@phdthesis{Drobczyk2024, author = {Drobczyk, Martin}, title = {Ultra-Wideband Wireless Network for Enhanced Intra-Spacecraft Communication}, doi = {10.25972/OPUS-35956}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-359564}, school = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg}, year = {2024}, abstract = {Wireless communication networks already comprise an integral part of both the private and industrial sectors and are successfully replacing existing wired networks. They enable the development of novel applications and offer greater flexibility and efficiency. Although some efforts are already underway in the aerospace sector to deploy wireless communication networks on board spacecraft, none of these projects have yet succeeded in replacing the hard-wired state-of-the-art architecture for intra-spacecraft communication. The advantages are evident as the reduction of the wiring harness saves time, mass, and costs, and makes the whole integration process more flexible. It also allows for easier scaling when interconnecting different systems. This dissertation deals with the design and implementation of a wireless network architecture to enhance intra-spacecraft communications by breaking with the state-of-the-art standards that have existed in the space industry for decades. The potential and benefits of this novel wireless network architecture are evaluated, an innovative design using ultra-wideband technology is presented. It is combined with a Medium Access Control (MAC) layer tailored for low-latency and deterministic networks supporting even mission-critical applications. As demonstrated by the Wireless Compose experiment on the International Space Station (ISS), this technology is not limited to communications but also enables novel positioning applications. To adress the technological challenges, extensive studies have been carried out on electromagnetic compatibility, space radiation, and data robustness. The architecture was evaluated from various perspectives and successfully demonstrated in space. Overall, this research highlights how a wireless network can improve and potentially replace existing state-of-the-art communication systems on board spacecraft in future missions. And it will help to adapt and ultimately accelerate the implementation of wireless networks in space systems.}, subject = {Raumfahrttechnik}, language = {en} } @phdthesis{Zillig2024, author = {Zillig, Anna-Lena Christina}, title = {Einfluss von Sicherheit auf die Schmerzverarbeitung}, doi = {10.25972/OPUS-35928}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-359282}, school = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg}, year = {2024}, abstract = {Im Rahmen des interdisziplin{\"a}ren Promotionsschwerpunkts Resilienzfaktoren der Schmerzverarbeitung des evangelischen Studienwerks in Zusammenarbeit mit der Julius-Maximilians-Universit{\"a}t W{\"u}rzburg und der Otto-Friedrich-Universit{\"a}t Bamberg untersuche ich in diesem Promotionsprojekt den Einfluss von Sicherheit auf die Schmerzverarbeitung. Es ist bekannt, dass die Schmerzverarbeitung durch Emotionen moduliert werden kann. Man geht davon aus, dass negative Emotionen den Schmerz in der Regel verst{\"a}rken, w{\"a}hrend positive Emotionen zu einer Schmerzreduktion f{\"u}hren. Fr{\"u}here Studien fanden heraus, dass die Erwartung eines aversiven Ereignisses zu Bedrohung und st{\"a}rkeren Schmerzen f{\"u}hrt. Es stellt sich die Frage, ob das Gegenteil von Bedrohung, n{\"a}mlich Sicherheit, zu einer Verringerung der Schmerzen f{\"u}hren kann. Um diese Hypothese zu untersuchen, habe ich drei Experimente an gesunden ProbandInnen durchgef{\"u}hrt.