Protokolle des lauten Denkens als Prozessmaß genutzt, um eine Bewertung des Potentials dieses Analyseansatzes für die Evaluation der Effekte instruktionaler Hilfe vornehmen zu können.

Die zunehmende Verbreitung digitaler Medien in der Hochschulbildung und weiteren Ausbildungssektoren schafft neue Potentiale, allerdings auch neue Anforderungen an den Lerner, insbesondere an die Regulation seines Lernprozesses. Um ihn dabei zu unterstützen seinen Lernfortschritt optimal zu gestalten, wird ihm während des Lernens instruktionale Hilfe angeboten. Neben der Evaluation mittels Fragebögen und Testverfahren wird die Wirksamkeit der angebotenen Unterstützung zunehmend durch Prozessdaten bewertet. Die Analyse von beobachteten Verhaltensspuren während des Lernens (z.B. Logfiles, Blickbewegungen, Verbalprotokolle) ermöglicht einen detaillierten Einblick in die Lernhandlungen und die Folgen von Unterstützungsmaßnahmen. Allerdings stellen sich auch eine Reihe von neuen analytischen Herausforderungen, wie der Umgang mit zeitlichen Dynamiken und Sequenzen von Lernhandlungen, insbesondere wenn man über Häufigkeitsanalysen der beobachteten Ereignisse hinausgehen möchte. Vor diesem Hintergrund beschäftigt sich die vorliegende Arbeit mit der Anwendung von Process Mining Methoden zur detaillierten Betrachtung von Lernprozessen. Insbesondere der Mehrwert dieses Ansatzes gegenüber einer reinen Häufigkeitsanalyse und somit die Potentiale von Process Mining für die Evaluation von Fördermaßen sollen herausgestellt werden.

Als Grundlage für die Bearbeitung der Fragestellung diente eine umfangreiche Laborstudie mit 70 Universitätsstudierenden, die durchgeführt wurde um die Effekte einer instruktionalen Fördermaßnahme zu prüfen. Die Probanden der Experimentalgruppe (n = 35) erhielten in einer 40-minütigen Hypermedia-Lernsitzung eine Förderung durch metakognitive Prompts, während die Kontrollgruppe (n = 35) ohne Hilfe lernte. In einer weiteren Lernsitzung drei Wochen später bearbeiteten alle Teilnehmer eine weitere Lerneinheit, diesmal ohne Unterstützung für alle Probanden. Während des Lernens wurden alle Teilnehmer instruiert, ihre Lernhandlungen kontinuierlich zu verbalisieren. Die kodierten Verbalprotokolle wurden in den drei Analysen dieser Dissertation detailliert mit Häufigkeits- und Process Mining Analysen untersucht.
Die erste Analyse konzentrierte sich auf den Vergleich der Lernhandlungen der Experimental- und Kontrollgruppe während der ersten Sitzung. Es wurde den Fragen nachgegangen, ob metakognitive Prompts die Lerner dazu anregen mehr metakognitive Lernhandlungen auszuführen, ob eine höhere Anzahl dieser Lernhandlungen mit dem Lernerfolg zusammenhängt (Mediation) und welche Unterschiede sich in den Abfolgen der Lernhandlungen finden lassen. In der zweiten Analyse wurden die Effekte der einzelnen Prompts sowie die Bedingungen für ihre Wirksamkeit auf einer sehr detaillierten Ebene betrachtet. Zusätzlich zu Process Mining wurde auch eine Data Mining Methode eingesetzt, um deren Befunde zu vergleichen. Im Detail fanden eine Klassifikation der Prompts anhand ihrer Effektivität und eine Untersuchung der kodierten Lernaktivitäten vor und nach der Präsentation instruktionaler Hilfe statt. Schließlich untersuchte die dritte Analyse die langfristigen Effekte metakognitiver Prompts auf den Lernprozess in einer weiteren Lernsitzung ohne Unterstützung. Hier stand die Frage im Mittelpunkt, welche geförderten Lernaktivitäten und Prozessmuster während der zweiten Lernsitzung stabil blieben.

Insgesamt belegen die Ergebnisse aller drei durchgeführten Analysen den Mehrwert von Process Mining im Vergleich zu reinen häufigkeitsbasierten Analysemethoden. Insbesondere unter Betrachtung des Lernprozesses als dynamische Abfolge von mehreren Lernhandlungen, ermöglicht Process Mining die Identifikation von Regulationsschleifen und zentralen Verzweigungen des Prozesses. Diese Befunde könnten zur Optimierung von Interventionen verwendet werden. Bevor aus den aufgedeckten Prozessmustern Schlussfolgerungen für die Gestaltung instruktionaler Hilfe gezogen werden können, müssen allerdings weitere Analysen erst noch die Generalisierbarkeit der Befunde belegen. Darüber hinaus bleibt die Anwendung von Process Mining herausfordernd, da derzeit keine Richtlinien für analytische Entscheidungen und Parametereinstellungen für technologieunterstützte Lernkontexte vorhanden sind. Darum müssen in Zukunft weitere Studien das Potential von Process Mining und verwandten Analysemethoden betrachten, um Forschern konkrete Anwendungsempfehlungen zur Verfügung stellen zu können. Generell kann Process Mining aber bereits jetzt dazu beitragen, das Verständnis der Auswirkungen instruktionaler Hilfe auf der Prozessebene voran zu treiben.
KW  - Selbstgesteuertes Lernen
KW  - Prozessanalyse
KW  - Process Mining
KW  - Metacognitive Prompting
KW  - Instructional Support
KW  - Technology-Enhanced Learning
KW  - Self-Regulated Learning
KW  - Metakognition
KW  - Lautes Denken
Y1  - 2017
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-152354
ER  - 
TY  - THES
A1  - Bialas, David
T1  - Exciton Coupling in Homo- and Heterostacks of Merocyanine and Perylene Bisimide Dyes
T1  - Exzitonenkopplung in Homo- und Hererostapel von Merocyanin- und Perylenbisimidfarbstoffen
N2  - In the present thesis it could be demonstrated that strong exciton coupling does not only occur between same type of chromophores but also between chromophores with different excited state energies. The coupling significantly influences the optical absorption properties of the heterostacks comprising merocyanine and perylene bisimide dyes, respectively, and is an indication for coherent energy transfer between the chromophores. In addition, bis(merocyanine)-C60 conjugates have been synthesized, which self-assemble in non-polar solvents resulting in well-defined supramolecular p/n-heterojunctions in solution. These model systems enabled femtosecond transient absorption studies on the photoinduced electron transfer process, which is a key step for the formation of charge carriers in organic solar cells.
N2  - In der vorliegenden Doktorarbeit konnte gezeigt werden, dass eine starke Exzitonenkopplung nicht nur zwischen gleichen Chromophoren, sondern auch zwischen Chromophoren mit unterschiedlichen Energien der angeregten Zustände möglich ist. Diese beeinflusst maßgeblich die Absorptionsspektren der Heterostapel bestehend aus Merocyanin- bzw. Perylenbisimidfarbstoffen und deutet außerdem auf einen kohärenten Energientransfer zwischen den Chromophoren hin. Weiterhin wurden Bis(merocyanin)-C60-Konjugate synthetisiert, die in unpolaren Lösungsmitteln selbst assemblieren und auf diese Weise wohldefinierte supramolekulare p/n-Heterogrenzflächen gebildet werden. An diesen wurde mithilfe von femtosekundenaufgelöster transienter Absorptionsspektroskopie der photoinduzierte Elektronentransfer untersucht, was ein wichtiger Schritt bei der Erzeugung von Ladungsträgern in organischen Solarzellen darstellt.
KW  - Exziton
KW  - Supramolekulare Chemie
KW  - Perylenderivate
KW  - Exciton Coupling
KW  - Heteroaggregates
KW  - Supramolecular Chemistry
KW  - Merocyanine
KW  - Aggregat <Chemie>
KW  - Exzitonenkopplung
KW  - Heteroaggregate
Y1  - 2017
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-152418
ER  - 
TY  - THES
A1  - Pausch, Jonas Franz
T1  - Präferentielle Lokalisation von Makrophagen im räumlichen Umfeld von Ranvier'schen Schnürringen - Morphologische Analysen zur räumlichen Verteilung von Makrophagen in Mausmodellen für erbliche Neuropathien
T1  - Preferential localisation of macrophages near nodes of Ranvier - morpholocgical analyses in mose models for ihertited peripheral neuropathie
N2  - Die Charcot-Marie-Tooth Typ 1 Erkrankungen sind eine genetisch heterogene Gruppe, aktuell nicht kurativ therapierbarer, erblicher Neuropathien des Peripheren Nervensystems. Klinische Manifestationen reichen von Sensibilitäts-störungen, verminderten Muskeleigenreflexen, sowie fortschreitenden Lähmungen, bis hin zu Muskelatrophie und bedeuten für die betroffenen Patienten eine starke Einschränkung der Lebensqualität. Anhand früherer Studien wurde Makrophagen, als Teil des angeborenen Immunsystems, eine entscheidende Rolle in der Pathogenese dreier CMT1-Unterformen zugeschrieben. Abgesehen von den morphologischen Manifestationen der demyelinisierenden CMT1-Erkrankungen, wie simultanes Auftreten von Dedifferenzierung, sowie Hypo-, und Demyelinisierung erkrankter Schwann-Zellen, sind pathologische Veränderungen der Domänengliederung der Ranvier’schen Schnürringe betroffener Nervenfasern ebenfalls von der Aktivierung pathogener Makrophagen abhängig. 
Auf der Basis verschiedener veröffentlichter Studien, welche sowohl demyelinisierende Erkrankungen des ZNS, aber auch primär durch axonale Schäden gekennzeichnete Erkrankungen des PNS beinhalten, besteht ein möglicher räumlicher Zusammenhang zwischen Architekturstörungen der RS und aktivierten pathogenen Mikrogliazellen bzw. Makrophagen. 
In dieser Studie konnte, anhand morphologischer Analysen von peripherem Nervengewebe, in Wt-Mäusen erstmals eine unerwartete präferentielle Lokalisation von Makrophagen im räumlichen Umfeld von RS beobachtet werden. Hierbei scheint, trotz des Fehlens einer direkten Zell-Zell-Interaktion zwischen Makrophagen und RS, vor allem im Hinblick auf die ebenfalls im räumlichen Umfeld von RS nachweisbare EZM und Fibroblasten, eine funktionelle Relevanz der assoziierten Makrophagen für die Aufrechterhaltung der Domänengliederung bzw. elektrophysiologischen Eigenschaften myelinisierter peripherer Nervenfasern denkbar.
Im Gegensatz dazu wurde trotz der signifikanten Zunahme der Makrophagenanzahlen in den drei untersuchten CMT1-Mausmodellen keine erhöhte räumliche Assoziation mit den RS der mutierten Schwann-Zellen beobachtet. Vielmehr konnten anhand des Vergleiches mit wildtypischen Kontrollmäusen signifikant erniedrigte Assoziationsraten beider Strukturen in den CMT1-Modelltieren festgestellt werden. Folglich scheint die von der Einwanderung und Aktivierung pathogener Makrophagen abhängige Störung der Domänengliederung der RS der mutierten Schwann-Zellen, nicht durch eine direkte Interaktion bzw. räumliche Assoziation von Makrophagen mit RS ausgelöst zu werden.
N2  - The Charcot-Marie-Tooth neuropathies are a heterogenous group of inherited neuropathies oft he peripheral nervous system currenly incurable. Clinical symptoms vary from sensory loss, reduced tendon reflexes, muscular atrophy to progressive disability. According to different studies macrophages, as a part oft he innate immune system, play a crucial role in the pathogenesis of three different CMT-1 subtypes. Apart from morphological changes like dedifferentiation as well as hypo- and demyelination of diseased Schwann-cells, pathological alterations of nodes of Ranvier are also driven by activated marophages.

As already described for demyelinating disoders oft he CNS, as well as neruodegenerative disorders oft he PNS, we investigated the spatial association of macrophages with diseased nodes of Ranvier.

According to morphological analysis of peripheral nerve tissue this study is the first to describe an unexpected preferential spatial localization of macrophages near nodes of Ranvier in healthy nerves. Despite direct cell-cell interactions macrohages might play a functional role regarding the turnover of ECM and fibroblasts surrounding nodes of Ranvier, as well as the maintenance oft he architecture and electrophysiological features of peripheral nerve fibers.
KW  - Makrophagen
KW  - Erbliche Neuropathien
KW  - Charcot-Marie-Tooth
KW  - Ranvier'sche Schnürringe
KW  - CMT
KW  - Ranvier'sche Schnürringe
Y1  - 2017
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-143801
ER  - 
TY  - THES
A1  - Zhi, Yingjun
T1  - Immunhistochemische Analyse der Antikörper PAT-SM6 und PAT-LM1 auf Kolonkarzinomen und deren Metastasen
T1  - Immunohistochemical analysis of the antibodies PAT-SM6 and PAT-LM1 of colon cancer and the metastases
N2  - Das kolorektale Karzinom stellt die dritthäufigste Tumorerkrankung weltweit dar. Die Risikofaktoren sind vielseitig und werden in exogene und endogene Faktoren eingeteilt. Eine wichtige Präventionsmaßnahme von Kolonkarzinom ist die komplette endoskopische Koloskopie, die ab dem 55. Lebensjahr empfohlen wird. Der Goldstandard zur Behandlung von Kolonkarzinom ist nach wie vor die chirurgische Tumorresektion mit mikroskopisch nachgewiesener Tumorfreiheit. Eine chirurgische Sanierung der Fernmetastasen, welche am häufigsten in der Leber vorkommen, ist bei betroffenen Patienten anzustreben. Eine adjuvante Chemotherapie wird je nach UICC-Stadium des Tumors  durchgeführt. Im Gegensatz zur Behandlung einiger maligner Tumorerkrankungen ist der Einsatz von Antikörpern noch kein fester Bestandteil der Therapie von Kolonkarzinomen. 
In dieser Arbeit wurde Untersuchungsmaterial von 41 Patienten mit Kolonkarzinom, die am Universitätsklinikum Würzburg in den Jahren 1997 bis 2012 behandelt wurden,  analysiert.  Dabei wurden Paraffinschnitte vom Primärtumor, regionalen Lymphknotenmetastasen und Lebermetastasen der einzelnen Patienten mit 2 verschiedenen monoklonalen IgM-Antikörpern, PAT-SM6 und PAT-LM1, gefärbt und mikroskopisch untersucht. Der Antikörper PAT-SM6 wurde aus einem an einem Magenkarzinom erkrankten Patienten isoliert und bindet an eine Isotyp-Form des 'Glucose-Regulated' Protein (GRP)-78PAT-SM6. Als Zielstruktur des PAT-LM1 Antikörpers wurde eine tumorspezifische Form von NONO (Non-POU domain-containing octamer-binding protein) identifiziert (NONOPAT-LM1). Für beide Rezeptor-Isoformen wurde nachgewiesen, dass sie nur auf malignen epithelialen Zellen, nicht aber auf gesunden Zellen exprimiert werden. Anhand dieser Arbeit konnte gezeigt werden, dass PAT-SM6 die Tumorzellen der Lebermetastasen stärker anfärbte als Zellen des Primärtumors. Für die PAT-LM1 Antikörperfärbung wurde ein ähnliches Resultat erzielt. In Bezug auf das Lebensalter der Patienten wiesen die Tumorzellen von älteren Patienten (ab dem 65. Lebensjahr) eine stärkere Antikörperbindung durch PAT-SM6 und PAT-LM1 auf. Interessant war auch die Feststellung, dass die Tumorzellen der Lebermetastasen von verstorbenen Patienten durch PAT-LM1 stärker gefärbt waren als die von zum Untersuchungszeitpunkt noch lebenden Patienten. Die Bindungsunterschiede zwischen PAT-SM6 und PAT-LM1 könnten neue diagnostische und therapeutische Möglichkeiten bei Kolonkarzinomen bieten und somit zukünftig eine individuelle Tumortherapie ermöglichen.
N2  - Colorectal carcinoma is one of the most frequently malignant tumor disease worldwide. Two antibodies, PAT-SM6 and PAT-LM1 were used on primary tumor of colon cancer and metastases for the immunohistochemical analyses. It could been shown that both antibodies had a strong affinity to metastases and the tumorcells of older patients.
KW  - PAT-SM6
KW  - PAT-LM1
KW  - Kolonkarzinom
Y1  - 2017
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-150456
ER  - 
TY  - THES
A1  - Quast, Jan-Henrik
T1  - Influence of Hot Carriers on Spin Diffusion in Gallium Arsenide
T1  - Über den Einfluss heißer Ladungsträger auf Spindiffusion in Galliumarsenid
N2  - Since the late 20th century, spintroncis has become a very active field of research [ŽFS04]. The prospect of spin based information technology, featuring strongly decreased energy consumption and possibly quantum-computation capabilities, has fueled this interest. Standard materials, like bulk gallium arsenide (GaAs), have experienced new attention in this context by exhibiting extraordinarily long lifetimes for nonequilibrium spin information, which is an important requirement for efficient spin based information storage and transfer. Another important factor is the lengthscale over which spin information can be transported in a given material and the role of external influences. Both aspects have been studied experimentally with innovative optical methods since the late 1990s by the groups of D. D. AWSHALOM and S. A. CROOKER et al. [KA99, CS05, CFL+05]. Although the pioneering experimental approaches presented by these authors led to a variety of insights into spin propagation, some questions were raised as well. Most prominently, the classical Einstein relation, which connects the mobility and diffusivity of a given particle species, seemed to be violated for electron spins in a bulk semiconductor. In essence, nonequilibrium spins appeared to move (diffuse) faster than the electrons that actually carry the spin. However, this contradiction was masked by the fact, that the material of interest was n-type GaAs with a doping concentration directly at the transition between metallic and insulating behavior (MIT). In this regime, the electron mobility is difficult to determine experimentally. Consequently, it was not a priori obvious that the spin diffusion rates determined by the newly introduced optical methods were in contradiction with established electrical transport data.

However, in an attempt to extend the available data of optical spin microscopy, another issue surfaced, concerning the mathematical drift-diffusion model that has been commonly used to evaluate lateral spin density measurements. Upon close investigation, this model appears to have a limited range of applicability, due to systematic discrepancies with the experimental data (chapter 4). These deviations are noticeable in original publications as well, and it is shown in the present work that they originate from the local heating of electrons in the process of optical spin pumping. Based on insights gained during the second half of the 20th century, it is recapitulated why conduction electrons are easily overheated at cryogenic temperatures. The main reason is the poor thermal coupling between electrons and the crystal lattice (chapter 3). Experiments in the present work showed that a significant thermal gradient exists in the conduction band under local optical excitation of electron–hole pairs. This information was used to develop a better mathematical model of spin diffusion, which allowed to derive the diffusivity of the undisturbed system, due to an effective consideration of electron overheating. In this way, spin diffusivities of n-GaAs were obtained as a function of temperature and doping density in the most interesting regime of the metal–insulator-transition.

The experiments presented in this work were performed on a series of n-type bulk GaAs samples, which comprised the transition between metallic conductivity and electrical insulation at low temperatures. Local electron temperature gradients were measured by a hyperspectral photoluminescence imaging technique with subsequent evaluation of the electron–acceptor (e,A$^0$) line shape. The local density of nonequilibrium conduction electron spins was deduced from scanning magneto-optic Kerr effect microscopy. Numerical evaluations were performed using the finite elements method in combination with a least-squares fitting procedure.

Chapter 1 provides an introduction to historical and recent research in the field of spintronics, as far as it is relevant for the understanding of the present work. Chapter 2 summarizes related physical concepts and experimental methods. Here, the main topics are semiconductor optics, relaxation of hot conduction electrons, and the dynamics of nonequilibrium electron spins in semiconductors.

Chapter 3 discusses optical heating effects due to local laser excitation of electron–hole pairs. Experimental evaluations of the acceptor-bound-exciton triplet lines led to the conclusion that the crystal lattice is usually not overheated even at high excitation densities. Here, the heat is efficiently dissipated to the bath, due to the good thermal conductivity of the lattice. Furthermore, the heating of the lattice is inherently limited by the weak heat transfer from the electron system, which on the other hand is also the reason why conduction electrons are easily overheated at temperatures below ≈ 30 K. Spatio-spectral imaging of the electron–acceptor-luminescence line shape allowed to trace the thermal gradient within the conduction band under focused laser excitation. A heat-diffusion model was formulated, which reproduces the experimental electron-temperature trend nicely for low-doped GaAs samples of n- and p-type. For high-doped n-type GaAs samples, it could be shown that the lateral electron-temperature profile is well approximated by a Gaussian. This facilitated easy integration of hot electron influence into the mathematical model of spin diffusion.

Chapter 4 deals with magneto-optical imaging of optically induced nonequilibrium conduction-electron spins in n-GaAs close to the MIT. First, the spectral dependence of the magneto-optic Kerr effect was examined in the vicinity of the fundamental band gap. Despite the marked differences among the investigated samples, the spectral shape of the Kerr rotation could be described in terms of a simple Lorentz-oscillator model in all cases. Based on this model, the linearity of the Kerr effect with respect to a nonequilibrium spin polarization is demonstrated, which is decisively important for further quantitative evaluations.