}, subject = {Sicherheit}, language = {de} } @phdthesis{Gronemeyer2024, author = {Gronemeyer, Karen}, title = {Kardiovaskul{\"a}re und renale Komorbidit{\"a}ten in Zusammenhang mit chronischem Hypoparathyreoidismus}, doi = {10.25972/OPUS-36069}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-360693}, school = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg}, year = {2024}, abstract = {Der cHPT ist eine seltene Erkrankung, die durch zu niedriges Kalzium im Serum aufgrund einer zu geringen PTH-Sekretion {\"u}ber 6 Monate charakterisiert ist. Auch bei Patienten mit einem gut kontrollierten cHPT treten Komorbidit{\"a}ten und Langzeitkomplikationen auf, die jedoch bisher kaum in prospektiven Studien untersucht wurden. Ziel dieser Arbeit war es daher, im Rahmen einer systematischen und prospektiv erfassten Studie das Auftreten kardiovaskul{\"a}rer und renaler Komorbidit{\"a}ten bei Patienten mit cHPT zu untersuchen und m{\"o}gliche Pr{\"a}diktoren f{\"u}r diese zu ermitteln. Außerdem erfolgte ein Vergleich mit gematchten Kontrollgruppen der deutschen Normalbev{\"o}lkerung mithilfe der SHIP-TREND Studie. Patienten mit cHPT zeigten eine signifikant h{\"o}here QTc-Zeit, eine h{\"o}here Pr{\"a}valenz f{\"u}r QTc-Zeit-Verl{\"a}ngerung und signifikant h{\"o}here systolische und diastolische Blutdruckwerte trotz tendenziell, jedoch nicht signifikant, h{\"a}ufigerer Einnahme antihypertensiver Medikamente. In der Echokardiographie lagen eine geringere linksventrikul{\"a}re Masse, eine geringere Pr{\"a}valenz f{\"u}r linksventrikul{\"a}re Hypertrophie und signifikant h{\"a}ufiger Klappenstenosen vor. Eine renale Insuffizienz lag mit 21\% der Patienten mit cHPT signifikant h{\"a}ufiger als bei gesunden Kontrollpersonen vor. Die Pr{\"a}valenz renaler Kalzifikationen betrug 9,6\%. M{\"o}gliche Risikofaktoren f{\"u}r das Auftreten kardiovaskul{\"a}rer und renaler Komorbidit{\"a}ten bei cHPT sind weiterhin unklar. In dieser Studie zeigte sich eine m{\"o}gliche Assoziation zwischen den Elektrolytst{\"o}rungen wie Hyperphosphat{\"a}mie und Hypomagnesi{\"a}mie, der Hyperkalziurie und dem PTH-Mangel mit valvul{\"a}ren, vaskul{\"a}ren und renalen Kalzifikationen sowie den Blutdruckwerten und der Nierenfunktion. Demnach erscheint eine {\"U}berwachung der Serumelektrolyte sowie der Kalziumausscheidung im Urin notwendig und essenziell. Auch die Bedeutung der PTH-Ersatztherapie ist weiterhin im Hinblick auf die Pr{\"a}vention kardiovaskul{\"a}rer und renaler Erkrankungen unklar.}, subject = {Hypoparathyreoidismus}, language = {de} } @phdthesis{Hettwer2024, author = {Hettwer, Anette}, title = {Entwicklung und Charakterisierung einer l{\"o}slichen und funktionalen BMP-2-Variante}, doi = {10.25972/OPUS-32680}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-326800}, school = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg}, year = {2024}, abstract = {Bone Morphogenetic Proteins (BMPs) sind potente Differenzierungs- und Wachstumsfaktoren, die strukturell der Transforming Growth Factor-β (TGF-β) - Superfamilie zugeordnet werden. Sie spielen eine Schl{\"u}sselrolle in einer Vielzahl an zellul{\"a}ren Prozessen ab den fr{\"u}hen Stadien der Embryogenese. Dadurch sind BMPs nicht nur f{\"u}r die korrekte Festlegung der embryonalen K{\"o}rperachse verantwortlich, sondern regulieren als multifunktionale Mediatoren neben der Morphogenese auch Proliferation, Differenzierung und Apoptose unterschiedlicher Zelltypen. Bone Morphogenetic Proteins sind somit f{\"u}r die Aufrechthaltung der Hom{\"o}ostase im adulten K{\"o}rper mitverantwortlich. Ihre Funktionalit{\"a}t vermitteln die BMPs {\"u}ber eine Signalkaskade, indem sie als dimeres Protein spezifische transmembrane Serin/Threonin-Kinaserezeptoren von Typ I und Typ II in einem heteromeren Komplex assemblieren. Die intrazellul{\"a}re Signalweiterleitung verl{\"a}uft {\"u}ber verschiedene Signalkaskaden (Smad-Proteine oder MAPKs), wodurch final im Zellkern {\"A}nderungen auf der Ebene der Gentranskription ausgel{\"o}st werden. Laut der namensgebenden Eigenschaft fungieren einige Wachstumsfaktoren als aktive Induktoren der Knochenbiosynthese. Ihre Anwesenheit ist essentiell f{\"u}r die vielen zellul{\"a}ren Prozesse, die w{\"a}hrend einer Frakturheilung auftreten, wobei eine Knochenneubildung ebenso stark abh{\"a}ngig ist vom Zusammenspiel verschiedener Stimulatoren und Inhibitoren, die die BMPs in ihrer Aktivit{\"a}t regulieren. Bedingt durch ihr großes Potential fanden die erstmals durch Marshal Urist 1965 aus Knochenmaterial isolierten BMP-Proteine ihren Einsatz in der regenerativen Medizin. Kommerziell erh{\"a}ltlich und bereits seit vielen Jahren in der klinischen Anwendung befindet sich derzeit das rhBMP-2 und rhBMP-7. Diese beiden Wachstumsfaktoren werden u.a. verwendet, um die Heilungsprozesse von langwierigen Schienbeinfrakturen zu verbessern, aber auch bei degenerativen Wirbels{\"a}ulenerkrankungen und in der Kieferchirurgie. Jedoch f{\"u}hrt die schlechte L{\"o}slichkeit des BMPs aufgrund der ausgepr{\"a}gten Aggregationstendenz zu gravierenden Problemen, nicht nur w{\"a}hrend der biotechnologischen Herstellung, sondern auch bei der klinischen Anwendung. Der Schwerpunkt des Optimierungsbedarfs der BMP-2 Herstellung im Rahmen dieser Doktorarbeit lag daher auf der Etablierung eines prokaryotischen Expressionssystems f{\"u}r die l{\"o}sliche Produktion von BMP-2. Daf{\"u}r wurde zun{\"a}chst der Fokus auf die ung{\"u}nstigen L{\"o}slichkeitseigenschaften des Wachstumsfaktors gelegt. Um die hohe Aggregationsneigung des BMP-2 w{\"a}hrend der Produktion in Escherichia coli zu minimieren, wurden anhand einer Algorithmus-basierten Analyse BMP-2-Varianten entworfen, in denen Aminos{\"a}uren mit stark hydrophoben Eigenschaften gegen solche mit hydrophilem Charakter ausgetauscht wurden. Hierdurch konnten die zur Aggregation neigenden Bereiche des BMP-2 weitestgehend eliminiert werden. Es wurden f{\"u}r die bez{\"u}glich ihrer L{\"o}slichkeit optimierten Proteinvarianten unterschiedliche Expressionsstrategien etabliert, wodurch dimere BMP-2-Muteine in angepassten chromatographischen Profilen mit einem Aufreinigungsschritt und ohne jegliche Renaturierungsmaßnahmen gewonnen wurden. Allerdings verbleiben hierbei Restmengen an bakteriellen Kontaminationen, die vorwiegend aus endogenen ribosomalen E. coli-Proteinen stammen und nicht vollst{\"a}ndig entfernt werden konnten. W{\"a}hrend der umfassenden in vitro Charakterisierung der BMP-2-Varianten konnte durch massenspektroskopische Analysen die Gesamtmasse beider Zielproteine best{\"a}tigt werden, wobei sequenzspezifische Fragmente eine eindeutige Identifikation der eingebrachten Mutationen erm{\"o}glichten. CD-spektroskopische Analysen erweitert um Auswertealgorithmen konnten die wesentlichen Wt-BMP-2-typischen Sekund{\"a}rstrukturelemente identifizieren. Die neu generierten BMP-2-Varianten zeigen in der dynamischen Lichtstreuungsanalyse stark verminderte Aggregationstendenz im Vergleich zum Wildtyp-BMP-2. Dessen Aggregationsverhalten wurde durch die kombinierte Analytik seiner mikrofluidischen Diffusion und der dynamischen Lichtstreuung zum ersten Mal {\"u}ber den Konzentrationsbereich von 0.5 µM bis 100 mM genau charakterisiert. Erste zellbiologische Versuche verliefen ohne Erfolg, wodurch die biologische Aktivit{\"a}t der BMP-Varianten nicht abschließend gekl{\"a}rt werden konnte. Die simple Methode zur Expression und Aufreinigung der hydrophilisierte BMP-2-Muteine aus dieser Dissertation kann leicht in einen gr{\"o}ßeren Produktionsmaßstab {\"u}berf{\"u}hrt werden. BMP 2 kann dadurch schneller und kosteng{\"u}nstiger hergestellt werden. Final bleibt es jedoch erforderlich, die biologische Aktivit{\"a}t der neuen l{\"o}slichen BMP-2-Varianten vollst{\"a}ndig zu charakterisieren, um deren ganzes Funktionsspektrum zu entdecken. Der Fokus weiterer Forschung sollte zudem auf die verbleibende Oligomerisierungstendenz und die bestehende Kontamination mit Fremdproteinen gelegt werden, da diese beiden Faktoren letztendlich die Ausbeute an dimeren BMP-2 Varianten aus diesem System derzeit minimieren.}, subject = {Knochen-Morphogenese-Proteine}, language = {de} } @phdthesis{Englmeier2024, author = {Englmeier, Jana}, title = {Consequences of climate change and land-use intensification for decomposer communities and decomposition processes}, doi = {10.25972/OPUS-31399}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-313994}, school = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg}, year = {2024}, abstract = {The increase in intensively used areas and climate change are direct and indirect consequences of anthropogenic actions, caused by a growing population and increasing greenhouse gas emissions. The number of research studies, investigating the effects of land use and climate change on ecosystems, including flora, fauna, and ecosystem services, is steadily growing. This thesis