Furthermore, chapter 4 presents an experimental survey of spin relaxation in n-GaAs at the MIT. Here, the dependence of the spin relaxation time on bath temperature and doping density was deduced from Hanle-MOKE measurements. While all observed trends agree with established literature, the presented results extend the current portfolio by adding a coherent set of data.

Finally, diffusion of optically generated nonequilibrium conduction-electron spins was investigated by scanning MOKE microscopy. First, it is demonstrated that the standard diffusion model is inapplicable for data evaluation in certain situations. A systematic survey of the residual deviations between this model and the experimental data revealed that this situation unfortunately persisted in published works. Moreover, the temperature trend of the residual deviations suggests a close connection to the local overheating of conduction electrons. Consequently, a modified diffusion model was developed and evaluated, in order to compensate for the optical heating effect. From this model, much more reliable results were obtained, as compared to the standard diffusion model. Therefore, it was shown conclusively that the commonly reported anomalously large spin diffusivities were at least in parts caused by overheated conduction electrons.

In addition to these new insights some experimental and technological enhancements were realized in the course of this work. First, the optical resolution of scanning MOKE microscopy was improved by implementing a novel scanning mechanism, which allows the application of a larger aperture objective than in the usual scheme. Secondly, imaging photoluminescence spectroscopy was employed for spatially resolved electron-temperature measurements. Here, two different implementations were developed: One for lattice-temperature measurements by acceptor–bound exciton luminescence and a second for conduction-electron temperature measurements via the analysis of the electron–acceptor luminescence line shape.

It is shown in the present work that the originally stated anomalously high spin diffusivities were caused to a large extent by unwanted optical heating of the electron system. Although an efficient method was found to compensate for the influence of electron heating, it became also evident that the classical Einstein relation was nonetheless violated under the given experimental conditions. In this case however, it could be shown that this discrepancy did not originate from an experimental artifact, but was instead a manifestation of the fermionic nature of conduction electrons.
N2  - Seit dem späten 20. Jahrhundert hat sich die sogenannte Spintronik zu einem sehr aktiven Forschungsgebiet entwickelt [ŽFS04]. Die Aussichten auf eine Spin-basierte Informationsverarbeitung mit stark reduziertem Energieverbrauch und eventuell möglichen Quantenrechenfähigkeiten hat das Forschungsinteresse erheblich angeheizt. Standard-Halbleiter-Materialien wie Galliumarsenid (GaAs) erfuhren in diesem Zusammenhang neue Aufmerksamkeit auf Grund von außergewöhnlich langen Lebensdauern für Nichtgleichgewichts-Spins, welche eine wichtige Voraussetzung für eine effiziente Spin-basierte Speicherung und Übertragung von Informationen darstellt. Weitere wichtige Faktoren sind die Distanz über die Spin-Information in einem gegebenen Material transportiert werden kann sowie die Rolle von äußeren Einflüssen. Beide Aspekte wurden experimentell mit innovativen optischen Methoden seit den späten 1990er Jahren durch die Gruppen von D. D. AWSHALOM und S. A. CROOKER untersucht [KA99, CS05, CFL+05]. Obwohl diese zukunftsweisenden experimentellen Ansätze zu einer Vielzahl von Einsichten in die Ausbreitung und Dynamik von Nichtgleichgewichts-Spins führten, wurden auch einige Fragen aufgeworfen. Am deutlichsten fiel auf, dass die Einsteinsche Beziehung zwischen Mobilität und Diffusivität für Elektronenspins in einem Volumenhalbleiter verletzt zu sein scheint. Stark vereinfacht gesagt, scheinen Nichtgleichgewichts-Spins schneller zu diffundieren als sich die dazugehörigen Elektronen bewegen können. Dieser Widerspruch könnte allerdings auch daher stammen, dass das hier untersuchte Material n-Typ GaAs mit Dotier-Konzentrationen direkt am Metall-Isolator-Übergang war. In diesem Bereich ist die korrekte experimentelle Bestimmung der Elektronenbeweglichkeit aus praktischen Gründen schwierig. Folglich konnte nicht von vornherein der Schluss gezogen werden, dass die mit den neuen optischen Methoden bestimmten Spindiffusionsraten tatsächlich im Widerspruch zu etablierten elektrischen Transportdaten standen. Es gab somit keinen unmittelbaren Grund, die quantitativen Ergebnisse in Frage zu stellen.

Bei dem Versuch, die Datenlage zur optischen Spin-Mikroskopie an GaAs systematisch zu erweitern, hat sich allerdings gezeigt, dass die mathematisch-numerische Drift-Diffusions-Analyse, die gemeinhin verwendet wurde um laterale Spindichte-Messungen auszuwerten, grundlegende Probleme aufweist. Eine genaue Analyse der Thematik hat ergeben, dass das verwendete Modell bei sehr tiefen Temperaturen nur bedingt anwendbar ist (Kapitel 4). Dies äußert sich zum Beispiel in den oben erwähnten Publikationen bereits durch deutlich sichtbare Abweichungen zwischen dem Modell und den experimentellen Daten. In der vorliegenden Arbeit wird gezeigt, dass diese Diskrepanzen durch eine lokale Überhitzung der Leitungsband-Elektronen hervorgerufen wird, wie sie bei optischen Band-Band-Anregungen kaum zu vermeiden ist. Mit Hilfe von Erkenntnissen aus der zweiten Hälfte des 20. Jahrhunderts wird rekapituliert, warum Leitungselektronen bei kryogenen Temperaturen durch optische Anregung extrem leicht überhitzt werden. Der Grund dafür ist die schlechte thermische Kopplung zwischen den Elektronen und dem Kristallgitter (Kapitel 3). Außerdem wird experimentell direkt gezeigt, dass unter lokaler optischer Anregung von Elektron–Loch-Paaren deutliche thermische Gradienten im Leitungsband entstehen. Die daraus gewonnenen Informationen werden anschließend verwendet, um das mathematische Diffusionsmodell für die Auswertung optischer Spin-Mikroskopie-Daten zu verbessern. Dies ermöglichte schließlich, die Diffusion von Nichtgleichgewichts-Spins im Leitungsband über einen weiten Temperatur- und Dotierdichtebereich am Metall-Isolator-Übergang zu untersuchen (Kapitel 4.4). Die in dieser Arbeit vorgestellten Experimente wurden an einer Reihe von n-Typ Volumen-GaAs Proben mit Dotierdichten zwischen 7 × 10$^15$cm$^−3$ und 7 × 10$^16$cm$^−3$ bei Badtemperaturen zwischen 5K und 40K durchgeführt. Die lokale Elektronentemperatur wurde mit Hilfe verschiedener bildgebender Methoden vermessen, die auf der Photolumineszenz-Messung des Elektron–Akzeptor-Übergangs (e, A$^0$) basieren. Ortsaufgelöste Spindichte-Messungen wurden mit Hilfe der abrasternden magneto-optischen Kerr-Mikroskopie vorgenommen. Die numerische Auswertung basiert größtenteils auf der Finite-Elemente-Methode in Kombination mit der iterativen Anpassung der Modelle durch die Minimierung der quadratischen Abweichung. Die Arbeit ist wie folgt strukturiert.

Die Einleitung in Kapitel 1 fasst einige zurückliegende Forschungsergebnisse und Erkenntnisse zusammen, die für das Verständnis der vorliegenden Arbeit relevant sind. In Kapitel 2 werden anschließend grundlegende physikalische Konzepte erläutert, die für die nachfolgenden Erörterungen von Bedeutung sind. Insbesondere werden hier die Themen Halbleiter-Optik, Relaxation heißer Leitungselektronen und die dynamischen Eigenschaften von Nichtgleichgewichts-Elektronenspins in Halbleitern sowie die dazugehörigen experimentellen Methoden und Techniken diskutiert.

Kapitel 3 thematisiert die Heizwirkung, die sich bei lokaler optischer Anregung von Elektron–Loch-Paaren ergibt. Experimentelle Untersuchungen der Photolumineszenz von Akzeptor-gebundenen Exzitonen führen zu dem Schluss, dass das Kristallgitter in der Regel nicht signifikant überhitzt wird. Dies gilt auch bei relativ hohen Anregungsdichten, da die eingetragene Wärme auf Grund der guten Wärmeleitfähigkeit des Gitters effizient im Kristall verteilt und zum Wärmebad abgeführt wird. Des Weiteren wird der Wärmeeintrag ins Gitter durch die schlechte thermische Kopplung der Elektronen zum Gitter beschränkt. Dies ist zugleich auch der Grund, warum die Leitungsband-Elektronen bei Temperaturen unterhalb von ca. 30K sehr leicht überhitzen können. Die räumlich-spektrale Abbildung der Photolumineszenz des Elektron–Akzeptor-Übergangs erlaubt es hier, den räumlichen Temperaturverlauf innerhalb des Leitungsbandes unter fokussierter Laseranregung sichtbar zu machen. Ein Wärmetransport-Modell wird formuliert, das bei niedrig dotierten GaAs Proben den experimentellen Verlauf der Elektronentemperatur gut wiedergibt. Bei hochdotierten Proben kann der räumliche Temperaturverlauf allerdings auch sehr gut durch eine Gauß-Kurve beschrieben werden. Diese Näherung hat den praktischen Vorteil, dass sie sich auf handhabbare Weise mit dem mathematisch Modell zur Beschreibung der Spindiffusion verbinden lässt.

Kapitel 4 befasst sich mit magneto-optischer Bildgebung von optisch induzierten Nichtgleichgewichts-Leitungselektronen-Spins in n-Typ GaAs am Metall-Isolator-Übergang. Zuerst wird die spektrale Abhängigkeit des magneto-optischen Kerr-Effekts in der spektralen Umgebung der Fundamentalbandlücke untersucht. Es wird gezeigt, dass trotz der deutlichen Unterschiede zwischen den untersuchten Proben die spektrale Form in allen Fällen sehr gut mit einem einfachen Lorentz-Oszillator-Modell angenähert werden kann. Basierend auf diesem Modell wird die Linearität des Kerr-Effekts in Bezug auf den Grad der Spinpolarisation untersucht, was für eine quantitative Auswertungen von entscheidender Bedeutung ist.

Des Weiteren wird in Kapitel 4 eine umfangreiche experimentelle Untersuchung von Spin-Relaxationszeiten in n-Typ GaAs am Metall-Isolator-Übergang vorgestellt. Dabei wurde die Abhängigkeit der Spinrelaxationszeit von der Badtemperatur und der Dotierungsdichte mit Hilfe von Hanle-MOKE Messungen ermittelt. Alle beobachteten Trends stimmen gut mit publizierten Daten überein, erweitern jedoch die vorhandene Datenlage erstmals um einen zusammenhängenden Datensatz, der einen großen Temperatur- und Dotierdichtebereich abdeckt.

Zu guter Letzt wird die Diffusion von optisch erzeugten Nichtgleichgewichts-Leitungselektronen-Spins durch abrasternde MOKE-Mikroskopie untersucht. Hier wird erstmals gezeigt, dass das Standard-Diffusions-Modell in bestimmten Situationen nicht zur Auswertung verwendet werden kann. Eine systematische Übersicht über die Abweichungen zwischen diesem Modell und den experimentellen Daten zeigt, dass dies leider in einigen der oben erwähnten Veröffentlichungen der Fall ist. Des Weiteren deutet die Temperaturabhängigkeit der Abweichungen auf einen engen Zusammenhang zur lokalen Überhitzung der Leitungselektronen hin. Basierend darauf wird ein modifiziertes Diffusionsmodell vorgestellt, bei dem die Auswirkung der Elektronenüberhitzung berücksichtigt wird. Dieses Modell erweist sich als sehr viel zuverlässiger für die Ermittlung von Spindiffusionsraten, welche dadurch erstmals systematisch für einen großen Temperatur- und Dotierbereich erfasst werden konnten. Dies ist ein starkes Indiz dafür, dass die häufig beobachteten ungewöhnlich hohen Spindiffusionsraten zumindest teilweise auf die Überhitzung der Leitungselektronen zurückzuführen sind.

Zusätzlich zu diesen neuen Erkenntnissen wurden im Zuge dieser Arbeit einige experimentelle und technologische Optimierungen entwickelt und realisiert. Zunächst wurde die optische Auflösung der Raster-MOKE-Mikroskopie durch die Implementierung einer neuen Raster-Methode verbessert. Des Weiteren wurden zwei verschiedene Arten der bildgebenden Photolumineszenz-Spektroskopie implementiert und optimiert, um ortsaufgelöste Messungen der Elektronen- und Gittertemperatur durchzuführen.

In der vorliegenden Arbeit wird gezeigt, dass die oftmals angegeben sehr hohen Spindiffusionsraten zu einem großen Teil durch die Überhitzung des Elektronensystems verursacht werden. Obwohl eine effiziente Methode gefunden wurde, den Einfluss dieser Überhitzung mathematisch zu berücksichtigen, ist es dennoch offensichtlich, dass die klassische Einstein-Beziehung unter den gegebenen Versuchsbedingungen nicht immer erfüllt war. In diesem Fall kann jedoch argumentiert werden, dass die Ursache hierfür kein experimentelles Artefakt war, sondern eine Manifestation der fermionischen Natur der Leitungsbandelektronen.
KW  - Galliumarsenid
KW  - Heißes Elektron
KW  - Spindiffusion
KW  - Spintronik
KW  - spindiffusion
KW  - Semiconductor
KW  - Hot electron
KW  - Optische Spektroskopie
KW  - Spintronics
KW  - Diffusion
Y1  - 2017
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-147611
ER  - 
TY  - INPR
A1  - Arrowsmith, Merle
A1  - Böhnke, Julian
A1  - Braunschweig, Holger
A1  - Deißenberger, Andrea
A1  - Dewhurst, Rian
A1  - Ewing, William
A1  - Hörl, Christian
A1  - Mies, Jan
A1  - Muessig, Jonas
T1  - Simple Solution-Phase Syntheses of Tetrahalodiboranes(4) and their Labile Dimethylsulfide Adducts
T2  - Chemical Communications
N2  - Convenient, solution-phase syntheses of tetrahalodiboranes(4) B\(_2\)F\(_4\), B\(_2\)Cl\(_4\) and B\(_2\)I\(_4\) are presented herein from common precursor B\(_2\)Br\(_4\). In addition, the dimethylsulfide adducts B\(_2\)Cl\(_4\)(SMe\(_2\))\(_2\) and B\(_2\)Br\(_4\)(SMe\(_2\))\(_2\) are conveniently prepared in one-step syntheses from the commercially-available starting material B\(_2\)(NMe\(_2\))\(_4\). The results provide simple access to the full range of tetrahalodiboranes(4) for the exploration of their untapped synthetic potential.
KW  - Boron
KW  - Diboranes
KW  - Tetrafluorodiborane
Y1  - 2017
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-149438
N1  - This is the pre-peer reviewed version of the following article: Chemical Communications, 2017,53, 8265-8267, which has been published in final form at doi:10.1039/C7CC03148C.
VL  - 53
ER  - 
TY  - THES
A1  - Rietzler [geb. Mathies], Antonia Theresa
T1  - Modulation des Arbeitsgedächtnisses durch transkranielle Gleichstromstimulation - eine Untersuchung mittels funktioneller Nah-Infrarot-Spektroskopie
T1  - Modulation of working memory using transcranial direct current stimulation - a study using near-infrared spectroscopy
N2  - Die Transkranielle Gleichstromstimulation (tDCS) stellt ein Verfahren zur nicht-invasiven und schmerzfreien Stimulation des Gehirns dar. Ziel dabei ist es die kortikale Erregbarkeit zu modulieren, indem das Ruhemembranpotenzial der Nervenzellen verschoben wird. Anodale tDCS führt dabei zu einer Depolarisierung des Membranpotenzials und somit zur Zunahme der neuronalen Aktivität. Kathodale tDCS hat durch die Hyperpolarisierung des Membranpotenzials eine Abnahme der neuronalen Aktivität zur Folge. Durch den exzitatorischen Effekt nach anodaler Stimulation und den inhibitorischen Effekt nach kathodaler Stimulation stellt die tDCS eine vielversprechende Option in der Therapie neurologischer oder neuropsychiatrischer Erkrankungen dar.
In vorliegender Studie sollten die Auswirkungen der transkraniellen Gleichstromstimulation über dem linken dorsolateralen präfrontalen Kortex (DLPFC) auf Arbeitsgedächtnisprozesse untersucht werden. Die Effekte der tDCS wurden an 56 gesunden Versuchspersonen getestet, die randomisiert drei Stimulationsgruppen zugeordnet wurden (anodale, kathodale und Sham-Stimulation). Stimuliert wurde mit 2 mA bei einer Elektrodengröße von 35 cm². Stimulationsort war dabei der linke DLPFC, die Referenzelektrode wurde über dem linken Mastoid platziert. Während der Stimulation führten die Versuchspersonen eine modifizierte N-Back-Aufgabe mit drei Bedingungen (0-Back, 1-Back und 2-Back) aus, um die Funktion des Arbeitsgedächtnisses hinsichtlich des Verhaltens erfassen zu können. Die Auswirkungen der tDCS auf die neuronale Aktivität wurden mittels funktioneller Nah-Infrarot-Spektroskopie (fNIRS) gemessen.
Auf neuronaler Ebene erwarteten wir eine Zunahme der kortikalen Aktivität nach anodaler Stimulation innerhalb des linken DLPFC und gegenteilige Effekte nach kathodaler Stimulation. In vorliegender Untersuchung konnte lediglich eine Tendenz zu dieser Annahme beobachtet werden, eindeutige Signifikanzen blieben jedoch aus. Bei Betrachtung verschiedener Regions of Interest (ROIs) konnten nur signifikante Unterschiede zwischen der anodal und der kathodal stimulierten Gruppe nachgewiesen werden, was dafür spricht, dass die Auswirkungen der tDCS zwar in die intendierte Richtung gehen, die Effekte aber nicht stark genug sind, um auch signifikante Unterschiede zur Kontrollgruppe nachweisen zu können. Somit müssen wir davon ausgehen, dass sich die Neurone des DLPFC nur schwach durch die transkranielle Stimulation beeinflussen lassen.
Desweiteren wurden die Verhaltensdaten während der N-Back-Aufgabe untersucht. Angenommen wurde eine Verbesserung der Arbeitsgedächtnisleistung durch anodale Stimulation und eine Verschlechterung durch kathodale Stimulation. Hier zeigte sich allerdings, dass sich unsere drei Stimulationsgruppen weder in der Anzahl der Fehler, noch in der Anzahl der richtigen Antworten, der Anzahl der verpassten Antworten oder in der mittleren Reaktionszeit signifikant voneinander unterscheiden. Dies lässt darauf schließen, dass die Stimulation des linken DLPFC keinen Einfluss auf das Verhalten während der Durchführung der Arbeitsgedächtnisaufgabe hat und somit auch die Arbeitsgedächtnisleistung nicht beeinflusst wird.
Obwohl die Ergebnisse unserer Studie durch fehlende Signifikanzen nicht hypothesenkonform sind, konnten wir zusammenfassend dennoch eine Tendenz zur anodal-exzitatorischen und kathodal-inhibitorischen Wirkung der tDCS beobachten. Die weitere Erforschung der Auswirkungen der tDCS auf das Arbeitsgedächtnis scheint also sehr vernünftig, vor allem in Anbetracht der möglichen Etablierung der tDCS als Therapieoption neuropsychiatrischer Erkrankungen. Weiterführende Studien sollten die Wirksamkeit der tDCS weiter untersuchen und eine Optimierung der tDCS-induzierten Effekte überprüfen. Ansatzpunkte hierfür wären beispielsweise die Durchführung umfangreicherer Studien mit einem größeren Probandenkollektiv und veränderten Stimulationsparametern oder Studien, die die Auswirkungen der tDCS auf das Arbeitsgedächtnis auch bei psychiatrischen Patienten untersuchen.
N2  - Transcranial direct current stimulation (tDCS) is a non-invasive method to modulate cortical excitability. Anodal tDCS results in the depolarization of the neuronal membrane potential and has an increasing effect on neuronal activity whereas cathodal stimulation causes contrary effects by hyperpolarizing the neuronal membrane potential. Because of these effects tDCS is a promising tool in the therapy of mental disorders.
In this study the effects of tDCS over the left dorsolateral prefrontal cortex (DLPFC) on working memory were investigated. We tested 56 healthy volunteers which were randomly related to three different stimulation groups (anodal, cathodal and sham stimulation). The electric field was generated with a current of 2 mA and an electrode size of 35 cm². The stimulation electrode was placed over the left DLPFC whereas the reference electrode was located over the left mastoid. While stimulation the subjects had to perform a modified n-back-task with three conditions (1-back, 2-back and 3-back) to determine the effects of tDCS on working memory performance. The impact of tDCS on neuronal activity was measured using functional near-infrared spectroscopy (fNIRS).
Regarding neuronal activity, an increasing effect after anodal stimulation and an inhibiting effect after cathodal stimulation was expected. This study only revealed a tendency to this assumption, but statistical significance could not be proved. These findings demonstrate that tDCS only causes weak effects in cortical neurons of the DLPFC.
Furthermore, working memory performance during the n-back-task was not influenced by tDCS since no significant difference between the three stimulation groups could be revealed.
As tDCS is a promising option in the therapy of mental disorders, further studies with optimized parameters are necessary to examine the influence of tDCS on working memory. Extended sample sizes as well as changing the stimulation parameters should be considered in future studies. Moreover the impacts of tDCS can be investigated in patients suffering from mental disorders in purpose of proving more extinct results.
KW  - Arbeitsgedächtnis
KW  - NIR-Spektroskopie
KW  - transkranielle Gleichstromstimulation
KW  - dorsolateraler präfrontaler Kortex
KW  - Nah-Infrarot-Spektroskopie
KW  - working memory
Y1  - 2017
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-151948
ER  - 
TY  - THES
A1  - Weirauch, Katja
T1  - Neue Herausforderungen an die professionellen Kompetenzen von Chemie-Lehrkräften durch die Implementation von Seminarfächern
T1  - New Challenges to the Professional Competencies of Chemistry teachers caused by the Implementation of Science Seminar Courses
N2  - Neuerungen in Bildungssystemen können nur erfolgreich sein, wenn sie planmäßig implementiert werden. Maßgeblich ist hierfür, dass die Lehrkräfte über die entsprechenden professionellen Kompetenzen verfügen. Die vorliegende Arbeit untersucht diesen Zusammenhang am Beispiel der Implementation von Seminarfächern im bayerischem Gymnasium. Es wird identifiziert, welche neuen Herausforderungen Chemie-Lehrkräfte mit Einführung der Wissenschaftspropädeutischen (W-) und Projekt-Seminare (P-) bewältigen müssen. Aus Interviews mit Lehrkräften wurden per qualitativer Inhaltsanalyse nach Mayring die Anforderungen an das Professionswissen der Lehrkräfte identifiziert. Für die W-Seminare konnte dargestellt werden, dass eine erfolgreiche Wissenschaftspropädeutik häufig an fehlendem Fachwissen der Lehrkräfte zu Nature of Science Inquiry (NOSI) scheiterte. Analog fehlte den Lehrkräften in den P-Seminaren Fachwissen zu Projektmanagement, sodass sie dies weder umsetzten, noch erfolgreich vermitteln konnten. Um die Lehrkräfte bei der Bewältigung der Herausforderungen zu unterstützen, wurden vielfältige Möglichkeiten der Kooperation von Seminarfächern mit der Universität als externem Partner erprobt. Methodenwerkzeuge für eine systematische Wissenschaftspropädeutik wurden entwickelt und im Rahmen von Lehrerfortbildungen weitergegeben. Weiterhin wurde ein Lehr-Lern-Labor „Analyseverfahren der Chemie“ für W-Seminare konzipiert und wiederholt erfolgreich durchgeführt. Damit wurden Erkenntnisse der empirischen Studie in nachweislich praxistaugliche Konzepte umgesetzt, die die erfolgreiche Implementation der Seminarfächer unterstützen können.
N2  - Implementations of pedagogical innovations in school systems can only be successful if teachers are qualified for it – i. e. possess adequate pedagogical competencies to realize the new concept. In regard of this perspective, this thesis examines the implementation of Science- and Project-Seminar Courses (W- and P-Seminar) in Bavarian Gymnasium. The aim was to identify, which new challenges to their professional competencies teachers had to master when realizing the new teaching format. For that, interviews with teachers were analyzed according to Mayrings content analysis. It could be shown that Chemistry teachers generally could fulfill most of the tasks imposed on them. However, they lacked content knowledge about Nature of Science Inquiry (NOSI) and about project management. Consequently, they failed in teaching these contents successfully so that major aims of the Seminar Courses were not reached. These findings were directly transferred into concepts that provably may improve the implementation of W- and P-Seminars. Several new teaching tools were developed and repeatedly communicated in advanced training courses. Furthermore, lab-courses for students about chemical analytical methods were designed and extensively tested. Additionally, many other possibilities how Universities may cooperate with Science- and Project-Seminar-Courses are being described in this thesis.
KW  - Seminarfach
KW  - Wissenschaftspropädeutik
KW  - Implementation
KW  - Chemieunterricht
KW  - Organisationswissen
KW  - Beratungswissen
KW  - Fachspezifität
KW  - Wissenschaftspropädeutik
KW  - professionelle Kompetenz
KW  - Lehr-Lern-Labor
KW  - W-Seminar
KW  - P-Seminar
KW  - Bayerische Seminarfächer
KW  - Professionswissen
KW  - Lehrlernlabor
Y1  - 2017
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-151330
ER  - 
TY  - THES
A1  - Wetter, Christin
T1  - Das Erkennen des drohenden Hörverlustes nach Vestibularisschwannom-Operation
T1  - The discovery of impending hearing loss after vestibularisschwannom operation
N2  - Die Ableitung Akustisch evozierter Potentiale (AEP) durch intraoperatives Monitoring wird regelhaft bei der Operation von Vestibularisschwannomen mit dem Ziel des Hörerhaltes durchgeführt.
Trotz AEP-Erhalt am Ende der Operation wurden Fälle mit postoperativer Taubheit beobachtet. Bisher ist es unklar, ob es sich um falsch positive AEP-Befunde oder Fälle von sekundärer Taubheit handelt.
Diese Pilotstudie, bei der zu definierten Zeitpunkten postoperativ AEP-Messungen durchgeführt wurden, zeigt erhebliche Veränderungen der AEP-Befunde im postoperativen Verlauf. Es fanden sich Patienten mit verbesserten AEP-Befunden, aber auch verschlechterten AEP bis zum vollständigen Verlust aller AEP-Komponenten.
Ob ein sekundärer Hörverlust durch frühzeitiges Erkennen von AEP-Veränderungen verhindert werden kann, wird Inhalt von weiteren Studien sein.
N2  - Auditory brainstem response (ABR) monitoring is regularly used in surgery
of vestibular schwannoma to achieve hearing preservation. Despite ABR preservation
at the end of surgery there are cases with postoperative deafness. To date it is unclear
whether these are false positive ABR data or cases of secondary hearing loss. In this
pilot study we focused on the early postoperative phase and possible ABR changes in
this period.
This pilot study identifies considerable change of ABR formation
occurring in a considerable proportion of patients early after vestibular schwannoma
resection. Obviously, in some patients the end-operative state of the ABR is not the
final state. Some patients show a postoperative improvement and some a deterioration
towards a complete loss of all ABR components. Whether secondary hearing loss
could be presented by early detection, will be a matter of further studies.
KW  - Kleinhirnbrückenwinkeltumor
KW  - Kleinhirnbrückenwinkel
KW  - Vestibularisschwannom
KW  - Akustisch evozierte Potentiale
Y1  - 2017
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-151569
ER  - 
TY  - THES
A1  - Röder, Anja M.
T1  - Excited-State Dynamics in Open-Shell Molecules
T1  - Dynamik angeregter Zustände von offenschaligen Molekülen
N2  - In this thesis the excited-state dynamics of radicals and biradicals were characterized with femtosecond pump-probe spectroscopy. 