contributes to this research area by investigating land-use and climate effects on decomposer communities (arthropods and microbes) and the ecosystem service 'decomposition of dead material'. Chapter II deals with consequences of intensified land use and climate change for the ecosystem service 'decomposition of dead organic material' (necromass). Considering the severe decline in insects, we experimentally excluded insects from half of the study objects. The decomposition of both dung and carrion was robust to land-use changes. Dung decomposition, moreover, was unaffected by temperature and the presence/ absence of insects. Along the altitudinal gradient, however, highest dung decomposition was observed at medium elevation between 600 and 700 m above sea level (although insignificant). As a consequence, we assume that at this elevation there is an ideal precipitation:temperature ratio for decomposing organisms, such as earthworms or collembolans. Carrion decomposition was accelerated by increasing elevation and by the presence of insects, indicating that increasing variability in climate and an ongoing decline in insects could modify decomposition processes and consequently natural nutrient cycles. Moreover, we show that different types of dead organic material respond differently to environmental factors and should be treated separately in future studies. In Chapter III, we investigated land-use and climate effects on dung-visiting beetles and their resource specialization. Here, all beetles that are preferentially found on dung, carrion or other rotten material were included. Both α- and γ-diversity were strongly reduced in agricultural and urban areas. High precipitation reduced dung-visiting beetle abundance, whereas γ-diversity was lowest in the warmest regions. Resource specialization decreased with increasing temperatures. The results give evidence that land use as well as climate can alter dung-visiting beetle diversity and resource specialization and may hence influence the natural balance of beetle communities and their contribution to the ecosystem service 'decomposition of dead material'. The following chapter, Chapter IV, contributes to the findings in Chapter II. Here, carrion decomposition is not only explained by land-use intensity and climate but also by diversity and community composition of two taxonomic groups found on carrion, beetles and bacteria. The results revealed a strong correlation between bacteria diversity and community composition with temperature. Carrion decomposition was to a great extent directed by bacterial community composition and precipitation. The role of beetles was neglectable in carrion decomposition. With this study, I show that microbes, despite their microscopic size, direct carrion decomposition and may not be neglected in future decomposition studies. In Chapter V a third necromass type is investigated, namely deadwood. The aim was to assess climate and land-use effects on deadwood-inhabiting fungi and bacteria. Main driver for microbial richness (measured as number of OTUs) was climate, including temperature and precipitation. Warmer climates promoted the diversity of bacteria, whereas fungi richness was unaffected by temperature. In turn, fungi richness was lower in urban landscapes compared to near-natural landscapes and bacteria richness was higher on meadows than on forest sites. Fungi were extremely specialized on their host tree, independent of land use and climate. Bacteria specialization, however, was strongly directed by land use and climate. These results underpin previous studies showing that fungi are highly specialized in contrast to bacteria and add new insights into the robustness of fungi specialization to climate and land use. I summarize that climate as well as intensive land use influence biodiversity. Temperature and precipitation, however, had positive and negative effects on decomposer diversity, while anthropogenic land use had mostly negative effects on the diversity of decomposers.}, subject = {Mikroorganismus}, language = {en} } @phdthesis{Schwenkert2024, author = {Schwenkert, Marc}, title = {Zwei Burschenschafter als B{\"u}rgermeister im Dritten Reich. Theo Memmel in W{\"u}rzburg und Paul May in Halle im Vergleich.