These open-shell molecules play important roles as combustion intermediates, in the formation of soot and polycyclic aromatic hydrocarbons, in atmospheric chemistry and in the formation of complex molecules in the interstellar medium and galactic clouds. In these processes molecules frequently occur in some excited state, excited either by thermal energy or radiation. Knowledge of the reactivity and dynamics of these excited states completes our understanding of these complex processes. 

These highly reactive molecules were produced via pyrolysis from suitable precursors and examined in a molecular beam under collision-free conditions. A first laser now excites the molecule, and a second laser ionizes it. Time-of-flight mass spectrometry allowed a first identification of the molecule, photoelectron spectroscopy a complete characterization of the molecule - under the condition that the mass spectrum was dominated by only one mass. The photoelectron spectrum was obtained via velocity-map imaging, providing an insight in the electronic states involved. Ion velocity map imaging allowed separation of signal from direct ionization of the radical in the molecular beam and dissociative photoionization of the precursor. During this thesis a modified pBasex algorithm was developed and implemented in python, providing an image inversion tool without interpolation of data points. Especially for noisy photoelectron images this new algorithm delivers better results. 

 Some highlighted results:

• The 2-methylallyl radical was excited in the ππ*-state with different internal energies using three different pump wavelengths (240.6 , 238.0 and 236.0 nm). Ionized with 800 nm multi-photon probe, the photoelectron spectra shows a s-Rydberg fingerprint spectrum, a highly positive photoelectron anisotropy of 1.5 and a bi-exponential decay ( τ1= 141\pm43 fs, τ2= 4.0\pm0.2 ps for 240.6 nm pump), where the second time-constant shortens for lower wavelengths. Field-induced surface hopping dynamics calculations confirm that the initially excited ππ*-state relaxes very fast to an s-Rydberg state (first experimentally observed time-constant), and then more slowly to the first excited state/ground state (second time-constant). With higher excitation energies the conical intersection between the s-Rydberg-state and the first excited state is reached faster, resulting in shorter life-times.

• The benzyl radical was excited yith 265 nm and probed with two wavelengths, 798 nm and 398 nm. Probed with 798 nm it shows a bi-exponential decay (\tau_{1}=84\pm5 fs, \tau_{2}=1.55\pm0.12 ps), whereas with 398 nm probe only the first time-constant is observed (\tau_{1}=89\pm5 fs). The photoelectron spectra with 798 nm probe is comparable to the spectrum with 398 nm probe during the first 60 fs, at longer times an additional band appears. This band is due to a [1+3']-process, whereas with 398 nm only signal from a [1+1']-process can be observed. Non-adiabatic dynamic on the fly calculations show that the initially excited, nearly degenerate ππ/p-Rydberg-states relax very fast (first time-constant) to an s-Rydberg state. This s-Rydberg state can no longer be ionized with 398 nm, but with 798 nm ionization via intermediate resonances is still possible. The s-Rydberg state then decays to the first excited state (second time-constant), which is long-lived.

• Para-xylylene, excited with 266 nm into the S2-state and probed with 800 nm, shows a bi-exponential decay (\tau_{1}=38\pm7 fs, \tau_{2}=407\pm9 fs). The initially excited S2-state decays quickly to S1-state, which shows dissociative photoionization. The population of the S1-state is directly visible in the masses of the dissociative photoionization products, benzene and the para-xylylene -H. 

• Ortho-benzyne, produced via pyrolysis from benzocyclobutendione, was excited with 266 nm in the S2 state and probed with 800 nm. In its time-resolved mass spectra the dynamic of the ortho-benzyne signal was superposed with the dynamics from dissociative photoionization of the precursor and of the ortho-benzyne-dimer. With time-resolved ion imaging gated on the ortho-benzyne these processes could be seperated, showing that the S2-state of ortho-benzyne relaxes within 50 fs to the S1-state.
N2  - In der vorliegenden Dissertation wurde die Dynamik angeregter Zustände von Radikalen und Biradikalen mittels femtosekunden-zeitaufgelöster Anrege-Abfragespektroskopie untersucht. 

Radikale und Biradikale sind nicht nur wichtige Zwischenprodukte in Verbrennungsprozessen, sondern auch bei der Bildung von Ruß und polyzyklischen aromatischen Kohlenwasserstoffen beteiligt. Des Weiteren spielen sie eine wichtige Rolle in der Atmosphärenchemie und bei der Bildung komplexer Moleküle im interstellaren Medium. Von entscheidender Bedeutung ist in den genannten Prozessen die Anregung der Radikalen und Biradikale in energetisch höhere Zustände, dies geschieht entweder durch thermische Energie oder mittels Strahlung. Für das Verständnis der ablaufenden Vorgänge ist es zwingend erforderlich die Dynamik der angeregten Zu\-stände zu verstehen.

Die Radikale und Biradikale wurden dafür mittels Pyrolyse eines geeigneten Vorläufers erzeugt, und anschließend unter kollisionsfreien Bedingungen im Molekularstrahl spektroskopisch untersucht. Hierbei regt ein erster Laser das Molekül an, ein zweiter Laser ionisiert es. Mittels Flugzeitmassenspektrometrie wurden die Moleküle identifiziert, und mittels Photoelektronenspektroskopie weiter charackterisiert - unter der Bedingung, dass im Massenspektrum eine Masse dominiert. Das Photoelektronenspektrum wurde mittels Velocity-Map Imaging aufgenommen und gibt einen Einblick in den elektronischen Zustand im Augenblick der Ionisations. Die Velocity-Map Imaging-Technik von Ionen erlaubt außerdem die Unterscheidung von Ionen aus direkter Ionisation und dissoziativer Photoionisation. In diesem Rahmen wurde auch ein modifizierter pBasex-Algorithmus entwickelt und in Python implementiert. Dieser kommt im Gegensatz zum herkömmlichen pBasex-Algorithmus komplett ohne Interpolation der Datenpunkte aus. Besonders bei verrauschten Photoelektronenspektren liefert dieser Algorithmus bessere Ergebnisse.

 Einige Resultate sollten besonders hervorgehoben werden:

• Das 2-Methylallylradikal wurde in einen ππ*-Zustand mit drei verschiedenen Anregungswellenängen (240.6, 238.0 und 236.0 nm) angeregt, um eine Variation der inneren Energie innerhalb dieses Zustandes zu ermöglichen. Es wurde mit bis zu drei 800-nm-Photonen ionisiert. Das Photoelektronenspektrum zeigt ein s-Rydberg-photo\-elektronenspektrum, eine positive Photoelektronenanisotropie von 1.5 sowie einen biexponentiellen Zerfall (τ1= 141\pm43 fs, τ2= 4.0\pm0.2 ps für 240.6 nm als Anregelaser). Die zweite Zeitkonstante verkürzt sich mit kürzeren Wellenlängen. Field-induced surface hopping Dynamikrechungen bestätigen, dass der ursprünglich angeregte ππ*-Zustand schnell in einen s-Rydbergzustand relaxiert (erste Zeitkonstante), um dann anschließend langsamer in den ersten angeregten Zustand zu relaxieren (zweite Zeitkonstante). Mit einer höheren inneren Energie wird die konische Durchschneidung zwischen dem s-Rydbergzustand und dem ersten angeregten Zustand schneller erreicht, somit verkürzt sich die zweite Zeitkonstante bei kürzeren Wellenlängen.



• Das Benzylradikal zeigt in einem 265 nm Anrege-/798 nm Abfrageexperiment einen biexponentiellen Zerfall (\tau_{1}=84\pm5 fs, \tau_{2}=1.55\pm0.12 ps), wohingegen mit 398 nm lediglich ein monoexponentieller Zerfall sichtbar ist (\tau_{1}=89\pm5 fs). Das 798 nm Abfrage-Photoelektronenspektrum ist in den ersten 60 fs ähnlich dem 398 nm Abfrage-Photoelektronenspektrum, bei späteren Zeiten erscheint eine weitere Bande bei höheren kinetischen Energien der Elektronen. Diese Bande stammt aus einem [1+3']-Prozess, während bei 398 nm nur Signal aus einem [1+1']-Prozess beobachtbar ist. Laut nichtadiabatische Dynamikrechungen relaxiert der ursprünglich angeregte ππ-Zustand bzw. der fast energiegleiche p-Rydbergzustand sehr schnell in einen s-Ryd\-berg\-zu\-stand (erste Zeitkonstante), welcher mit 798 nm über intermediäre Resonanzen noch ionisiert werden kann, aber nicht mehr mit 398 nm. Anschließend relaxiert der s-Ryd\-berg\-zu\-stand in den ersten angeregten, langlebigen Zustand (zweite Zeitkonstante).



• Para-Xylylen wurde mit 266 nm in den S2-Zustand angeregt und mit 800 nm in einem Multiphotonenprozess ionisiert. Es zeigt einen biexponentialen Zerfall (\tau_{1}=38\pm7 fs, \tau_{2}=407\pm9 fs). Der ursprünglich angeregte S2-Zustand relaxiert schnell in den S1-Zustand, welcher im Ion dissoziert. Somit lässt sich die Besetzung des S1-Zustands direkt an den Signalen der Dissoziationsprodukte Benzol und dem Wasserstoffabstraktionsprodukt von para-Xylylen verfolgen. 



• Ortho-Benzin wurde via Pyrolyse des Vorläufers Benzocyclobuten-1,2,-dion hergestellt, mit 266 nm in den S2-Zustand angeregt und mit 800 nm ionisiert. In den zeitaufgelösten Massenspektren wird die Dynamik des ortho-Benzinsignals durch die dissoziative Photoionisationdynamik des Vorläufers und des ortho-Benzindimers überlagert. Mittels zeitaufgelöste Ionenspektren vom ortho-Benzin konnten diese Prozesse voneinander getrennt werden, und es konnte gezeigt werden, dass der S2-Zustand von ortho-Benzin innerhalb von 50 fs in den S1-Zustand relaxiert.
N2  - Dans cette thèse, la dynamique des états excités des radicaux et biradicaux a été examinée en utilisant la spectroscopie pompe-sonde résolue en temps à l'échelle femto-seconde. Les molécules à couche ouverte jouent un rôle primordial comme intermédiaires dans les processus de combustion, dans la formation de la suie et des hydrocarbures aromatiques polycycliques, dans la chimie atmosphérique ou dans la formation des molécules organiques complexes du milieu interstellaire et des nuages galactiques. Dans tous ces processus les molécules sont souvent excitées, soit par échauffement thermique, soit par irradiation. En conséquence la réactivité et la dynamique de ces états excités sont particulièrement intéressantes afin d'obtenir une compréhension globale de ces processus. 

Dans ce travail les radicaux et biradicaux ont été produits par pyrolyse à partir de molécules précurseur adaptées et ont été examinés dans un jet moléculaire en absence de collisions. Les radicaux sont ensuite portés dans un état excité bien défini, et ionisés avec un deuxième laser. La spectrométrie de masse à temps de vol permet une première identification de la molécule. Via des spectres de photoélectrons la molécule est characterisée, pourvu que le spectre de masse ne montre majoritairement qu'une seule masse. Les spectres de photoélectrons ont été obtenus par l'imagerie de vitesse, permettant d'obtenir des informations sur l'état électronique du radical au moment de l'ionisation. L'imaginerie de vitesse des ions permet de distinguer les ions issus d'une ionisation directe et ceux issus d'une ionisation dissociative. Pendant cette thèse un algorithme modifié de pBasex a été développé et implémenté en langage python: cet algorithme inverse des images sans interpolation des points expérimentaux, il montre une meilleure performance pour le traitement des images bruités. Pour des images bruitées cet algorithme montre une meilleure performance.

 Quelques résultats sélectionnés:

• Le radical de 2-méthylallyle a été excité dans l'état ππ* avec différentes énergies internes en utilisant trois différentes longueurs d'onde de pompe (240.6, 238.0 et 236.0 nm). Après ionisation par un laser 800 nm selon un processus multi-photonique, le spectre de photoélectrons montre le charactéristiques d'un état de Rydberg, une anisotropie des photoélectrons proche de 2 et un déclin biexponentiel (τ1= 141\pm43 fs, τ2= 4.0\pm0.2 ps avec 240.6 nm comme pompe). La deuxième constante de temps se réduit si la longueur d'onde de la pompe diminue. Des calculs de dynamique de saut de surface induite par champ confirment que l'état ππ* initialement excité relaxe très vite dans un état de Rydberg s (première constante de temps expérimentale), qui se relaxe ensuite plus lentement vers le premier état excité (deuxième constante de temps). Avec une excitation plus énergétique, cette intersection conique est atteinte plus vite, de sorte que la seconde constante de temps diminue.



• Le radical de benzyle montre un déclin biexponentiel lorsqu'il est excité avec 265 nm et sondé avec 798 nm (\tau_{1}=84\pm5 fs, \tau_{2}=1.55\pm0.12 ps); si on sonde avec 398 nm un seul déclin est mesuré (\tau_{1}=89\pm5 fs). Le spectre de photoélectrons obtenu avec 798 nm comme sonde est comparable à celui avec 398 nm sonde pendant les premières 60 fs. À des temps plus longs une autre bande apparaît, issue d'un processus [1+3'], tandis qu'avec 398 nm seul le processus [1+1'] est visible. Des simulations non-adiabatique de la dynamique montrent que l'état ππ initialement excité relaxe vers un état de Rydberg s (première constante de temps). L'état de Rydberg s ne peut plus être ionisé avec un photon de 398 nm; mais 798 nm l'ionise avec 3 photons en passant par des états intermédiaires. Cet état de Rydberg s se relaxe vers le premier état excité (deuxième constante de temps).



• Le para-xylylène a été excité avec 266 nm dans l'état S2. Sondé avec 800 nm, il montre un déclin biexponentiel (\tau_{1}=38\pm7 fs, \tau_{2}=407\pm9 fs). L'état S2 initialement excité se relaxe très vite dans l'état S1, qui se dissocie une fois ionisé. La population de l'état S1 peut donc être directement suivie par l'évolution de ses produits de dissociation, le benzène et le produit d'abstraction d'un hydrogène. 

• Ortho-benzyne, produit via pyrolyse de benzocyclobutendione, a été excité dans l'état S2 avec 266 nm et ionisé avec 800 nm. Dans les spectres de masse résolus en temps, la dynamique de l'ortho-benzyne a été altérée par la dynamique de photoionisation dissociative du precurseur et du dimère de l'ortho-benzyne. Ces deux processus ont pu néanmoins être différienciés par l'imagerie d'ion d'ortho-benzyne, montrant que l'état S2 d'ortho-benzyne se relaxe vers l'état S1 en 50 fs.
KW  - Radikal <Chemie>
KW  - Laserspektroskopie
KW  - Photoelektronenspektroskopie
KW  - Angeregter Zustand
KW  - Massenspektrometrie
KW  - time-resolved spectroscopy
KW  - open-shell molecules
KW  - femtosecond pump-probe spectroscopy
Y1  - 2017
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-151738
ER  - 
TY  - THES
A1  - Gabor, Sabine
T1  - Präklinische Evaluation von Aldosteronsynthaseinhibitoren als PET-Tracer für die Differentialdiagnostik des primären Hyperaldosteronismus mit besonderem Fokus auf Cyanofluorphenylpyridinen und deren Derivate
T1  - Preclinical evaluation of aldosterone synthase inhibitors as PET tracers for the differential diagnosis of primary hyperaldosteronism with special focus on cyanofluorophenylpyrindines and derivates
N2  - Zusammenfassend lässt sich festhalten, dass in dieser Arbeit 15 neu entwickelte Substanzen zur selektiven und hochaffinen Blockade der Aldosteronsynthase untersucht werden konnten. Es wurden mehrere neue aufeinander aufbauende Testsysteme etabliert, um die neuen Substanzen auf ihre Selektivität und Affinität gegenüber der Aldosteronsynthase zu untersuchen. Eine Testung der Inhibition der humanen Aldosteronsynthase und der 11β-Hydroxylase zuerst in getrennten Zellkulturansätzen, die die humanen Enzyme stabil exprimieren, und anschließend in der NCI-h295 Zelllinie, die beide Enzyme und zusätzlich die meisten anderen Enzyme der Steroidbiosynthese stabil exprimieren, ist eine gute Voraussetzung, um selektive und hochaffine Aldosteronsynthaseinhibitoren zu finden. Hier konnten sechs Inhibitoren ausgewählt werden, die hochaffin und selektiv an die Aldosteronsynthase binden und diese inhibieren. Die weitere Testung der [18F] markierten Substanzen zeigte für eine Substanz eine hochaffine und selektive Bindung an humanes adrenales Gewebe und keine unspezifische Bindung an andere humane Gewebe. Hier liegt die Voraussetzung vor, den Tracer weiteren in vivo Studien zuzuführen, um am humanisierten Mausmodell zu untersuchen, ob eine Bindung in vivo entsprechend den vielversprechenden Ergebnissen in vitro abläuft. Auch die ex vivo Studie an Nebennieren einer gegenüber der CYP11B2 humanisierten Maus bekräftigte diese Ergebnisse. Mit Hilfe dieser Untersuchungsmethoden lassen sich in Zukunft noch weiter entwickelte Substanzen umfangreich auf ihre Selektivität, Spezifität und Affinität testen. Dies dient als Grundlage für weitere Untersuchungen zur Entwicklung eines PET-Tracers für die Differentialdiagnostik bei primärem Hyperaldosteronismus. Eine Erkrankung, die häufiger ist als vermutet, und bei der die Differentialdiagnostik die entscheidende Voraussetzung für die Einleitung einer Therapie ist, die sich entweder operativ oder medikamentös darstellt. Bisherige differentialdiagnostische Vorgehensweisen beim primären Hyperaldosteronismus bieten aktuell keine zufriedenstellenden Ergebnisse; dies kann sich mit der Einführung eines neuen PET Tracers ändern.
N2  - In this thesis 15 newly developed aldosterone synthase inhibitors were investigated for the selectivity and affinity for the human aldosterone synthase over the human 11β-hydroxylase. Different test systems were evaluated for this aim.
Testing all inhibitors for the inhibition of aldosterone synthase in a cell line expressing the human aldosterone synthase and 11β-hydroxylase, respectively, and in the NCI-h295 cell line expressing both enzymes and most other enzymes of the steroidogenesis is a suitable tool to identify potent aldosterone synthase inhibitors. 6 inhibitors were selected showing an affine and selective binding and inhibition of the aldosterone synthase.
By further investigation of the radiolabeled [18F] tracers one compound showed high and specific binding to human adrenocortical tissue and no unspecific binding to other human tissues. 
This is the requirement to proceed to in vivo studies using a humanized mouse model investigating the binding of the tracers in vivo.
The ex vivo experiments using the adrenals towards the aldosterone synthase humanised mice confirmed the results seen in vitro.
With the help of these testing systems more compounds can be investigated for the selectivity, affinity and specifity towards the inhibition of the aldosterone synthase in future.
This is the requirement for the evaluation of a PET tracer for the subtype differentiation of primary hyperaldosteronism.
KW  - Aldosteronsynthaseinhibitor
KW  - primärer Hyperaldosteronismus
KW  - PET-Tracer
Y1  - 2017
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-137096
ER  - 
TY  - THES
A1  - Rüth, Sebastian
T1  - Monetary Policy, Housing Market Dynamics, and the Propagation of Shocks
T1  - Geldpolitik, Dynamik in Immobilienmärkten und die Übertragung von Schocks
N2  - This dissertation studies the interrelations between housing markets and monetary policy from three different perspectives. First, it identifies housing finance specific shocks and analyzes their impact on the broader economy and, most importantly, the systematic monetary policy reaction to such mortgage sector disturbances. Second, it investigates the implications of the institutional arrangement of a currency union for the potential buildup of a housing bubble in a member country of the monetary union by, inter alia, fostering border-crossing capital flows and ultimately residential investment activity. This dissertation, third, quantifies the effects of autonomous monetary policy shifts on the macroeconomy and, in particular, on housing markets by conditioning on financial sector conditions. From a methodological perspective, the dissertation draws on time-series econometrics like vector autoregressions (VARs) or local projections models.
N2  - In dieser Dissertation werden die Wechselwirkungen zwischen Geldpolitik und Immobilienmärkten empirisch untersucht. Hierbei beleuchtet die Arbeit potentielle Interaktionen aus drei unterschiedlichen Perspektiven: Erstens wird die systematische Reaktion von Geldpolitik auf veränderte Immobilienfinanzierungskonditionen untersucht. Zweitens wird der Einfluss des institutionellen Rahmens einer Währungsunion auf die Entstehung von Immobilienblasen in Teilen der Währungsunion analysiert und drittens werden die Effekte exogener Zinsimpulse auf die Makroökonomie und vor allen Dingen auf Häusermärkte quantifiziert, wobei für die Analyse solcher Effekte explizit Interdependenzen mit Finanzmarktkonditionen Berücksichtigung finden. Methodisch kommen zum Zwecke dieser Analysen vor allem zeitreihenökonometrische Ansätze wie Vektor-Autoregressionen (VAR) oder lokale Projektions-Modelle zur Anwendung.
KW  - Geldpolitik
KW  - Immobilienmarkt
KW  - Wohnungsbau
KW  - Währungsunion
KW  - Housing markets
KW  - Monetary policy
Y1  - 2017
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-137221
ER  - 
TY  - THES
A1  - Jürgens, Stefan
T1  - Correlated Topological Materials
T1  - Korrelierte Topologische Materialien
N2  - The topic of this PhD thesis is the combination of topologically non-trivial phases with correlation effects stemming from Coulomb interaction between the electrons in a condensed matter system. Emphasis is put on both emerging benefits as well as hindrances, e.g. concerning the topological protection in the presence of strong interactions. 

The physics related to topological effects is established in Sec. 2. Based on the topological band theory, we introduce topological materials including Chern insulators, topological insulators in two and three dimensions as well as Weyl semimetals. Formalisms for a controlled treatment of Coulomb correlations are presented in Sec. 3, starting with the topological field theory. The Random Phase Approximation is introduced as a perturbative approach, while in the strongly interacting limit the theory of quantum Hall ferromagnetism applies. Interactions in one dimension are special, and are treated through the Luttinger liquid description. The section ends with an overview of the expected benefits offered by the combination of topology and interactions, see Sec. 3.3. 

These ideas are then elaborated in the research part. In Chap. II, we consider weakly interacting 2D topological insulators, described by the Bernevig-Hughes-Zhang model. This is applicable, e.g., to quantum well structures made of HgTe/CdTe or InAs/GaSb. The bulk band structure is here a mixture stemming from linear Dirac and quadratic Schrödinger fermions. We study the low-energy excitations in Random Phase Approximation, where a new interband plasmon emerges due to the combined Dirac and Schrödinger physics, which is absent in the separate limits. Already present in the undoped limit, one finds it also at finite doping, where it competes with the usual intraband plasmon. The broken particle-hole symmetry in HgTe quantum wells allows for an effective separation of the two in the excitation spectrum for experimentally accessible parameters, in the right range for Raman or electron loss spectroscopy. The interacting bulk excitation spectrum shows here clear differences between the topologically trivial and topologically non-trivial regime. An even stronger signal in experiments is expected from the optical conductivity of the system. It thus offers a quantitative way to identify the topological phase of 2D topological insulators from a bulk measurement. 

In Chap. III, we study a strongly interacting system, forming an ordered, quantum Hall ferromagnetic state. The latter can arise also in weakly interacting materials with an applied strong magnetic field. Here, electrons form flat Landau levels, quenching the kinetic energy such that Coulomb interaction can be dominant. These systems define the class of quantum Hall topological insulators: topologically non-trivial states at finite magnetic field, where the counter-propagating edge states are protected by a symmetry (spatial or spin) other than time-reversal. Possible material realizations are 2D topological insulators like HgTe heterostructures and graphene. In our analysis, we focus on the vicinity of the topological phase transition, where the system is in a strongly interacting quantum Hall ferromagnetic state. The bulk and edge physics can be described by a nonlinear \sigma-model for the collective order parameter of the ordered state. We find that an emerging, continuous U(1) symmetry offers topological protection. If this U(1) symmetry is preserved, the topologically non-trivial phase persists in the presence of interactions, and we find a helical Luttinger liquid at the edge. The latter is highly tunable by the magnetic field, where the effective interaction strength varies from weakly interacting at zero field, K \approx 1, to diverging interaction strength at the phase transition, K -> 0. 

In the last Chap. IV, we investigate whether a Weyl semimetal and a 3D topological insulator phase can exist together at the same time, with a combined, hybrid surface state at the joint boundaries. An overlap between the two can be realized by Coulomb interaction or a spatial band overlap of the two systems. A tunnel coupling approach allows us to derive the hybrid surface state Hamiltonian analytically, enabling a detailed study of its dispersion relation. For spin-symmetric coupling, new Dirac nodes emerge out of the combination of a single Dirac node and a Fermi arc. Breaking the spin symmetry through the coupling, the dispersion relation is gapped and the former Dirac node gets spin-polarized. We propose experimental realizations of the hybrid physics, including compressively strained HgTe as well as heterostructures of topological insulator and Weyl semimetal materials, connected to each other, e.g., by Coulomb interaction.
N2  - Das Thema dieser Doktorarbeit ist die Kombination von topologisch nicht-trivialen (TnT) Phasen mit Coulomb Wechselwirkungseffekten, die zwischen den Elektronen eines Systems der kondensierten Materie auftreten. Ein Schwerpunkt wird sowohl auf die sich ergebenen Vorteile als auch möglichen Nachteile gelegt, z.B. bezogen auf den topologischen Schutz in der Gegenwart von starker Wechselwirkung. 

Die topologischen Effekte in der Physik werden in Kap. 2 vorgestellt. Basierend auf der topologischen Bandtheorie führen wir die topologischen Materialien ein, inklusive Chern Isolatoren, topologischer Isolatoren (TIs) in zwei und drei Dimensionen und Weyl Halbmetallen (WSMs). Die Formalismen für eine kontrollierte Behandlung der Coulomb Korrelationen werden in Kap. 3 präsentiert, beginnend mit der topologischen Feldtheorie. Die Random Phase Approximation bietet einen störungstheoretischen Ansatz, während im Bereich der starken Wechselwirkung die Theorie des Quanten-Hall-Ferromagnetismus greift. Wechselwirkende Systeme in einer Dimension sind besonders und werden von uns als Luttinger Flüssigkeit beschrieben. Das Kapitel endet mit einem Überblick über die zu erwartenden Vorteile und Möglichkeiten einer Kombination von Topologie und Korrelationen in Kap. 3.3. 

Diese Ideen werden im Forschungsteil weiter ausgeführt. In Kap. II beschäftigen wir uns mit schwach wechselwirkenden, zweidimensionalen (2D) TIs, beschrieben durch das Bernevig-Hughes-Zhang Modell. Dies ist z.B. anwendbar für Quantentrogstrukturen basierend auf HgTe/CdTe oder InAs/GaSb. Die Bandstruktur im Volumen ist hier gegeben durch eine Mischung aus linearen Dirac and quadratischen Schrödinger Fermionen. Wir untersuchen die Anregungen für kleine Energien mittels Random Phase Approximation und finden ein neues Interbandplasmon, das aus der Kombination von Dirac und Schrödinger Physik entspringt und in den jeweiligen Grenzfällen nicht existiert. Während es bereits im undotierten Fall zu finden ist, konkurriert es bei endlicher Dotierung mit dem gewöhnlichen Intrabandplasmon. Die gebrochene Teilchen-Loch Symmetrie in HgTe Quantentrögen ermöglicht eine Trennung der Beiden im Anregungsspektrum, für experimentell zugängliche Parameter in der richtigen Größenordnung für Raman- oder Elektronenspektroskopie. Das wechselwirkende Anregungsspektrum des Bulk zeigt hier klare Unterschiede zwischen dem topologisch trivialen und nicht-trivialen Regime. Ein noch deutlicheres experimentelles Signal erwarten wir von der optischen Leitfähigkeit des Systems, welche somit eine quantitative Möglichkeit bietet, zwischen den topologischen Phasen eines 2D TIs mittels einer Bulk Messung zu unterscheiden. 

In Kap. III untersuchen wir stark-wechselwirkende Systeme, die sich in einem geordneten, Quanten-Hall-Ferromagnetischen (QHFM) Zustand befinden. Dieser Zustand kann auch in schwach-wechselwirkenden Systemen in einem starken magnetischen Feld auftreten. In diesem Fall bilden die Elektronen flache Landau-Niveaus mit minimierter kinetischer Energie aus, sodass die Coulomb Wechselwirkung dominiert. Solche Systeme bilden die Klasse der Quanten-Hall topologischen Isolatoren (QHTIs): TnT Zustände bei endlichem Magnetfeld, deren gegenläufige Randzustände nicht durch Zeitumkehr, sondern durch räumliche oder spin Symmetrien geschützt werden. Infrage kommende Materialien sind 2D TIs wie HgTe Heterostrukturen oder Graphen. Unsere Analyse fokussiert sich auf die Umgebung des topologischen Phasenübergangs, in der sich das System in dem stark-wechselwirkenden QHFM Zustand befindet. Hier kann die Physik sowohl des Bulks als auch die der Randzustände mittels des nichtlinearen \sigma-Modells für den Ordnungsparameter beschrieben werden. Wir zeigen, dass eine effektive, kontinuierliche U(1) Symmetrie für den topologischen Schutz sorgt. Ist diese Symmetrie erhalten, bleibt die TnT Phase auch für starke Wechselwirkungen bestehen und die Randzustände bilden eine helikale Luttinger Flüssigkeit. Diese kann durch das magnetische Feld stark beeinflusst werden, sodass die effektive Wechselwirkungsstärke zwischen schwach wechselwirkend für vernachlässigbares Feld, K \approx 1, und stark wechselwirkend am topologischen Phasenübergang, K -> 0, variiert. 