}, doi = {10.25972/OPUS-36096}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-360966}, school = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg}, year = {2024}, abstract = {In der Dissertation „Zwei Burschenschafter als B{\"u}rgermeister im Dritten Reich. Theo Memmel in W{\"u}rzburg und Paul May in Halle im Vergleich." steht die Untersuchung der Lebenswege der beiden Wahlbeamten Dr. Paul May und Theodor Memmel anhand ihrer Biographien im Fokus. May glitt dank seiner sich stetig erweiternden Fachkenntnisse sowie seiner Anpassungsf{\"a}higkeit durchweg in Leistungspositionen problemlos durch vier politische Systeme - vom Kaiserreich bis zur DDR. Seiner b{\"u}rgerlichen politischen Ausrichtung blieb er hierbei stets treu. Memmel hingegen machte bedingt durch seine an-dere und gravierendere Weltkriegserfahrung einen Prozess vom politisch des-interessierten Front- und Freikorpsk{\"a}mpfer {\"u}ber die Bayerische Volkspartei hin zum {\"u}berzeugten Nationalsozialisten. Nach dem Untergang des Dritten Reichs stand er vor dem Nichts, sowohl in beruflicher als auch in politischer Hinsicht. In seiner Studentenverbindung fand er jedoch einen Raum, in dem er sich engagieren und Anerkennung finden konnte. Da May und Memmel durch ihre gemeinsame studentische Korporation gleich sozialisiert wurden und sie sich auf unterschiedliche Weise wie ein ro-ter Faden durch ihr Leben zog, erfuhr diese ebenfalls eine Untersuchung. Hierbei ergab sich, dass die Wandlung von der toleranten Progressverbindung Adelphia zur pflichtschlagenden Burschenschaft in der Deutschen Burschen-schaft im Jahr 1933 keinen pl{\"o}tzlichen Bruch darstellte, sondern vielmehr die Folge einer langj{\"a}hrigen Entwicklung war, wobei der Erste Weltkrieg als be-sonders einschneidender Faktor zu bewerten ist. Am letztendlichen Art- und Dachverbandswechsel hatte auch Memmel einen entscheidenden Anteil. Dass nach der Umwandlung der waffenstudentischen Verbindungen in NS-Kameradschaften diese (auch Adelphia) w{\"a}hrend des Zweiten Weltkriegs teil-weise in W{\"u}rzburg im Verborgenen wiedererstehen konnten, hing auch mit der Patronage durch Memmel und sein imposantes Netzwerk zusammen. Den dritten Untersuchungskomplex dieser Arbeit bildet die kommunale Entwicklung von Groß- und Gauhauptst{\"a}dten im Dritten Reich, da sowohl W{\"u}rzburg als auch Halle eine solche verk{\"o}rperten. Ein Vergleich mit anderen St{\"a}dten unter denselben Voraussetzungen l{\"a}sst darauf schließen: Wer 1933/34 Oberb{\"u}rgermeister einer Groß- und Gauhauptstadt wurde, verdank-te dies nicht seiner Qualifikation. Die Nationalsozialisten, die dieses Amt er-hielten, bem{\"u}hten sich noch nicht einmal darum, es zu bekommen. Vielmehr stellten sie einen Kompromiss aus den jeweiligen lokalen Macht- und Interes-senskonstellationen dar. Eine Ausnahme hiervon bilden nur die wenigen St{\"a}dte, in denen bereits vor 1933 ein NSDAP-Angeh{\"o}riger als Stadtoberhaupt kandidiert hatte. Der Status der Gauhauptstadt f{\"u}hrte f{\"u}r die jeweiligen Oberb{\"u}rgermeister zu einem ganz besonderen Unterstellungsverh{\"a}ltnis, das sich als zweiseitiges Schwert entpuppte: Einerseits erhielt ihre Kommune spezielle F{\"o}rderung, andererseits standen sie unter einem hohem Erwar-tungsdruck, der sich vielerorts in einem schlechten Verh{\"a}ltnis von Oberb{\"u}r-germeister und Gauleiter manifestierte. Das Oberb{\"u}rgermeisteramt im Drit-ten Reich stellte aus beruflicher Sicht einen doppelten Bruch mit der Zeit vor 1933 dar: Zum einen konnte man ohne die bis dahin {\"u}blichen Qualifikationen zum Wahlbeamten einer Großstadt aufsteigen, andererseits bedeutete dies auch gleichzeitig das Karriereende.