Im letzten Kap. IV erforschen wir, ob WSM- and drei-dimensionale TI-Phasen zeitgleich und am selben Ort existieren können, mit einem hybriden Oberflächenzustand an der gemeinsamen Grenzfläche. Ein entsprechender Austausch zwischen den Materialien kann durch Coulomb Wechselwirkung oder eine räumliche Bandüberlagerung realisiert werden. Ein Tunnelkopplungsansatz erlaubt es uns, den hybriden Oberflächenhamiltonian analytisch herzuleiten und ermöglicht so eine detaillierte Analyse der Oberflächendispersionsrelation. Im Fall von spin-symmetrischer Kopplung entstehen weitere Diracpunkte aus der Kombination eines einzelnen Diracpunktes und eines Fermibogens. Bricht man die Spinsymmetrie durch die Kopplung entstehen Bandlücken in der Oberflächendispersion und die ursprünglichen Diracpunkte werden spinpolarisiert. Wir schlagen experimentelle Umsetzungen dieser hybriden Physik vor, z.B. kompressiv verspanntes HgTe oder auch Heterostrukturen aus TI and WSM Materialien.
KW  - Topologie
KW  - Elektronenkorrelation
KW  - Mesoskopisches System
KW  - Topological insulators
KW  - Weyl semimetals
KW  - Correlation effects
KW  - Topologischer Isolator
Y1  - 2017
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-152202
ER  - 
TY  - THES
A1  - Carinci, Flavio
T1  - Quantitative Characterization of Lung Tissue Using Proton MRI
T1  - Quantitative Charakterisierung des Lungengewebes mithilfe von Proton-MRT
N2  - The focus of the work concerned the development of a series of MRI techniques that were specifically designed and optimized to obtain quantitative and spatially resolved information about characteristic parameters of the lung. Three image acquisition techniques were developed. Each of them allows to quantify a different parameter of relevant diagnostic interest for the lung, as further described below:
1) The blood volume fraction, which represents the amount of lung water in the intravascular compartment expressed as a fraction of the total lung water. This parameter is related to lung perfusion.
2) The magnetization relaxation time T\(_2\) und T� *\(_2\)
, which represents the component of T\(_2\) associated with the diffusion of water molecules through the internal magnetic field gradients of the lung. Because the amplitude of these internal gradients is related to the alveolar size, T\(_2\) und T� *\(_2\) can be used to obtain information about the microstructure of the lung.
3) The broadening of the NMR spectral line of the lung. This parameter depends on lung inflation and on the concentration of oxygen in the alveoli. For this reason, the spectral line broadening can be regarded as a fingerprint for lung inflation; furthermore, in combination with oxygen enhancement, it provides a measure for lung ventilation.
N2  - Die Magnetresonanztomographie (MRT) stellt ein einzigartiges Verfahren im Bereich der
diagnostischen Bildgebung dar, da sie es ermöglicht, eine Vielzahl an diagnostischen Informationen
ohne die Verwendung von ionisierenden Strahlen zu erhalten. Die Anwendung
von MRT in der Lunge erlaubt es, räumlich aufgelöste Bildinformationen über Morphologie,
Funktionalität sowie über die Mikrostruktur des Lungengewebes zu erhalten und
diese miteinander zu kombinieren. Für die Diagnose und Charakterisierung von Lungenkrankheiten
sind diese Informationen von höchstem Interesse. Die Lungenbildgebung
stellt jedoch einen herausfordernden Bereich der MRT dar. Dies liegt in der niedrigen
Protondichte des Lungenparenchyms begründet sowie in den relativ kurzen Transversal-
Relaxationszeiten T\(_2\) und T� *\(_2\)
, die sowohl die Bildau� ösung als auch das Signal-zu-Rausch
Verhältnis beeinträchtigen. Des Weiteren benötigen die vielfältigen Ursachen von physiologischer
Bewegung, welche die Atmung, den Herzschlag und den Blut� uss in den Lungengefasen umfassen, die Anwendung von schnellen sowie relativ bewegungsunemp� ndlichen
Aufnahmeverfahren, um Risiken von Bildartefakten zu verringern. Aus diesen Gründen
werden Computertomographie (CT) und Nuklearmedizin nach wie vor als Goldstandardverfahren
gehandhabt, um räumlich aufgelöste Bildinformationen sowohl über die Morphologie
als auch die Funktionalität der Lunge zu erhalten. Dennoch stellt die Lungen-
MRT aufgrund ihrer Flexibilität sowohl eine vielversprechende Alternative zu den anderen
Bildgebungsverfahren als auch eine mögliche Quelle zusätzlicher diagnostischer Informationen
dar. ...
KW  - Lung
KW  - MRI
KW  - Kernspintomografie
KW  - Lunge
Y1  - 2017
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-151189
ER  - 
TY  - THES
A1  - Basali, Timo
T1  - Untersuchung der Nierenschädigung durch Aldosteron am Rattenmodell über die Quantifizierung von Schädigungsmarkern mittels Real-Time PCR-Technik
T1  - Exploring renal damage caused by aldosterone by quantifying damage markers in rats via real time PCR technique
N2  - Die Breite der Wirkungen von Aldosteron auf Nierenzellen wurde lange Zeit unterschätzt. Inzwischen zeigte sich ein nicht unerheblicher Anteil des Hyperaldosteronismus an arterieller Hypertonie und ebenso mehren sich die Hinweise auf damit assoziierter erhöhter Inzidenz für maligne Entartung von Nierengewebe. In dieser Arbeit wurde der Effekt von Hyperaldosteronismus auf Nierenzellen von Ratten in vivo untersucht. Mittels real time quantitative PCR wurden die relative Expressionsveränderungen der mRNA von validierten Nierenschädigungsmarkern im Hyperaldosteronismusmodell kontrolliert beobachtet und statistisch ausgewertet. Anders als im analog durchgeführten Vorversuch mit DOCA an der Stelle von Aldosteron, ließ sich größtenteils kein über der natürlichen Streuung der Daten liegender, signifikanter Effekt der Nierenschädigung durch überhöhte Aldosteronspiegel nachweisen. Hierfür kommen vielfältige Gründe in Frage. Neben der technischen Variabilität, der Beschaffenheit der internen Kontrolle, potentiell vorhandenen Inhibitoren und der Qualität der mRNA, konnten eine Reihe von weiteren Gründen als Ursache für die Diskrepanz zu den Ergebnissen der mit DOCA behandelten Tiere ausgeschlossen werden. Neben der theoretischen Möglichkeit inter-methodischer Differenzen und sich daraus ergebender Variationen, sowie der noch weiter zu untersuchenden Rolle des Glukokortikoidrezeptors durch dessen variable gleichzeitige Aktivierung, ist die Interpretation im Sinne eines zu gering ausgeprägten Schädigungseffektes durch den Hyperaldosteronismus für den gewählten Stichprobenumfang naheliegend. Hiermit stimmt auch die Tatsache überein, dass der Effekt der Behandlung mit Aldosteron im Vergleich zur Behandlung mit DOCA von vorne  herein deutlich geringer ausfallend erwartet wurde.
N2  - The broad spectrum of effects of aldosterone on renal cells has been underestimated for a long time. Meanwhile it has been shown that hyperaldosteronism has a considerable share of all cases of arterial hypertension, and the indications for an associated higher incidence of malignant transforming of kidney tissue are also increasing. The subject of this study was to investigate the effect of Hyperaldosteronism on kidney cells in rats. By means of real-time quantitative PCR, the change in the relative expression of mRNA of validated kidney cell damage markers in the hyperaldosteronism model were monitored and statistically evaluated under controlled conditions. In contrast to the previous pre-test with DOCA instead of aldosterone, a significant effect of renal impairment due to excessive aldosterone levels could not be detected. Numerous reasons are conceivable for that. In addition to the technical variability, the nature of the internal control, potentially present inhibitors and the quality of the mRNA, a number of further reasons could be excluded as a cause of the discrepancy with the results of the animals treated with DOCA. Besides the theoretical possibility of inter-methodical differences and resulting variations, as well as the role of the glucocorticoid receptor, which is still to be investigated, the closest interpretation is a damage effect too small to be detected by the given sample size. This is also in agreement with the fact that the effect of the treatment with aldosterone compared with the treatment with DOCA was expected to be significantly lower from the outset.
KW  - Aldosteron
KW  - Nierenzellkarzinom
KW  - Real-Time quantitative PCR
KW  - Nierenschädigung
KW  - Aldosteron
KW  - Nierenschädigung
KW  - Real-Time quantitative PCR
KW  - Nierenschädigungsmarker
Y1  - 2017
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-151311
ER  - 
TY  - THES
A1  - Slaby, Beate Magdalena
T1  - Exploring the microbiome of the Mediterranean sponge \(Aplysina\) \(aerophoba\) by single-cell and metagenomics
T1  - Untersuchungen am Mikrobiom des Mittelmeerschwamms \(Aplysina\) \(aerophoba\) mittels Einzelzell- und Metagenomik
N2  - Sponges (phylum Porifera) are evolutionary ancient, sessile filter-feeders that harbor a largely diverse microbial community within their internal mesohyl matrix. Throughout this thesis project, I aimed at exploring the adaptations of these symbionts to life within their sponge host by sequencing and analyzing the genomes of a variety of bacteria from the microbiome of the Mediterranean sponge Aplysina aerophoba. Employed methods were fluorescence-activated cell sorting with subsequent multiple displacement amplification and single-cell / ‘mini-metagenome’ sequencing, and metagenomic sequencing followed by differential coverage binning. These two main approaches both aimed at obtaining genome sequences of bacterial symbionts of A. aerophoba, that were then compared to each other and to references from other environments, to gain information on adaptations to the host sponge environment and on possible interactions with the host and within the microbial community.
Cyanobacteria are frequent members of the sponge microbial community. My ‘mini-metagenome’ sequencing project delivered three draft genomes of “Candidatus Synechococcus spongiarum,” the cyanobacterial symbiont of A. aerophoba and many more sponges inhabiting the photic zone. The most complete of these genomes was compared to other clades of this symbiont and to closely related free-living cyanobacterial references in a collaborative project published in Burgsdorf I*, Slaby BM* et al. (2015; *shared first authorship). Although the four clades of “Ca. Synechococcus spongiarum” from the four sponge species A. aerophoba, Ircinia variabilis, Theonella swinhoei, and Carteriospongia foliascens were approximately 99% identical on the level of 16S rRNA gene sequences, they greatly differed on the genomic level. Not only the genome sizes were different from clade to clade, but also the gene content and a number of features including proteins containing the eukaryotic-type domains leucine-rich repeats or tetratricopeptide repeats. On the other hand, the four clades shared a number of features such as ankyrin repeat domain-containing proteins that seemed to be conserved also among other microbial phyla in different sponge hosts and from different geographic locations. A possible novel mechanism for host phagocytosis evasion and phage resistance by means of an altered O antigen of the lipopolysaccharide was identified.
To test previous hypotheses on adaptations of sponge-associated bacteria on a broader spectrum of the microbiome of A. aerophoba while also taking a step forward in methodology, I developed a bioinformatic pipeline to combine metagenomic Illumina short-read sequencing data with PacBio long-read data. At the beginning of this project, no pipelines to combine short-read and long-read data for metagenomics were published, and at time of writing, there are still no projects published with a comparable aim of un-targeted assembly, binning and analysis of a metagenome. I tried a variety of assembly programs and settings on a simulated test dataset reflecting the properties of the real metagenomic data. The developed assembly pipeline improved not only the overall assembly statistics, but also the quality of the binned genomes, which was evaluated by comparison to the originally published genome assemblies.
The microbiome of A. aerophoba was studied from various angles in the recent years, but only genomes of the candidate phylum Poribacteria and the cyanobacterial sequences from my above-described project have been published to date. By applying my newly developed assembly pipeline to a metagenomic dataset of A. aerophoba consisting of a PacBio long-read dataset and six Illumina short-read datasets optimized for subsequent differential coverage binning, I aimed at sequencing a larger number and greater diversity of symbionts. The results of this project are currently in review by The ISME Journal. The complementation of Illumina short-read with PacBio long-read sequencing data for binning of this highly complex metagenome greatly improved the overall assembly statistics and improved the quality of the binned genomes. Thirty-seven genomes from 13 bacterial phyla and candidate phyla were binned representing the most prominent members of the microbiome of A. aerophoba. A statistical comparison revealed an enrichment of genes involved in restriction modification and toxin-antitoxin systems in most symbiont genomes over selected reference genomes. Both are defense features against incoming foreign DNA, which may be important for sponge symbionts due to the sponge’s filtration and phagocytosis activity that exposes the symbionts to high levels of free DNA. Also host colonization and matrix utilization features were significantly enriched. Due to the diversity of the binned symbiont genomes, a within-symbionts genome comparison was possible, that revealed three guilds of symbionts characterized by i) nutritional specialization on the metabolization of carnitine, ii) specialization on sulfated polysaccharides, and iii) apparent nutritional generalism. Both carnitine and sulfated polysaccharides are abundant in the sponge extracellular matrix and therefore available to the sponge symbionts as substrates. In summary, the genomes of the diverse community of symbionts in A. aerophoba were united in their defense features, but specialized regarding their nutritional preferences.
N2  - Schwämme (Phylum Porifera) sind evolutionär alte, sessile Filtrierer, die eine äußerst vielfältige mikrobielle Gemeinschaft in ihrer internen Mesohylmatrix beherbergen. Das Ziel meiner Doktorarbeit war es, die Anpassungen dieser Symbionten an das Leben in ihrem Schwammwirt zu erforschen. Dazu habe ich die Genome einer Vielzahl von Bakterien aus dem Mikrobiom des Mittelmeer-Schwammes Aplysina aerophoba sequenziert und analysiert. Meine angewandten Methoden waren die fluoreszenzaktivierte Zellsortierung mit anschließender so genannter „multiple displacement amplification“ und Einzelzell- / „Mini-Metagenom“-Sequenzierung und metagenomischer Sequenzierung gefolgt von „differential coverage binning“. Diese beiden Ansätze zielten darauf ab, Genomsequenzen von bakteriellen Symbionten von A. aerophoba zu erhalten, die dann sowohl miteinander, als auch mit Referenzen aus anderen Habitaten verglichen wurden. So sollten Informationen gewonnen werden über Anpassungen an ein Leben im Wirtsschwamm und über mögliche Interaktionen mit dem Wirt und innerhalb der mikrobiellen Gemeinschaft.
Cyanobakterien sind häufig Mitglieder der bakteriellen Gemeinschaft in Schwämmen. Mein "Mini-Metagenom"-Sequenzierprojekt lieferte drei Genom-Entwürfe von „Candidatus Synechococcus spongiarum,“ dem cyanobakteriellen Symbionten von A. aerophoba und vieler weiterer Schwämme, die die photische Zone bewohnen. Das vollständigste dieser Genome wurden mit anderen Kladen dieses Symbionten verglichen und mit nah verwandten, freien lebenden Cyanobakterien-Referenzen in Burgsdorf I *, Slaby BM * et al. (2015; * geteilte Erstautorenschaft). Obwohl die vier Kladen von „Ca. Synechococcus spongiarum“ aus den vier Schwammarten A. aerophoba, Ircinia variabilis, Theonella swinhoei und Carteriospongia foliascens auf der Ebene der 16S-rRNA-Gensequenzen zu etwa 99% identisch waren, unterschieden sie sich deutlich auf Genom-Ebene. Nicht nur die Genomgrößen waren von Klade zu Klade verschieden, sondern auch der Gengehalt und eine Reihe von Merkmalen, einschließlich Proteinen mit genannten „eukaryotic-like domains,“ leucinreiche „repeats“ oder Tetratricopeptid-„repeats“. Auf der anderen Seite teilten die vier Kladen eine Reihe von Merkmalen wie Ankyrin-„repeat“-Domänen-haltige Proteine, die auch in anderen Phyla von Schwammsymbionten in verschiedenen Wirtsschwämmen und aus verschiedenen geografischen Orten konserviert zu sein schienen. Ein möglicher neuartiger Mechanismus zur Phagozytose-Vermeidung und zur Phagenresistenz mittels eines veränderten O-Antigens des Lipopolysaccharids wurde identifiziert.
Um vorherige Hypothesen über die Anpassung von Schwamm-assoziierten Bakterien auf ein breiteres Spektrum des Mikrobioms von A. aerophoba zu testen und gleichzeitig in der Methodik voran zu schreiten, entwickelte ich einen bioinformatischen Arbeitsablauf, um metagenomische Illumina-„short-read“-Sequenzdaten mit PacBio-„long-reads“ zu kombinieren. Zu Beginn dieses Projektes gab es keine veröffentlichte Methodik zur Verknüpfung von „short-reads“ und „long-reads“ für die Metagenomik, und auch jetzt gibt es keine veröffentlichten Projekte mit einem vergleichbaren Ziel von nicht-gezieltem „Assembly“, „Binning“ und Analyse eines Metagenoms. Ich habe eine Auswahl von „Assembly“-Programmen und Einstellungen auf einem simulierten Testdatensatz getestet, der die Eigenschaften der realen metagenomischen Daten widerspiegelt. Die entwickelte „Assembly“-Methode verbesserte nicht nur die Gesamtstatistik, sondern auch die Qualität der einzelnen, „gebinnten“ Genome, die durch Vergleich zu den ursprünglich veröffentlichten Genom-Sequenzen evaluiert wurde.
Das Mikrobiom von A. aerophoba wurde in den letzten Jahren aus verschiedenen Blickwinkeln untersucht, aber nur Genome des Candidatus-Phylum Poribakterien und die Cyanobakteriensequenzen aus meinem oben beschriebenen Projekt wurden bisher veröffentlicht. Durch die Anwendung meiner neu entwickelten „Assembly“-Methodik auf einen metagenomischen Datensatz von A. aerophoba bestehend aus einem PacBio-„long-read“-Datensatz und sechs Illumina-„short-read“-Datensätzen, die für das anschließende „differential coverage binning“ optimiert waren, zielte ich darauf ab, eine größere Anzahl und Vielfalt von Symbionten zu sequenzieren. Die Ergebnisse dieses Projektes sind derzeit bei The ISME Journal in Review. Die Komplementierung von Illumina „short-read“ mit PacBio „long-read“-Sequenzdaten für das „binning“ dieses hochkomplexen Metagenoms hat die Gesamt-„assembly“-Statistik sowie die Qualität der „gebinnten“ Genome deutlich verbessert. Siebenunddreißig Genome aus 13 Bakterienphyla und Candidatus-Phyla wurden „gebinnt“, die die prominentesten Mitglieder des Mikrobioms von A. aerophoba darstellten. Ein statistischer Vergleich zeigte eine Anreicherung von Genen, die mit Restriktionsmodifikationen und Toxin-Antitoxin-Systemen zusammenhängen, in den meisten Symbionten-Genomen im Vergleich zu ausgewählten Referenzgenomen. Beides sind Mechanismen zur Verteidigung gegen eindringende Fremd-DNA, die für Schwamm-Symbionten aufgrund der Schwamm-Filtration und Phagozytose-Aktivität wichtig sein können, die die Symbionten hohen Konzentrationen von freier DNA aussetzen. Auch mögliche Wirtskolonisations- und Matrixnutzungsmechanismen waren signifikant angereichert. Wegen der Vielfalt der „gebinnten“ Symbionten-Genome war ein Genom-Vergleich innerhalb der Symbionten möglich, der drei Gilden von Symbionten zum Vorschein brachte, die gekennzeichnet waren durch i) Ernährungsspezialisierung auf die Metabolisierung von Carnitin, ii) Spezialisierung auf sulfatierte Polysaccharide und iii) scheinbaren Nahrungs-Generalismus. Sowohl Carnitin als auch sulfatierte Polysaccharide sind in der extrazellulären Schwammmatrix reichlich vorhanden und stehen so den Schwammsymbionten als Substrat zur Verfügung. Die Genome der diversen Symbionten-Gemeinschaft in A. aerophoba waren in ihren Verteidigungsmechanismen vereint, aber spezialisiert hinsichtlich ihrer Ernährung.
KW  - Metagenom
KW  - metagenomics
KW  - single-cell genomics
KW  - sponge microbiome
KW  - differential coverage binning
KW  - PacBio sequencing
KW  - Illumina HiSeq
KW  - hybrid assembly
KW  - Aplysina aerophoba
KW  - Mikroorganismus
Y1  - 2017
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-151869
ER  - 
TY  - THES
A1  - Schaaf, Lisa
T1  - Der Einfluss von Arzneistofftransportern auf die pulmonale Absorption inhalierter Arzneistoffe
T1  - The role of drug transporters in the pulmunary absorbtion of inhaled drugs
N2  - Arzneistofftransporter ermöglichen endogenen und exogenen Molekülen die Überwindung von Zellmembranen und tragen dadurch zur Aufnahme, Verteilung und Elimination von Arzneistoffen bei. Inhalativ applizierte Wirkstoffe, wie Vertreter aus der Gruppe der Beta-2-Sympathomimetika oder Anticholinergika, zählen zu den Substraten wichtiger, pulmonal exprimierter Arzneistofftransporter. Trotz intensivierter Forschung auf dem Gebiet der Transporter-Expression ist diese im humanen Lungengewebe bisher wenig untersucht und deren pharmakokinetische Auswirkungen auf pulmonal verabreichte Arzneistoffe sind kaum bekannt. Im Rahmen der vorliegenden Arbeit sollte der Einfluss von Arzneistofftransportern auf die pulmonale Absorption inhalierter Arzneistoffe untersucht und Erkenntnisse über deren Expressions-Profil im humanen Lungengewebe gewonnen werden.
Pharmakokinetische Parameter des inhalativen Anticholinergikums Ipratropiumbromid wurden an einem ex vivo Modell der humanen Lunge untersucht. Nach vorheriger Applikation des kompetitiven OCTN1/2-Inhibitors L-Carnitin wurde keine signifikante Reduktion der absorbierten Wirkstoffmenge detektiert. Damit zeigten sich die beiden organischen Kationen/Carnitin-Transporter OCTN1 und OCTN2, anders als bisher vermutet, nicht als primär an der Absorption von Ipratropiumbromid beteiligte Transporter. Infolgedessen wurde die Beteiligung weiterer Transporter hypothetisiert.
Erstmals wurden die am humanen Lungen-Perfusions-Modell gewonnenen pharmakokinetischen Daten zur pulmonalen Absorption in direkter Beziehung zur mRNA- und Protein-Expression von Arzneistofftransportern in den jeweiligen individuellen Gewebeproben betrachtet. Die pulmonale Genexpression des Multidrug Resistance-Related Protein MRP5 wies eine signifikante negative Korrelation mit der Area under the curve (AUC0 – 60 min) von Ipratropiumbromid auf (r = -0,699; p < 0,05), was die Beteiligung von MRP5 an den Umverteilungsprozessen von Ipratropiumbromid in der humanen Lunge nahelegte. Auf Protein-Ebene wurde eine positive Korrelation zwischen der Expression des organischen Kationentransporters OCT3 und der AUC0 – 60 min von Ipratropiumbromid ermittelt (r = 0,7499,p < 0,05), woraus sich eine potentielle Beteiligung von OCT3 an der Aufnahme von Ipratropiumbromid aus dem luminalen Lungenbereich ableiten ließ.
Zur Untermauerung dieser Hypothese wurden Untersuchungen mit stabil transfizierten HEK293-Zellen durchgeführt. Sowohl der organische Kationentransporter OCT1 als auch OCT3 trugen dabei signifikant zu einer erhöhten zellulären Aufnahme der beiden Tritium-markierten Bronchodilatatoren Ipratropiumbromid und Salbutamol bei. Damit wurde für OCT3 zum ersten Mal eine Beteiligung an der zellulären Aufnahme dieser beiden Arzneistoffe nachgewiesen.
Im Kontext der Gendermedizin sind geschlechtsspezifische Unterschiede in der Transporter-Expression von großem Interesse. Inwiefern die drei Sexualsteroidhormone Estradiol, Progesteron und Testosteron einen regulatorischen Effekt auf die mRNA-Expression von Membrantransportern haben, wurde erstmals durch in vitro Inkubationsversuche in physiologischen Hormonkonzentrationen mit der humanen Bronchialepithelzelllinie Calu-3 geprüft. Mittels intensiv optimierter und sorgfältig validierter RT-qPCR-Analytik konnten vor allem nach Inkubation mit weiblichen Sexualhormonen verglichen zu keiner Hormon-Zugabe statistisch signifikante Expressions-Unterschiede detektiert werden: Nach Behandlung mit Estradiol zeigten der Oligopeptid-Transporter PEPT2 (80,8 ± 15,6 %) und OCTN2 (82,8 ± 4,2 %) eine geringere Genexpression, das Multidrug Resistance-Related Protein MRP1 (111,6 ± 9,1 %) sowie OCTN1 (112,9 ± 10,1 %) waren nach Zugabe von Estradiol kombiniert mit Progesteron höher exprimiert als ohne Hormon-Zusatz. 
Da Estradiol überdies als Inhibitor des OCT1- und OCT3-vermittelten Transports gilt, wurde die Auswirkung des Hormons, unter anderem in physiologischer Konzentration, auf die Aufnahme von Tritium-markierten Ipratropiumbromid in stabil transfizierte HEK293-Zellen untersucht, wobei tatsächlich eine reduzierte zelluläre Ipratropiumbromid-Aufnahme beobachtet wurde. Somit könnte auch in vivo eine geschlechtsspezifische Inhibition der beiden Transporter stattfinden, wodurch deren Substrate einer geschlechtsspezifisch variierenden Pharmakokinetik unterliegen könnten.
Darüber hinaus wurde in rund 80 humanen Lungengewebsproben die Genexpression von Arzneistofftransportern hinsichtlich geschlechts- und altersspezifischer Unterschiede überprüft. In unter 50-jährigen Männern war das Multidrug-Resistance Protein MDR1 signifikant höher exprimiert verglichen zu Männern von 50 - 60 Jahren. OCT1 war in Patienten von 
50 - 60 Jahren signifikant geringer exprimiert als in über 60-Jährigen. Daneben lieferte die Analyse aller Gewebeproben das Genexpressions-Profil von Arzneistofftransportern im humanen Lungengewebe, wobei OCT3 das höchste und OCT2 das geringste mRNA-Expressions-Niveau unter den untersuchten Transportern aufwies. Eine wesentliche Beteiligung von OCT3 an Transportvorgängen im humanen Lungengewebe erschien damit wahrscheinlich. 
Resümierend konnte mit der vorliegenden Arbeit ein Beitrag zur Aufklärung des Einflusses von Arzneistofftransportern auf die pulmonale Absorption inhalativ verabreichter Arzneistoffe geleistet werden. Dabei konnte OCT3 erstmals als maßgeblich an der zellulären Aufnahme von Ipratropiumbromid beteiligter Transporter in der humanen Lunge identifiziert werden, womit einerseits die Beteiligung von Arzneistofftransportern an pharmakokinetischen Prozessen in vivo und andererseits die Bedeutung von Arzneistofftransportern für die inhalative Arzneimitteltherapie deutlich wurde.
N2  - Drug transporters facilitate the transport of endogenous and exogenous compounds across cell membranes. Therefore they contribute to the absorption, distribution and elimination of drugs. Pulmonary administered drugs, such as members of the drug class of betamimetics or anticholinergics, are known substrates of relevant pulmonary expressed drug transporters. Despite intensified research in the field of transporter expression few data are available about their expression in the human lung and the pharmacokinetic implications on pulmonary administered drugs. The aim of this thesis was to investigate the impact of drug transporters on the absorption of inhaled drugs and to gain insights into their expression profiles in human lung tissue.
Pharmacokinetic properties of the inhaled anticholinergic ipratropium bromide were explored using an ex vivo model of the human lung. After preceding application of the competitive OCTN1/2-inhibitor L-carnitine no significant decrease of the amount of absorbed active ingredient was detected. This contradicted previous assumptions regarding the contribution of the organic cation/carnitine transporters OCTN1 and OCTN2 to the absorption of ipratropium bromide. Consequently the involvement of additional transporters was hypothesized.
For the first time pharmacokinetic data of the pulmonary absorption obtained by employing the human lung perfusion model were correlated with the mRNA and protein expression of drug transporters in respective individual tissue samples. The pulmonary gene expression of the multidrug resistance–related protein MRP5 showed a significant negative correlation with the area under the curve (AUC0 – 60 min) of ipratropium bromide (r = -0,699; p < 0,05). This might indicate that MRP5 contributes to the redistribution processes of ipratropium bromide in the human lung. A positive correlation between the protein expression of the organic cation transporter OCT3 and the AUC0 – 60 min of ipratropium bromide was detected (r = 0,7499, p < 0,05) suggesting a potential involvement of OCT3 in the absorption of ipratropium bromide in the luminal lung area.
Uptake assays using stably transfected HEK293 cells were performed to substantiate this hypothesis. Both organic cation transporters, OCT1 and OCT3, contributed significantly to an increased cellular uptake of the tritium labeled bronchodilators ipratropium bromide and salbutamol. Thus, the contribution of OCT3 to the cellular uptake of both pharmaceutical substances was demonstrated for the first time.
Gender-specific differences of drug transporter expression are of major interest in the context of gender medicine. In vitro incubation studies with the human bronchial epithelial cell line Calu-3 for the first time elucidated whether physiological concentrations of the three sex steroid hormones estradiol, progesterone and testosterone exert a regulatory effect upon the mRNA expression of membrane transporters. By thoroughly optimized and carefully validated RT-qPCR analytics statistically significant differences in gene expression were detected primarily after incubation with female sex hormones compared to no hormone exposure: After incubation with estradiol the peptide transporter PEPT2 
(80,8 ± 15,6 %) and OCTN2 (82,8 ± 4,2 %) showed decreased expression whereas the multidrug resistance–related protein MRP1 (111,6 ± 9,1 %) as well as OCTN1 (112,9 ± 10,1 %) were upregulated after addition of both estradiol and progesterone compared to no treatment.
Since estradiol is also a known inhibitor of the transport mediated by OCT1 and OCT3 its impact on the uptake of tritium labeled ipratropium bromide was investigated in stably transfected HEK293 cells. Indeed, a reduced cellular uptake of ipratropium bromide was observed after incubation with estradiol, also at physiological concentrations. Therefore, a gender-specific inhibition of both transporters in vivo is conceivable and could result in gender-specific pharmacokinetic characteristics for substrates of these transporters.
Moreover, the gene expression of drug transporters in approximate 80 lung tissue samples was examined regarding gender and age related differences. The multidrug resistance protein MDR1 was significantly higher expressed in men younger than 50 years compared to 50 - 60 year old men. OCT1 was significantly less expressed in 50 - 60 years old patients compared to patients older than 60 years. Furthermore, the gene expression profile of drug transporters in the human lung was analyzed. In all tissue samples OCT3 showed the highest mRNA expression level whereas OCT2 was least expressed amongst the investigated transporters. This suggested a substantial involvement of OCT3 in transport processes in human lung tissue.
In conclusion, the present research contributed to the elucidation of the role of drug transporters in the pulmonary absorption of inhaled drugs. For the first time OCT3 was identified to be substantially involved in the cellular absorption of ipratropium bromide in human lungs. Hence, the data supported the involvement of drug transporters in pharmacokinetic processes in vivo and emphasized the importance of drug transporters for inhaled pharmacotherapy.
KW  - Lunge
KW  - ABC-Transporter
KW  - Organischer Kationentransporter
KW  - Pharmakokinetik
KW  - Genexpression
KW  - Arzneistofftransporter
KW  - Lungengewebe
KW  - Lungenperfusionsmodell
KW  - Ipratropiumbromid
Y1  - 2017
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-151534
ER  - 
TY  - THES
A1  - Reis, Helena
T1  - Characterization of telomere protein complexes in Trypanosoma brucei
T1  - Charakterisierung von telomerischen Proteinkomplexen in Trypanosoma brucei
N2  - African trypanosomiasis is a disease endemic to sub-Saharan Africa. It affects humans as well as wild and domestic animals. The human form of the disease is known as sleeping sickness and the animal form as nagana, which are usually fatal if left untreated. The cause of African trypanosomiasis is the unicellular parasite Trypanosoma brucei. During its life cycle, Trypanosoma brucei shuttles between a mammalian host and the tsetse fly vector. In the mammalian host the parasite multiplies as bloodstream form (BSF) extracellularly in the bloodstream or the lymphatic system. Survival of BSF parasites relies on immune evasion by antigenic variation of surface proteins because its extracellular lifestyle leads to direct exposure to immune responses. At any given time each BSF cell expresses a single type of variant surface glycoprotein (VSG) on its surface from a large repertoire. The active VSG is transcribed from one of 15 specialized subtelomeric domains, termed bloodstream expression sites (BESs). The remaining 14 BESs are silenced. This monoallelic expression and periodic switching of the expressed VSG enables to escape the immune response and to establish a persistent infection in the mammalian host. During developmental differentiation from BSF to the insect vector-resident procyclic form (PCF), the active BES is transcriptionally silenced to stop VSG transcription. Thus, all 15 BESs are inactive in the PCF cells as surface protein expression is developmentally regulated. 
Previous reports have shown that the telomere complex components TbTRF, TbRAP1 and TbTIF2 are involved in VSG transcriptional regulation. However, the precise nature of their contribution remains unclear. In addition, no information is available about the role of telomeres in the initiation and regulation of developmental BES silencing. To gain insights into the regulatory mechanisms of telomeres on VSG transcription and developmental repression it is therefore essential to identify the complete composition of the trypanosome telomere complex.
To this end, we used two complementary biochemical approaches and quantitative label-free interactomics to determine the composition of telomere protein complexes in T. brucei. Firstly, using a telomeric pull-down assay we found 17 potential telomere-binding proteins including the known telomere-binding proteins TbTRF and TbTIF2. Secondly, by performing a co-immunoprecipitation experiment to elucidate TbTRF interactions we co-purified five proteins. All of these five proteins were also enriched with telomeric DNA in the pull-down assay. 
To validate these data, I characterized one of the proteins found in both experiments (TelBP1). In BSF cells, TelBP1 co-localizes with TbTRF and interacts with already described telomere-binding proteins such as TbTRF, TbTIF2 and TbRAP1 indicating that TelBP1 is a novel component of the telomere complex in trypanosomes. Interestingly, protein interaction studies in PCF cells suggested a different telomere complex composition compared to BSF cells. In contrast to known members of the telomere complex, TelBP1 is dispensable for cell viability indicating that its function might be uncoupled from the known telomere-binding proteins. Overexpression of TelBP1 had also no effect on cell viability, but led to the discovery of two additional shorter isoforms of TelBP1. However, their source and function remained elusive. 
Although TelBP1 is not essential for cell viability, western blot analysis revealed a 4-fold upregulation of TelBP1 in the BSF stage compared to the PCF stage supporting the concept of a dynamic telomere complex composition. We observed that TelBP1 influences the kinetics of transcriptional BES silencing during developmental transition from BSF to PCF. Deletion of TelBP1 caused faster BES silencing compared to wild-type parasites. 
Taken together, TelBP1 function illustrates that developmental BES silencing is a fine-tuned process, which involves stage-specific changes in telomere complex formation.
N2  - Afrikanische Trypanosomiasis ist eine Krankheit, die in Afrika südlich der Sahara endemisch vorkommt und sowohl Menschen als auch Wild- und Haustiere betrifft. Die menschliche Form der Krankheit ist als Schlafkrankheit und die Tierform als Nagana bekannt. Ohne Behandlung verläuft die Krankheit in der Regel tödlich. Der einzellige Parasit Trypanosoma brucei ist die Ursache dieser Krankheit. Während seines Lebenszyklus bewegt sich der Parasit zwischen einem Säugetierwirt und einem Insektenvektor, der Tsetsefliege. Im Säugetierwirt vermehrt sich der Parasit als Blutstromform (BSF) extrazellulär im Blutkreislauf und im Lymphsystem. Das Fortbestehen der BSF-Parasiten im Wirt beruht auf einer Immunausweichstrategie durch antigene Variation der Oberflächenproteine. Diese Abwehrstrategie ist erforderlich, da der Parasit durch seinen extrazellulären Lebensstil direkt der Immunantwort ausgesetzt ist. Zu jedem Zeitpunkt wird nur ein variables Oberflächenprotein (VSG) auf der Zelloberfläche aus einem großen Repertoire exprimiert. Dabei wird das aktive VSG von einer von 15 spezialisierten telomerproximalen Transkriptionseinheiten transkribiert, den sogenannten Blutstromform Expression Sites (BESs). Die restlichen 14 BESs sind inaktiv. Diese monoallelische Expression und das periodische Wechseln des exprimierten VSG ermöglichen dem Parasiten der Immunantwort zu entgehen und eine persistente Infektion im Säugetierwirt zu etablieren. Während der Differenzierung von BSF zur Insektenvektor-residenten prozyklischen Form (PCF) wird die aktive BES transkriptionell herunter reguliert um die VSG-Transkription zu stoppen. Somit sind alle 15 BESs in PCF-Zellen inaktiv, da die Expression von Oberflächenproteinen stadienspezifisch reguliert ist. 
Frühere Veröffentlichungen haben gezeigt, dass die Proteine TbTRF, TbRAP1 und TbTIF2 des Telomerkomplexes an der Transkriptionsregulation von VSG-Genen beteiligt sind. Es ist jedoch unklar, wie genau sie zur Regulation beitragen. Darüber hinaus gibt es keine Informationen über die Rolle von Telomeren bei der Initiation und Regulation der BES-Inaktivierung während der Differenzierung. Um Einblicke in die regulatorischen Mechanismen von Telomeren auf die VSG-Transkription und differenzierungsbedingte Repression der aktiven BES zu gewinnen, ist es daher notwendig, die vollständige Zusammensetzung der Telomerkomplexe in Trypanosomen zu identifizieren.
Zu diesem Zweck wurden zwei komplementäre biochemische Ansätze und quantitative Massenspektrometrie genutzt um die Zusammensetzung von Telomerproteinkomplexen in T. brucei zu bestimmen. Zunächst wurden mittels einer Affinitätschromatographie mit TTAGGG-Oligonukleotiden 17 potentielle telomerbindende Proteine gefunden. Darunter waren auch die bereits bekannten telomerbindenden Proteine TbTRF und TbTIF2. Zweitens wurde mit Hilfe eines Co-Immunpräzipitationsexperiments um die Interaktionen von TbTRF aufzuklären, fünf Proteine aufgereinigt. Alle diese fünf Proteine wurden auch mit telomerischer DNA in der Affinitätschromatographie angereichert.
Um diese Daten zu validieren, wurde eines der in beiden Experimenten gefundenen Proteine (TelBP1) charakterisiert. In BSF-Zellen co-lokalisiert TelBP1 mit TbTRF und interagiert mit bereits beschriebenen telomerbindenden Proteinen wie TbTRF, TbTIF2 und TbRAP1. Dies deutet darauf, dass TelBP1 eine weitere Komponente des Telomerkomplexes in Trypanosomen ist. Interessanterweise deuteten Proteininteraktionsstudien in PCF-Zellen auf eine andere Zusammensetzung des Telomerkomplexes im Vergleich zu BSF-Zellen.
Im Gegensatz zu den bekannten Mitgliedern des Telomerkomplexes ist TelBP1 für das Zellwachstum nicht essentiell. Damit könnte die Funktion von TelBP1 von den bekannten telomerbindenden Proteinen entkoppelt sein. Die Überexpression von TelBP1 zeigte auch keinen Einfluss auf das Zellwachstum, führte aber zur Entdeckung von zwei weiteren kürzeren Isoformen von TelBP1. Ihr Ursprung und Funktion blieben jedoch ungeklärt. 
Obwohl TelBP1 für das Zellwachstum entbehrlich ist, zeigten Westernblot-Analysen eine 4-fache Hochregulierung von TelBP1 in BSF-Zellen im Vergleich zu PCF-Zellen. Die stadienspezifische Regulation von TelBP1 unterstützt damit das Konzept von einer dynamischen Zusammensetzung der Telomerkomplexe. Zudem wurde beobachtet, dass TelBP1 die Kinetik der Inaktivierung der aktiven BES während der Differenzierung von der BSF zur PCF beeinflusst. Die Deletion von TelBP1 führte zu einem schnelleren Abschalten der BES im Vergleich zu Wildtyp-Parasiten.
Zusammengefasst zeigt die Funktion von TelBP1, dass das Abschalten der aktiven BES während der Differenzierung ein fein abgestimmter Prozess ist, der stadienspezifische Veränderungen der Telomerkomplexe beinhaltet.
KW  - Trypanosoma brucei
KW  - Genexpression <Molekulargenetik>
KW  - Telomer
KW  - telomere-binding protein
KW  - chromatin remodeling
KW  - developmental differentiation
Y1  - 2017
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-151323
ER  - 
TY  - THES
A1  - Contar Adolfi, Mateus
T1  - Sex determination and meiosis in medaka: The role of retinoic acid
T1  - Geschlechtsbestimmung und Meiose in Medaka: Die Rolle der Retinsäure
N2  - Sex determination (SD) is a complex and diverse developmental process that leads to the decision whether the bipotential gonad anlage will become a testis or an ovary. This mechanism is regulated by gene cascades, networks and/or chromosomal systems, and can be influenced by fluctuations of extrinsic factors like temperature, exposure to hormones and pollution. Within vertebrates, the group of fish show the widest variety of sex determination mechanism. This whole diversity of processes and mechanisms converges to the formation of two different gametes, the eggs and the sperm, the first bigger and static, and the second smaller and motile. Meiosis is crucial for the formation of both types of gametes, and the timing of meiosis entry is one of the first recognizable differences between male and female in vertebrates. The germ cells go into meiosis first in female than in male, and in mammals, this event has been shown to be regulated by retinoic acid (RA). This small polar molecule induces in the germ cells the expression of the pre-meiotic marker Stra8 (stimulated by retinoic acid gene 8), which is necessary for meiosis initiation. Interestingly, genome analyzes have shown that the majority of fish (including medaka) lack the stra8 gene, adding a question mark to the role of RA in meiosis induction in this group. Since a role of RA in entry of meiosis and sexual development of fish is still far from being understood, I investigated in medaka (Oryzias latipes) a possible signaling function of RA during the SD period in embryos and in reproductively active gonads of adults. I generated a transgenic medaka line that reports responsiveness to RA in vivo. With this tool, I compared RA responsiveness with the expression of the main gene involved in the synthesis of RA. My results show that there is a de-correlation between the action of RA with its source. In adults, expression of the RA metabolizing enzymes show sexually dimorphic RA levels, with aldh1a2 levels being higher in testis, and cyp26a1 stronger in female gonad. In ovary, the responsiveness is restricted to the early meiotic oocytes. In testis, RA is acting directly in the pre-meiotic cells, but also in Sertoli and Leydig cells. Treatment experiments on testis organ culture showed that RA pathway activation leads to a decrease in meiosis markers expression levels. During the development, RA responsiveness in the germ cells was observed in both sexes much earlier than the first female meiosis entry. Treatments with RA-synthesis inhibitor show a decrease in meiosis markers expression levels only after the sex differentiation period in female. Expression analyzes of embryos treated with exogenous RA showed induction of dmrt1a at the gonad levels and an increase of amh levels. Both genes are not only involved in male formation, but also in the regulation of germ cell proliferation and differentiation. RA is important in meiosis induction and gametogenesis in adult medaka. However, there is no evidence for a similar role of RA in initiating the first meiosis in female germ cells at the SD stage. Moreover, contrary to common expectation, RA seems to induce sex related genes that are involved indirectly in meiosis inhibition. In this thesis, I showed for the first time that RA can be involved in both induction and inhibition of meiosis entry, depending on the sex and the developmental stage in a stra8-independent model organism.
N2  - Geschlechtsbestimmung ist ein komplexer und vielfältiger Entwicklungsprozess, der zu der Entscheidung führt, ob sich aus der bipotenten Gonadenanlage Hoden oder Ovarien entwickeln. Dieser Mechanismus ist durch Genkaskaden, Netzwerke und/oder chromosomale Systeme reguliert, kann aber auch durch Fluktuation äußerer Faktoren wie beispielsweise Temperatur, durch Hormonexposition oder durch Umweltverschmutzung beeinflusst werden. Innerhalb der Wirbeltiere zeigen Fische die größte Vielfalt in Bezug auf die Mechanismen der Geschlechtsbestimmung. Die unterschiedlichen Mechanismen der Geschlechtsbestimmung konvergieren in der Entstehung von der beiden unterschiedlichen Geschlechtszellen, der Eizelle und des Spermiums. Die Eizelle ist groß und statisch, das Spermium hingegen ist kleiner und beweglich. Die entscheidende Rolle für die Entstehung der Geschlechtzellen spielt die Meiose. Der Zeitpunkt, an dem zum ersten Mal in der Entwicklung die Meiose einsetzt, ist der erste erkennbare Unterschied in der Gonadenentwicklung zwischen männlichen und weiblichen Wirbeltieren. Die Meiose der Keimzellen beginnt bei Weibchen früher als bei Männchen. Bei Säugetieren reguliert Retinsäure (RA) diesen Prozess. Dieses kleine polare Molekül induziert die Expression des Prä-Meiose-Markers Stra8 (stimulated by retinoic acid gene 8) in den Keimzellen, welcher für den Eintritt in die Meiose essentiell ist. Interessanterweise haben Genomanalyzen gezeigt, dass das stra8 Gen in Medaka sowie in den meisten anderen Fischarten nicht vorhanden ist. Dies stellt eine vergleichbare Rolle von RA für die Induktion der Meiose wie bei Säugetieren in diesen Fischen in Frage. Da die Rolle von RA für den Eintritt in die Meiose sowie für die Geschlechtsentwicklung in Fischen bisher nur unzureichend untersucht und verstanden ist, habe ich bei Medaka (Oryzias latipes) eine mögliche Funktion von RA für die Geschlechtsdetermination in Embryonen sowie in Gonaden geschlechtsreifer Tiere untersucht. Ich habe im Rahmen dieser Arbet eine transgene Medakalinie generiert, die in vivo eine RA induzierte Genexpression durch ein GFP Reportergen anzeigt. Mit Hilfe dieser Linie wurde die transkriptionsreulierende Aktivität von RAmit der Expression der wichtigsten Gene, die in die RA Synthese involviert sind, verglichen. Meine Ergebnisse zeigen eine Diskrepanz zwischen dem Wirkungs- und Syntheseort von RA. Die RA metabolisierenden Enzyme zeigten eine geschlechtsdimorphe Expression in adulten Medakas, mit einer höheren aldh1a2 Expression im Hoden sowie einer stärkeren cyp26a1 Expression in weiblichen Gonaden. Im Ovar sind lediglich frühe meiotische Eizellen RA-sensitiv. Im Hoden wirkt RA direkt in prä-meiotische Zellen, aber auch in Sertoli und Leydig Zellen. Stimulations-Experimente an Hoden Organkulturen ergaben, dass eine Aktivierung des RA Signalwegs zu einer Abnahme des Expressionslevels von Meiose-Markern führt. Während der Embryonalentwicklung konnte in den Keimzellen beider Geschlechter eine transkriptions-induziernende Aktivität von RA bereits zu einem Zeitpunkt beobachtet werden, der deutlich vor dem ersten Meiose Eintritt in Weibchen liegt. Behandlungen mit einem RA-Synthese Inhibitor zeigten lediglich nach der Geschlechtsdifferenzierung in Weibchen eine verminderte Expression der Meiose-Marker. Expressionsanalysen von Embryonen, die mit exogener RA behandelt wurden, ergaben eine Induktion von dmrt1a in den Gonaden und ein Anstieg von amh. Beide Gene sind sowohl in die männliche Geschlechtsentwicklung involviert, als auch in die Regulation der Keimzellproliferation und –differenzierung. Zusammen ergaben meine Untersuchungen, dass RA für die Induktion der Meiose und der Gametogenese in adulten Medakas wichtig ist. Allerdings gibt es keinen Hinweis für eine ähnliche Rolle
11
von RA bei der Initiierung der ersten Meiose in weiblichen Keimzellen während der Geschlechtsdetermination. Im Gegensatz zur bisher beschriebenen Situation, scheint darüber hinaus RA die Expression geschlechtsspezifischer Gene zu induzieren, die indirekt in die Inhibition der Meiose involviert sind. In der vorliegenden Arbeit konnte in einem stra8-unabhängigen Modelorganismus das erste Mal gezeigt werden, dass RA – abhängig vom Geschlecht und vom Stadium der Entwicklung - sowohl in die Induktion als auch in die Inhibition des Meiose-Eintritts involviert ist.
KW  - Japankärpfling
KW  - Meiose
KW  - Sex determination
KW  - Meiosis
KW  - Retinoic acid
KW  - Medaka
KW  - Geschlechtsdifferenzierung
KW  - Retinoesäure
KW  - Geschlechtsbestimmung
Y1  - 2017
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-136335
ER  - 
TY  - THES
A1  - Gehring, Jennifer
T1  - Functional analysis of the latrophilin homolog dCirl in Drosophila melanogaster
T1  - Funktionelle Analyse des latrophilin Homologs dCirl in Drosophila melanogaster
N2  - Latrophilin, alternatively named calcium-independent receptor of α-latrotoxin (CIRL), resembles a prototype of the adhesion class G-protein coupled receptors (GPCRs). Initially identified as a high-affinity receptor for α-latrotoxin, a component of the black widow spider, latrophilins are now associated with various distinct functions, such as synaptic exocytosis, tissue polarity and fertility (Tobaben et al., 2002; Langenhan et al., 2009; Promel et al., 2012). Despite these exploratory efforts the precise subcellular localisation as well as the endogenous ligand of CIRL still remains elusive. In this work genetic experiments, imaging approaches and behavioural studies have been used to unravel the localisation and physiological function of the latrophilin homolog dCirl in Drosophila melanogaster. Containing only one latrophilin homolog together with its genetic accessibility and well-established transgenic approaches, Drosophila seemed an ideally suited model organism. The present study showed that dCirl is widely expressed in the larval central nervous system including moto- and sensory neurons. Further, this work revealed that removal of the latrophilin homolog does not greatly affect synaptic transmission but it seems that aspects of the postsynaptic structural layout are controlled by dCIRL in the fruit fly. Additionally, dCirl expression at the transcriptional level was confirmed in larval and adult chordotonal organs, specialised mechanosensors implicated in proprioception (Eberl, 1999). Expression of dCIRL at the protein level could not yet been confirmed in moto- and sensory neurons likely due to low endogenous expression. However, behavioural studies using dCirl knockout mutant larvae indicated a putative mechanosensory function of dCIRL regarding touch sensitivity and locomotion behaviour.
The second part of this thesis presents a strategy to examine interactions between several presynaptic proteins in living cells. The attempt described in this work is based on the discovery that GFP when split into two non-fluorescent fragments can form a fluorescent complex. The association of the fragments can be facilitated by fusing them to two proteins that interact with each other. Therefore, the split GFP method enables direct visualization of synaptic protein interactions in living cells. In initial experiments I could show that full length reporter protein fusions with n-Synaptobrevin (n-Syb), Synaptotagmin (Syt) and Syntaxin (Syx) allow expression in Drosophila and confirmed that fusion to either end of each synaptic protein did not impair expression or influence the viability of transgenic flies. Further, transgenes containing protein fusions of Syx, Syt, and n-Syb with split GFP fragments were established in previous studies (Gehring, 2010). The present work characterises the interaction of these protein fusions during different stages of synaptic vesicle turnover at active zones such as synaptic vesicle docking at the presynaptic membrane and vesicle fusion. These results suggest that the spGFP assay seems only partly suitable for resolving fast and transient protein-protein interactions at larval Drosophila active zones in vivo.
N2  - Latrophilin, auch als Calcium-unabhängiger Rezeptor für α-Latrotoxin (CIRL) bezeichnet, repräsentiert einen Prototyp der  Adhäsions G-Protein gekoppelten Rezeptorklasse. Ursprünglich als hoch-affiner Rezeptor für α-Latrotoxin entdeckt, werden Latrophiline heute mit zahlreichen verschiedenen Funktionen, wie synaptischer Exozytose, Gewebepolarität und Fertilität assoziiert (Tobaben et al., 2002; Langenhan et al., 2009; Promel et al., 2012). Trotz dieser Fortschritte sind die genaue subzelluläre Lokalisation sowie der endogene Ligand noch weitgehend unbekannt. Diese Studie verwendet genetische Ansätze, bildgebende Verfahren und Verhaltensstudien, um die Lokalisation und physiologische Funktion des Latrophilinhomologs dCirl in Drosophila melanogaster aufzuklären. Die Tatsache, dass Drosophila nur ein einziges Latrophilin Homolog besitzt, zusammen mit den genetischen Möglichkeiten und den sehr gut etablierten transgenen Methoden, machen die Fruchtfliege zu einem idealen Modellorganismus. Die erhobenen Daten belegen, dass dCirl verstärkt im larvalen Nervensystem, einschließlich motorischer und sensorischer Neurone, exprimiert wird. Weiterhin konnte gezeigt werden, dass in dCirl Knockout-Mutanten die basale synaptische Transmission unverändert ist, vermutlich aber Teile der postsynaptischen Struktur durch dCIRL in der Fruchtfliege kontrolliert werden. Zusätzlich konnte nachgewiesen werden, dass dCirl auf Transkriptionsebene in den larvalen und adulten Chordotonalorganen exprimiert wird, spezifische Mechanosensoren, die an der Propriozeption beteiligt sind (Eberl, 1999). Die Expression von dCIRL auf Proteinebene in motorischen und sensorischen Neuronen konnte aufgrund niedriger endogener Expressionslevel noch nicht verifiziert werden. Allerdings deuten Verhaltensstudien, die Berührungsempfindlichkeit und Lokomotion untersuchen, auf eine mögliche mechanosensorische Funktion von dCIRL in den Larven von Drosophila hin. 
Der zweite Teil dieser Arbeit zeigt eine Strategie auf, die es ermöglicht, das Zusammenspiel verschiedener präsynaptischer Proteine in vivo zu untersuchen. Die hier beschriebene Methode basiert auf der Entdeckung, dass sich zwei nicht-fluoreszierende Fragmente des grün leuchtenden Proteins (GFP), zu einem fluoreszierenden Komplex zusammenlagern können. Diese geteilten GFP-Fragmente (split-GFPs) werden mit zwei unterschiedlichen Proteinen fusioniert, die miteinander interagieren. Die split-GFP Methode ermöglicht so eine direkte Visualisierung von Protein-Protein-Interaktionen in lebenden Zellen. In ersten Experimenten konnte ich zeigen, dass Synaptobrevin (n-Syb), Synaptotagmin (Syt) und Syntaxin (Syx), die mit vollständigen Fluorophoren markiert wurden, für die Expression in Drosophila geeignet sind und bestätigen, dass sowohl die N-terminale als auch die C-terminale Proteinfusion möglich ist. Zudem konnte durch diese Versuche die Überlebensfähigkeit der transgenen Fliegen überprüft werden. In vorangegangenen Studien wurden Transgene hergestellt, die Proteinfusionen von n-Syb, Syt und Syx mit split-GFP Fragmenten enthalten (Gehring, 2010). Die vorliegende Arbeit charakterisiert die Wechselwirkung dieser Proteinfusionen während unterschiedlicher Stufen der synaptischen Vesikelfreisetzung an der aktiven Zone, wie beispielsweise dem Vesikel-docking an der präsynaptischen Membran und der Vesikelfusion. Die Ergebnisse dieser Studie deuten darauf hin, dass die split-GFP Technik nur bedingt geeignet ist um schnelle und transiente Protein-Protein Interaktionen an der larvalen aktiven Zone von Drosophila in vivo darzustellen.
KW  - Taufliege
KW  - G-Protein gekoppelte Rezeptor
KW  - Drosophila melanogaster
KW  - Cirl
KW  - Latrophilin
Y1  - 2017
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-101061
ER  - 
TY  - THES
A1  - Cheng, Cheng
T1  - Metabolomics and dereplication-based isolation of novel bioactive natural products from marine sponge-associated actinomycetes
T1  - Metabolomik und Dereplikations-basierte Isolierung von neuen bioaktiven Naturstoffen aus marinen, Schwamm-assoziierten Actinomyceten
N2  - Marine sponge-associated actinomycetes are considered as promising source for the discovery of novel biologically active compounds. Metabolomics coupled multivariate analysis can efficiently reduce the chemical redundancy of re-isolating known compounds at the very early stage of natural product discovery. This Ph.D. project aimed to isolate biologically active secondary metabolites from actinomycetes associated with different Mediterranean sponges with the assistance of metabolomics tools to implement a rapid dereplication and chemically distinct candidate targeting for further up-scaling compounds isolation.
This study first focused on the recovery of actinomycetes from marine sponges by various cultivation efforts. Twelve different media and two separate pre-treatments of each bacterial extract were designed and applied to facilitate actinomycete diversity and richness. A total of 64 actinomycetes were isolated from 12 different marine sponge species. The isolates were affiliated to 23 genera representing 8 different suborders based on nearly full-length 16S rRNA gene sequencing. Four putatively novel species belonging to the genera Geodermatophilus, Microlunatus, Rhodococcus, and Actinomycetospora were identified based on a sequence similarity <98.5% to validly described 16S rRNA gene sequences. 20% of the isolated actinomycetes was shown to exhibit diverse biological properties, including antioxidant, anti-Bacillus sp., anti-Aspergillus sp., and antitrypanosomal activities.
The metabolomics approaches combined with the bioassay results identified two candidate strains Streptomyces sp. SBT348 and Streptomyces sp. SBT345 for further up-scaling cultivation and compounds isolation. Four compounds were isolated from Streptomyces sp. SBT348. Three of these compounds including the new cyclic dipeptide petrocidin A were previously highlighted in the metabolomics analyses, corroborating the feasibility of metabolomics approaches in novel compounds discovery. These four compounds were also tested against two pathogen microorganisms since the same activities were shown in their crude extract in the preliminary bioassay screening, however none of them displayed the expected activities, which may ascribe to the insufficient amount obtained. Streptomyces sp. SBT345 yielded 5 secondary metabolites, three of which were identified as new natural products, namely strepthonium A, ageloline A and strepoxazine A. Strepthonium A inhibited the production of Shiga toxin produced by enterohemorrhagic Escherichia coli at a concentration of 80 μM, without interfering with the bacterial growth. Ageloline A exhibited antioxidant activity and inhibited the inclusion of Chlamydia trachomatis with an IC50 value of 9.54 ± 0.36 μM. Strepoxazine A displayed antiproliferative property towards human promyelocytic HL-60 cells with an IC50 value of 16 μg/ml.
11
These results highlighted marine sponges as a rich source for novel actinomycetes and further exhibited the significance of marine sponge-associated actinomycetes as promising producers of novel biologically active compounds. The chemometrics coupled metabolomics approach also demonstrated its feasibility and efficacy in natural product discovery.
N2  - Schwamm-assoziierte Actinomyceten stellen eine vielversprechende Quelle für die Entdeckung neuer, biologisch aktiver Verbindungen dar. Metabolomik gekoppelte multivariate Datenalyse kann die erneute Isolation bekannter chemischer Verbindungen in einem frühen Stadium drastisch reduzieren und  der  Entdeckung neuer Naturstoffe dadurch effizienter machen. Das Ziel dieser Arbeit war es, biologisch aktive Sekundärmetabolite aus Actinomyceten, welche mit Mittelmeerschwämmen assoziiert sind, zu isolieren. Mithilfe von Werkzeugen aus der Metabolomik soll eine schnelle Dereplikation sowie gezielte Auswahl an chemischen Verbindungen implementiert werden um diese nachfolgend und in hohem Durchsatz isolieren zu können.