}, subject = {Geschichte}, language = {de} } @phdthesis{Daum2024, author = {Daum, Stefanie}, title = {Nahrhafte Momente schaffen - Sinnbildgest{\"u}tzte Interviews (SigI) im Fallverstehen bei Lernbeeintr{\"a}chtigungen unter Ber{\"u}cksichtigung entwicklungsp{\"a}dagogischer Aspekte im K{\"o}nnen, Wissen und Wollen}, doi = {10.25972/OPUS-36035}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-360351}, school = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg}, year = {2024}, abstract = {In den letzten Jahren stieg die Anzahl an f{\"o}rderbed{\"u}rftigen Sch{\"u}lern sowie an Sch{\"u}lern mit einer Migrations- bzw. Fluchtgeschichte an der Berufsschule. Damit entsteht eine neue Sch{\"u}lerklientel, die von einer hohen Sch{\"u}lerheterogenit{\"a}t und Lernstanddifferenz gepr{\"a}gt ist. Vermehrt sind auch eine sprachliche Armut sowie Lernbeeintr{\"a}chtigungen zu beobachten. Die Arbeit mit Sinnbildern im diagnostischen Prozess bei Lernbeeintr{\"a}chtigungen ist ein kleiner Baustein auf dem Weg dorthin, dass Lernen und damit auch ein Sich-Weiterentwickeln gelingen kann. Dabei pr{\"a}sentiert sich das l{\"o}sungs- sowie entwicklungsorientierte Verfahren als eine in Beziehung zueinander stehenden Einheit aus Lernbeeintr{\"a}chtigung, potenzielle L{\"o}sung und nahrhaften Boden. Lernbeeintr{\"a}chtigung: Der Trias liegt die Annahme zugrunde, dass der Lernprozess des Sch{\"u}lers gestoppt ist. Wenngleich der Sch{\"u}ler sp{\"u}rt, dass da etwas ist, das ihm beim Lernen im Weg steht, so ist er jedoch nicht in der Lage das Gesp{\"u}rte zu verbalisieren. Nahrhafter Boden: Mit Hilfe eines von Sinnbildern gest{\"u}tzten Interviews soll es gelingen, die vagen Vermutungen der Sch{\"u}ler hinsichtlich ihrer Lernbeeintr{\"a}chtigung zu versprachlichen. Dabei spielt die von den Bildern ausgehende Resonanz eine entscheidende Rolle. Durch sie k{\"o}nnen dem Sch{\"u}ler eigene implizite Denk- und Handlungsmuster gedanklich zug{\"a}nglich gemacht und versprachlicht werden. Potenzielle L{\"o}sung: Die im Rahmen des Sinnbildgest{\"u}tzten Interviews in Erfahrung gebrachten Informationen erm{\"o}glichen im besten Fall eine Sicht darauf, was dem Sch{\"u}ler in seinem gestoppten Lernprozess im Weg steht. Dabei geht es nicht darum eine kausale Ursache zu finden, sondern eine prozessorientierte sowie l{\"o}sungsorientierte Sichtweise einzunehmen. Die Versprachlichung der vagen Vermutungen erm{\"o}glicht ein Arbeiten mit dem Wissen in der realen Welt. Im Falle von Gelingen, kann der Interviewf{\"u}hrende die durch das Sinnbildgest{\"u}tzte Interview in Erfahrung gebrachten Lernbeeintr{\"a}chtigungen innerhalb der drei Lerndimensionen im K{\"o}nnen, Wissen und Wollen (Ellinger/Hechler 2021) verorten, um eine individuelle -auf die Lernbeeintr{\"a}chtigung zugeschnittene- Lernhilfe zu generieren.}, subject = {Symbol}, language = {de} } @phdthesis{Choi2024, author = {Choi, Jihyoung}, title = {Development of an Add-On Electrode for Non-Invasive Monitoring in Bioreactor Cultures and Medical Devices}, doi = {10.25972/OPUS-35823}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-358232}, school = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg}, year = {2024}, abstract = {Electrochemical impedance spectroscopy (EIS) is a valuable technique analyzing electrochemical behavior of biological systems such as electrical characterization of cells and biomolecules, drug screening, and biomaterials in biomedical field. In EIS, an alternating current (AC) power signal is applied to the biological system, and the impedance of the system is measured over a range of frequencies. In vitro culture models of endothelial or epithelial barrier tissue can be achieved by culturing barrier tissue on scaffolds made with synthetic or biological materials that provide separate compartments (apical and basal sides), allowing for further studies on drug transport. EIS is a great candidate for non-invasive and real-time monitoring of the electrical properties that correlate with barrier integrity during the tissue modeling. Although commercially available transendothelial/transepithelial electrical resistance (TEER) measurement devices are widely used, their use is particularly common in static transwell culture. EIS is considered more suitable than TEER measurement devices in bioreactor cultures that involve dynamic fluid flow to obtain accurate and reliable measurements. Furthermore, while TEER measurement devices can only assess resistance at a single frequency, EIS measurements can capture both resistance and capacitance properties of cells, providing additional information about the cellular barrier's characteristics