Diese Promotions-Arbeit konzentriert sich zunächst auf die Isolation von Actinomyceten aus marinen Schwämmen mittels verschiedener Kultivierungsmethoden. Zwölf verschiedene Medien sowie zwei unterschiedliche Vorbehandlungen der bakteriellen Extrakte wurden angewendet, um die Kultivierung diverser Actinomyceten zu ermöglichen. Insgesamt konnten damit 64 Actinomyceten aus 12 unterschiedlichen Schwämmen isoliert worden. Mithilfe der Sequenzierung von 16S rRNA Sequenzen konnten diese bakteriellen Isolate 23 Gattungen und 8 Unterordnungen zugewiesen werden. Aufgrund von Sequenzähnlichkeiten <98.5% wurden 4 neue Arten identifiziert, welche zu den folgenden Gattungen gehören: Geodermatophilus, Microlunatus, Rhodococcus and Actinomycetospora. 20% der isolierten Actinomyceten wurde gezeigt, die verschiedene biologische Eigenschaften aufweisen, einschließlich antixocidativer, antibakterieller, Fungiziden Eigenschaften sowie ihrer anti- Trypanosomen -Aktivitäten.

Mithilfe metabolomischer Methoden und Bioassays konnten zwei bakterielle Stämme, Streptomyces sp. SBT348 und Streptomyces sp. SBT345, für deren Kultivierung und Isolierung chemischer Verbindung identifiziert werden. Aus dem Stamm Streptomyces sp. SBT348 konnten vier neue Verbindungen isoliert werden, darunter ein neues, zyklisches Dipeptid Petrocidin A. Drei dieser Verbindungen, einschließlich Petrocidin A, wurden bei der Datenanalyse der Metabolomik hervorgehoben. Das bestätigte die Durchführbarkeit metabolomischer Methoden für die Entdeckung neuer Verbindungen. Allerdings zeigte keine Verbindung die erwarteten Aktivitäten. Das könnte darauf zurückgeführt werden, dass die erhaltenen Mengen unzureichend waren. In Streptomyces sp. SBT345 konnten fünf Sekundärmetabolite identifiziert werden, von welchen drei - Strepthonium A, Ageloline A und Strepoxazine A - als neue Naturstoffe identifiziert werden konnten. Durch Strepthonium A in einer Konzentration von 80 µM konnte die Produktion des Shiga-Toxins in Escherichia coli gehemmt werden, ohne dessen bakterielles Wachstum zu beeinflussen. Ageloline A wirkte
 
antioxidativ und hemmte Chlamydia trachomatis mit einem IC50 Wert von 9.54 ± 0.36 µM. Strepoxazine A zeigte eine wachstumshemmende Wirkung gegenüber HL-60 Zellen (humane Promyelozytenleukämie-Zellen) bei einem IC50 Wert von 16 µg/ml.

Die Ergebnisse zeigen auf, dass marine Schwämme viele bisher unbekannte Actinomyceten beherbergen. Diesen Actinomyceten ist eine hohe Bedeutung beizumessen, da sie eine vielversprechende Quelle für neue, biologisch aktive Verbindungen darstellen. Es konnte ebenfalls gezeigt werden, dass der methodische Ansatz via chemometrischer und metabolomischer Methoden gut durchführbar und effizient ist und daher für die Entdeckung von Naturstoffen sehr gut geeignet ist.
KW  - Actinomyces
KW  - Schwämme
KW  - Sekundärmetabolit
KW  - Metabolomik
KW  - Marine natural products
KW  - Actinomycetes
KW  - Metabolomics
KW  - Marine sponges
KW  - Natural products
KW  - Dereplicaiton
Y1  - 2017
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-136587
ER  - 
TY  - THES
A1  - Zimnol, Anna
T1  - Relevance of angiotensin II type 1a receptor and NADPH oxidase for the formation of angiotensin II-mediated DNA damage
T1  - Relevanz des Angiotensin II Typ 1a-Rezeptors und der NADPH-Oxidase für die Entstehung Angiotensin II-vermittelter DNA-Schäden
N2  - Das Renin-Angiotensin-Aldosteron-System (RAAS) reguliert den Blutdruck sowie den Elektrolyt- und Wasserhaushalt. Das aktive Peptid, Angiotensin II (AngII), führt dabei zur Vasokonstriktion und in höheren Konzentrationen zu Bluthochdruck. Hypertensive Patienten haben ein erhöhtes Risiko an Krebs zu erkranken, vor allem an Nierenkrebs. Wir konnten bereits in vivo zeigen, dass AngII in der Lage ist, den Blutdruck zu steigern und dosisabhängig zu DNA-Schäden über den Angiotensin II Typ 1-Rezeptor (AT1R) führt. Ein stimuliertes RAAS kann ferner über die Aktivierung der NADPH-Oxidase, einer Hauptquelle der Generierung reaktiver Sauerstoffspezies (ROS) in der Zelle, zu oxidativem Stress führen. Zielsetzung dieser Arbeit war es zum einen, mit Hilfe von AT1a-Rezeptor-defizienten Mäusen in vivo zu prüfen, ob die Bildung von ROS, sowie die Bildung von DNA-Schäden in der Niere und im Herzen unabhängig von einem erhöhten Blutdruck auftreten. Zum anderen sollte, ebenfalls in vivo, untersucht werden, ob eine oder beide von zwei untersuchten Isoformen der NADPH-Oxidase (Nox) für die Auslösung oxidativen Stresses in der Niere verantwortlich ist. 
Zunächst wurden für den Versuch zur Überprüfung der Abhängigkeit AngII-induzierter DNA-Schäden vom Blutdruck männliche C57BL/6-Mäuse und AT1a-Knockout (KO)-Mäuse mit osmotischen Minipumpen ausgestattet, die AngII in einer Konzentrationen von 600 ng/kg min über einen Zeitraum von 28 Tagen abgaben. Zusätzlich wurde eine Gruppe von AngII-behandelten Wildtyp (WT)-Mäusen mit dem AT1-Rezeptor-Blocker Candesartan (Cand) behandelt. Während des Versuchszeitraumes fanden regelmäßige, nicht-invasive Blutdruckmessungen an den wachen Mäusen statt. In WT-Mäusen induzierte AngII Bluthochdruck, verursachte erhöhte Albumin-Level im Urin und führte zur Bildung von ROS in Niere und im Herzen. Außerdem traten in dieser Gruppe DNA-Schäden in Form von Einzel- und Doppelstrangbrüchen auf. All diese Reaktionen auf AngII konnten jedoch durch gleichzeitige Behandlung mit Cand verhindert werden. AT1a-KO-Mäuse hatten, verglichen mit WT-Kontrollmäusen, einen signifikant niedrigeren Blutdruck und normale Albumin-Level im Urin. In AT1a-KO-Mäusen, die mit AngII behandelt wurden, konnte kein Anstieg des systolischen Blutdrucks sowie kein Einfluss auf die Nierenfunktion gefunden werden. Jedoch führte AngII in dieser Gruppe zu einer Steigerung von ROS in der Niere und im Herzen. Zusätzlich wurden genomische Schäden, vor allem in Form von Doppelstrangbrüchen signifikant in dieser Gruppe induziert. Auch wenn AT1a-KO-Tiere, unabhängig von einer AngII-Infusion, keine eingeschränkte Nierenfunktion zeigten, so wiesen sie erhebliche histopathologische Schäden im Hinblick auf die Glomeruli und das Tubulussystem auf. Diese Art von Schäden deuten auf eine besondere Bedeutung des AT1aR im Hinblick auf die embryonale Entwicklung der Niere hin. Zusammenfassend beweisen die Ergebnisse dieses Experiments eindeutig, dass eine AngII-induzierte ROS-Produktion und die Induktion von DNA-Schäden unabhängig von einem erhöhten Blutdruck auftreten. Da in der AngII-behandelten AT1a-KO-Gruppe eine signifikant höhere Expression des AT1b-Rezeptors zu finden war und die Blockade von beiden Rezeptorsubtypen mit Cand zu einer Verhinderung der schädlichen Effekte durch AngII führte, scheint der AT1bR im Falle einer AT1aR-Defizienz für die Entstehung der Schäden zuständig zu sein. 
Ziel des zweiten Experimentes war es, den Beitrag der Nox2 und Nox4 zum oxidativen DNA-Schaden in vivo zu untersuchen. Hierfür wurden männliche C57BL/6-Mäuse und Nox2- oder Nox4-defiziente Mäuse mit osmotischen Minipumpen ausgestattet, die AngII in einer Konzentration von 600 ng/kg min über einen Zeitraum von 28 Tagen abgaben. Im WT-Stamm und in beiden Nox-defizienten Stämmen induzierte AngII Bluthochdruck, verursachte erhöhte Albumin-Level im Urin und führte zur Bildung von ROS in der Niere. Außerdem waren in allen AngII-behandelten Gruppen genomische Schäden, vor allem in Form von Doppelstrangbrüchen, erhöht. Auch in Abwesenheit von AngII wiesen Nox2- und Nox4-defiziente Mäuse mehr Doppelstrangbrüche im Vergleich zu WT-Kontrollmäusen auf. Interessanterweise kompensieren allerdings weder Nox2 noch Nox4 das Fehlen der jeweils anderen Isoform auf RNA-Basis. Aufgrund dieser Ergebnisse schließen wir, dass bislang keine Isoform alleine für die Generierung von oxidativen DNA-Schäden in der Niere verantwortlich gemacht werden kann und dass eine Beteiligung einer weiteren Nox-Isoform sehr wahrscheinlich ist. Möglicherweise könnten aber auch andere ROS-generierende Enzyme, wie Xanthinoxidase oder Stickoxidsynthase involviert sein. Da genomische Schäden in Nieren von Nox2- und Nox4-defizienten Mäusen in Abwesenheit von AngII gegenüber den Schäden in WT-Kontrollmäusen erhöht waren, könnten die beiden Isoformen auch eine schützende Funktion im Bereich von Nierenkrankheiten übernehmen. Da dies aber bislang nur für Nox4 beschrieben ist, ist es wahrscheinlicher, dass das Fehlen von einer der beiden Isoformen eher einen Einfluss auf die Embryonalentwicklung hat. Um dies jedoch abschließend zu klären wäre es sinnvoll mit induzierbaren Knockout-Modellen zu arbeiten, bei denen mögliche entwicklungsbedingte Effekte minimiert werden können.
N2  - The renin-angiotensin-aldosterone system (RAAS) regulates blood pressure, electrolyte metabolism and water balance. The reactive peptide, Angiotensin II (AngII), of the RAAS causes vasoconstriction and, in higher concentrations, increased blood pressure. Hypertensive patients have an increased risk to develop cancer, especially kidney cancer. We have shown in vivo, that AngII is capable to cause an elevation of blood pressure, as well as DNA damage dose-dependently via the AngII type 1 receptor (AT1R). A stimulated RAAS can further lead to oxidative stress by activating NADPH oxidases which are major enzymatic sources of reactive oxygen species (ROS) in the cell. On the one hand the aim of this work was to examine in vivo with the help of AT1aR-deficient mice whether the formation of ROS and DNA damage in the kidney and the heart occur independently of an increased blood pressure. On the other hand we wanted to investigate whether one or both of the two examined isoforms of the NADPH oxidase (Nox) is responsible for the triggering of oxidative stress in the kidney. 
For the purpose of the first experiment which examined the dependency of AngII-induced DNA damage on blood pressure, male C57BL/6-mice and AT1a-knockout (KO)-mice were equipped with osmotic minipumps, delivering AngII in a concentration of 600 ng/kg x min during 28 days. Additionally, wild-type (WT) mice were treated with the AT1R antagonist candesartan (cand). Over the whole time period, frequent non-invasive blood pressure measurements were taken. In WT mice, AngII induced hypertension, an elevated urinary albumin level and formation of ROS in kidney and heart. Furthermore, genomic damage, in form of single- and double strand breaks, was augmented in this group. All these responses to AngII could be attenuated by concurrent administration of candesartan. AT1a-deficient mice had lower basal systolic pressures than WT mice and comparable urinary albumin levels. In AT1a-deficient mice treated with AngII, systolic pressure was not increased, and no effect on renal function could be detected. However, AngII led to an increase of ROS in kidney and heart in this group. In addition, genomic damage, especially in form of double strand breaks was significantly induced. Although AT1a-KO-mice, independent of an AngII-infusion, showed no renal impairment they had significant histopathological changes in glomeruli and tubules. This points to a special importance of AT1aR with regard to the embryonic development of the kidney. In summary our results clearly demonstrate that AngII-induced ROS production and DNA damage is independent of blood pressure. Since we found a significantly higher expression of the AT1bR in the AngII-treated AT1aR-KO-group and since blocking of both subtypes with cand resulted in a complete prevention of adverse AngII effects, the receptor responsible for the mediation of these effects seems to be AT1bR. 
The aim of the second experiment was to examine the contribution of Nox2 and Nox4 to oxidative DNA damage in vivo. Therefore male C57BL/6-mice and Nox2- or Nox4-deficient mice were equipped with osmotic minipumps, delivering AngII in a concentration of 600 ng/kg × min during 28 days. In WT and in both strains of Nox-deficient mice, AngII induced hypertension, elevated urinary albumin levels and formation of ROS in the kidney. Furthermore, genomic damage, especially in form of double strand breaks were augmented in all of the AngII-treated groups. Also in the absence of AngII, Nox2- and Nox4-deficient mice exhibited a higher background of double strand breaks. Interestingly neither Nox2 nor Nox4 do not compensate for the deficiency of the other isoform on mRNA level. Due to these results we conclude that there is no isoform so far which is solely responsible for the generation of ROS in the kidney under AngII-treatment. Potentially there might also be a contribution of other enzymes like xanthine oxidase or nitric oxide synthase to the formation of ROS. Since genomic damage in kidneys of Nox2- and Nox4-deficient mice in the absence of AngII was higher as compared to the damages in WT control mice it might be that both isoforms could have a protective role in renal disease. But, since this is so far only described for Nox4 it is likely that the absence of one of the two isoforms rather has an influence on the embryonic development. To finally clarify this hypothesis it would be suggestive to work with inducible knockout mouse models where possible developmental effects can be minimized.
KW  - Angiotensin II
KW  - NADPH-Oxidase
KW  - DNS-Schädigung
KW  - Oxidativer Stress
KW  - Angiotensin II
KW  - NADPH oxidase
KW  - angiotensin II type 1a receptor
KW  - DNA damage
KW  - oxidative stress
KW  - Angiotensin II Typ 1a-Rezeptor
Y1  - 2017
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-137469
ER  - 
TY  - THES
A1  - Stender, Benedikt
T1  - Einzelphotonenemitter und ihre Wechselwirkung mit Ladungsträgern in organischen Leuchtdioden
T1  - Single Photon Emitters and their Interaction with Charge Carriers inside Organic Light Emitting Eiodes
N2  - In dieser Arbeit wird die Photophysik von Einzelphotonenemittern unterschiedlicher Materialklassen, wie Fehlstellen in Diamant und Siliziumcarbid sowie organischer Moleküle bei Raumtemperatur untersucht. Zu diesem Zweck wurde ein hochauflösendes konfokales Mikroskop konzipiert und konstruiert, welches die optische Detektion einzelner Quantensysteme ermöglicht. Zusätzlich werden verschiedene Methoden wie die Rotationsbeschichtung, das Inkjet-Printing und das Inkjet-Etching in Bezug auf die Reproduzierbarkeit und Strukturierbarkeit von organischen Leuchtdioden (OLEDs) verglichen. Im weiteren Verlauf werden die optoelektronischen Prozesse in dotierten OLEDs untersucht, ausgehend von hohen Dotierkonzentrationen bis hin zur Dotierung mit einzelnen Molekülen. Dadurch kann die Exzitonen-Ladungsträger Wechselwirkung auf und in der Umgebung von räumlich isolierten Molekülen analysiert werden.
N2  - In this work the room-temperature photophysics of single-photon sources of different material systems such as NV-centers, vacancies in silicon carbide and organic molecules are investigated. A high resolution home-built confocal microscope is used to detect and analyse the isolated single quantum emitters. Additionally, different methods and techniques for production of organic light emitting diodes (OLEDs) such as spin-coating, inkjet-printing and inkjet-etching are compared concerning their reproducibility and feasibility for structured OLED preparation. Subsequently, the opto-electronic processes in dye-doped polymeric OLEDs are examined for various doping concentrations ranging from high concentrations down to the doping by single molecules. This provides access to the investigation of the exciton-charge carrier interaction of single organic molecules in organic matrices.
KW  - Einzelphotonenquelle
KW  - Konfokale Mikroskopie
KW  - OLED
KW  - Single Photon Sources
KW  - confocal microscopy
KW  - Einzelphotonenemission
KW  - Konfokale Mikroskopie
KW  - OLED
KW  - Ladungsträger
Y1  - 2017
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-150913
ER  - 
TY  - THES
A1  - Sommerlandt, Frank M. J.
T1  - Mechanisms of visual memory formation in bees: About immediate early genes and synaptic plasticity
T1  - Mechanismen der visuellen Gedächtnisbildung bei Bienen: Über unmittelbar früh exprimierte Gene und synaptische Plastizität
N2  - Animals form perceptual associations through processes of learning, and retain that information through mechanisms of memory. Honeybees and bumblebees are classic models for insect perception and learning, and despite their small brains with about one million neurons, they are organized in highly social colonies and possess an astonishing rich behavioral repertoire including navigation, communication and cognition. Honeybees are able to harvest hundreds of morphologically divergent flower types in a quick and efficient manner to gain nutrition and, back in the hive, communicate discovered food sources to nest mates. To accomplish such complex tasks, bees must be equipped with diverse sensory organs receptive to stimuli of different modalities and must be able to associatively learn and memorize the acquired information. Particularly color vision plays a prominent role, e.g. in navigation along landmarks and when bees identify inflorescences by their color signals. Once acquired, bees are known to retain visual information for days or even months. Numerous studies on visual perception and color vision have been conducted in the past decades and largely revealed the information processing pathways in the brain. In contrast, there are no data available on how the brain may change in the course of color learning experience and whether pathways differ for coarse and fine color learning. Although long-term memory (LTM) storage is assumed to generally include reorganization of the neuronal network, to date it is unclear where in the bee brain such changes occur in the course of color learning and whether visual memories are stored in one particular site or decentrally distributed over different brain domains. The present dissertation research aimed to dissect the visual memory trace in bees that is beyond mere stimulus processing and therefore two different approaches were elaborated: first, the application of immediate early genes (IEG) as genetic markers for neuronal activation to localize early processes underlying the formation of a stable LTM. Second, the analysis of late consequences of memory formation, including synaptic reorganization in central brain areas and dependencies of color discrimination complexity. 
Immediate early genes (IEG) are a group of rapidly and transiently expressed genes that are induced by various types of cellular stimulation. A great number of different IEGs are routinely used as markers for the localization of neuronal activation in vertebrate brains. The present dissertation research was dedicated to establish this approach for application in bees, with focus on the candidate genes Amjra and Amegr, which are orthologous to the two common vertebrate IEGs c-jun and egr-1. First the general requirement of gene transcription for visual LTM formation was proved. Bumblebees were trained in associative proboscis extension response (PER) conditioning to monochromatic light and subsequently injected with an inhibitor of gene transcription. Memory retention tests at different intervals revealed that gene transcription is not required for the formation of a mid-term memory, but for stable LTM. Next, the appliance of the candidate genes was validated. Honeybees were exposed to stimulation with either alarm pheromone or a light pulse, followed by qPCR analysis of gene expression. Both genes differed in their expression response to sensory exposure: Amjra was upregulated in all analyzed brain parts (antennal lobes, optic lobes and mushroom bodies, MB), independent from stimulus modality, suggesting the gene as a genetic marker for unspecific general arousal. In contrast, Amegr was not significantly affected by mere sensory exposure. Therefore, the relevance of associative learning on Amegr expression was assessed. Honeybees were trained in visual PER conditioning followed by a qPCR-based analysis of the expression of all three Amegr isoforms at different intervals after conditioning. No learning-dependent alteration of gene expression was observed. However, the presence of AmEgr protein in virtually all cerebral cell nuclei was validated by immunofluorescence staining. The most prominent immune-reactivity was detected in MB calyx neurons.
Analysis of task-dependent neuronal correlates underlying visual long-term memory was conducted in free-flying honeybees confronted with either absolute conditioning to one of two perceptually similar colors or differential conditioning with both colors. Subsequent presentation of the two colors in non-rewarded discrimination tests revealed that only bees trained with differential conditioning preferred the previously learned color. In contrast, bees of the absolute conditioning group chose randomly among color stimuli. To investigate whether the observed difference in memory acquisition is also reflected at the level of synaptic microcircuits, so called microglomeruli (MG), within the visual domains of the MB calyces, MG distribution was quantified by whole-mount immunostaining three days following conditioning. Although learning-dependent differences in neuroarchitecture were absent, a significant correlation between learning performance and MG density was observed.
Taken together, this dissertation research provides fundamental work on the potential use of IEGs as markers for neuronal activation and promotes future research approaches combining behaviorally relevant color learning tests in bees with examination of the neuroarchitecture to pave the way for unraveling the visual memory trace.
N2  - Tiere erlangen Informationen über die Umwelt durch Lernprozesse und speichern diese Informationen durch Mechanismen der Gedächtnisbildung. Honigbienen und Hummeln stellen klassische Modellorganismen zur Untersuchung von sensorischer Perzeption und Lernvorgängen dar. Trotz ihres kleinen, lediglich etwa eine Millionen Nervenzellen umfassenden Gehirns sind diese hoch sozialen Bienen zu erstaunlichen Verhaltensleistungen fähig, welche komplexe Navigation, Kommunikation und Kognition einschließen. Auf der Suche nach Futterquellen navigieren Honigbienen über große Distanzen, ohne dabei die Lage ihres Nestes aus dem Gedächtnis zu verlieren. Außerdem sammeln sie hoch effizient Futter an zahlreichen morphologisch divergenten Blütentypen und kommunizieren neu erschlossene Futterstellen anderen Sammelbienen im Nest. Zur Bewältigung solch komplexer Aufgaben stehen Bienen diverse sensorische Organe zur Verfügung, womit sie Reize unterschiedlicher Modalitäten wahrnehmen und verarbeiten können. Außerdem sind sie zu assoziativem Lernen und dem Speichern und Abrufen von Informationen in der Lage. Insbesondere der Sehsinn spielt für Bienen eine große Rolle, wenn sie sich beispielsweise anhand von Landmarken orientieren oder farbige Blütensignale wahrnehmen. Einmal erlernte visuelle Informationen können mitunter über Tage und Monate hinweg gespeichert werden. Während die Aufnahme und Verarbeitung von Farbinformationen im Bienengehirn bereits gut untersucht wurde, ist über räumliche und zeitliche Abläufe der Speicherung solcher Informationen wenig bekannt. Mit der vorliegenden Arbeit wurde versucht, experimentellen Zugang zur visuellen Gedächtnisspur in Bienen zu bekommen. Die Bildung eines Langzeitgedächtnisses (LZG) geht im Allgemeinen mit Umstrukturierungsprozessen im neuronalen Netzwerk einher. Bislang ist es jedoch unklar, wo im Gehirn diese Veränderungen im Laufe des Farbenlernens stattfinden und ob Informationen in einem zentralen Bereich gespeichert oder dezentral über verschiedene Gehirndomänen verteilt werden. Unterschiedliche Verarbeitungsbahnen werden für das Erlernen grober und feiner Farbunterschiede vermutet. Mit der vorliegenden Arbeit wurden zwei Versuchsansätze gewählt, womit die Lage des visuellen Gedächtnisses untersucht werden sollte: Zum einen wurde die Eignung unmittelbar exprimierter Gene (immediate early genes, IEG) als genetische Marker für neuronale Aktivität untersucht, um damit frühe Prozesse der Bildung eines LZG lokalisieren zu können. Zum anderen wurden Spätfolgen der Bildung eines LZG auf die Organisation synaptischer Netzwerke im zentralen Gehirn untersucht und der Einfluss der Komplexität einer Aufgabenstellung auf diese Organisation betrachtet.
IEGs sind eine Gruppe von Genen, die in Antwort auf zelluläre Stimulierung schnell und vorübergehend exprimiert werden. Zahlreiche IEGs werden bereits routinemäßig als Marker für neuronale Aktivierung im Gehirn von Vertebraten eingesetzt und mit der vorliegenden Arbeit sollten die Möglichkeiten evaluiert werden, diesen Ansatz auch in Bienen nutzbar zu machen. Hierzu wurde zunächst ermittelt, ob die Transkription von Genen überhaupt für die Ausbildung eines visuellen LZG von Nöten ist. Hummeln wurden mit Hilfe der Proboscis-Streckreaktion (PER) trainiert, monochromatisches Licht mit Zuckerbelohnung zu assoziieren. Nach erfolgtem Training wurde die Gentranskription pharmazeutisch gehemmt und die Gedächtnisleistung der Hummeln zu zwei Zeitpunkten ermittelt, die das Mittelzeitgedächtnis (MZG) bzw. LZG repräsentieren. Es zeigte sich, dass Gentranskription nicht für die Ausbildung des MZG, jedoch für die des LZG unabdingbar ist. Als nächstes wurden mögliche Kandidatengene validiert. Honigbienen wurden entweder mit Alarmpheromon oder einem Lichtimpuls stimuliert. Die Bienengehirne wurden anschließend seziert und mittels qPCR die Expression von Amjra und Amegr untersucht, zweier Gene, deren orthologe Vertreter c-jun bzw. egr-1 gebräuchliche IEGs in Vertebraten darstellen. Während durch beide Reize die Expression von Amjra in allen Gehirnbereichen (Antenalloben, optische Loben und Pilzkörper) induziert wurde, konnten keine Veränderungen in der Expression von Amegr festgestellt werden. Daraufhin wurde überprüft, ob die Induktion von Amegr möglicherweise abhängig von assoziativen Lernvorgängen ist. Honigbienen wurden mittels PER visuell konditioniert, bevor die Pilzkörper zu verschiedenen Zeiten nach dem Training isoliert und mittels qPCR auf die Expression von Amegr Isoformen untersucht wurden. Hierbei konnte kein Lerneffekt auf die Amegr-Expression nachgewiesen werden.
Die Analyse Aufgaben-abhängiger neuronaler Korrelate, die der Bildung des visuellen LZG zugrunde liegen, wurde anhand frei-fliegender Honigbienen durchgeführt. Diese wurden entweder absolut konditioniert auf eine von zwei ähnlichen Farben, oder differentiell auf die Diskriminierung beider Farben. Bei der anschließenden unbelohnten Präsentation beider Farben bevorzugte nur die differentiell trainierte Gruppe die zuvor gelernte Farbe, während absolut konditionierte Bienen zufällig wählten. Um zu ermitteln, ob die beobachteten Unterschiede im Verhalten auch auf neuroanatomischer Ebene repräsentiert werden, wurden alle Bienen nach drei Tagen seziert und mittels Immunfärbung synaptische Komplexe, so genannte Microglomeruli, im visuelle Informationen verarbeitenden Bereich der Pilzkörper quantifiziert. Der Vergleich zwischen den Versuchsgruppen legte keine signifikanten Unterschiede in der neuronalen Architektur offen, jedoch wurden mögliche Zusammenhänge zwischen Lernleistung und Microglomeruli-Dichte gefunden.
Die vorliegende Arbeit bietet grundlegende Ergebnisse zum Potential von IEGs als Marker neuronaler Aktivität und unterstreicht die Bedeutung integrativer Versuchsansätze, welche Verhaltensuntersuchungen mit der molekularen und histologischen Analyse des Nervensystems verbinden, um letztlich das visuelle Gedächtnis im Bienengehirn lokalisieren zu können.
KW  - Biene
KW  - Langzeitgedächtnis
KW  - Bestäubung
KW  - Farbensehen
KW  - insect visual learning
KW  - long-term memory formation
KW  - mushroom body calyx microglomeruli
KW  - neuronal activation
KW  - IEG
KW  - Bienen Dressur Lernen
KW  - Pilzkörper
KW  - visuelles Langzeitgedächtnis
KW  - Genexpression
KW  - Bestäubung Pollination Honigbiene Hummel
KW  - Soziale Insekten
Y1  - 2017
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-136997
ER  -