across various frequencies. Incorporating EIS into a bioreactor system requires the careful optimization of electrode integration within the bioreactor setup and measurement parameters to ensure accurate EIS measurements. Since bioreactors vary in size and design depending on the purpose of the study, most studies have reported using an electrode system specifically designed for a particular bioreactor. The aim of this work was to produce multi-applicable electrodes and established methods for automated non-invasive and real-time monitoring using the EIS technique in bioreactor cultures. Key to the electrode material, titanium nitride (TiN) coating was fabricated on different substrates (materials and shape) using physical vapor deposition (PVD) and housed in a polydimethylsiloxane (PDMS) structure to allow the electrodes to function as independent units. Various electrode designs were evaluated for double-layer capacitance and morphology using EIS and scanning electron microscopy (SEM), respectively. The TiN-coated tube electrode was identified as the optimal choice. Furthermore, EIS measurements were performed to examine the impact of influential parameters related to culture conditions on the TiN-coated electrode system. In order to demonstrate the versatility of the electrodes, these electrodes were then integrated into in different types of perfusion bioreactors for monitoring barrier cells. Blood-brain barrier (BBB) cells were cultured in the newly developed dynamic flow bioreactor, while human umblical vascular endothelial cells (HUVECs) and Caco-2 cells were cultured in the miniature hollow fiber bioreactor (HFBR). As a result, the TiN-coated tube electrode system enabled investigation of BBB barrier integrity in long-term bioreactor culture. While EIS measurement could not detect HUVECs electrical properties in miniature HFBR culture, there was the possibility of measuring the barrier integrity of Caco-2 cells, indicating potential usefulness for evaluating their barrier function. Following the bioreactor cultures, the application of the TiN-coated tube electrode was expanded to hemofiltration, based on the hypothesis that the EIS system may be used to monitor clotting or clogging phenomena in hemofiltration. The findings suggest that the EIS monitoring system can track changes in ion concentration of blood before and after hemofiltration in real-time, which may serve as an indicator of clogging of filter membranes. Overall, our research demonstrates the potential of TiN-coated tube electrodes for sensitive and versatile non-invasive monitoring in bioreactor cultures and medical devices.}, subject = {Monitoring}, language = {en} } @phdthesis{Kutschka2024, author = {Kutschka, Ilona}, title = {Activation of the integrated stress response induces remodeling of cardiac metabolism in Barth Syndrome}, doi = {10.25972/OPUS-35818}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-358186}, school = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg}, year = {2024}, abstract = {Barth Syndrome (BTHS) is an inherited X-chromosomal linked disorder, characterized by early development of cardiomyopathy, immune system defects, skeletal muscle myopathy and growth retardation. The disease displays a wide variety of symptoms including heart failure, exercise intolerance and fatigue due to the muscle weakness. The cause of the disease are mutations in the gene encoding for the mitochondrial transacylase Tafazzin (TAZ), which is important for remodeling of the phospholipid cardiolipin (CL). All mutations result in a pronounced decrease of the functional enzyme leading to an increase of monolysocardiolipin (MLCL), the precursor of mature CL, and a decrease in mature CL itself. CL is a hallmark phospholipid of mitochondrial membranes, highly enriched in the inner mitochondrial membrane (IMM). It is not only important for the formation of the cristae structures, but also for the function of different protein complexes associated with the mitochondrial membrane. Reduced levels of mature CL cause remodeling of the respiratory chain supercomplexes, impaired respiration, defects in the Krebs cycle and a loss of mitochondrial calcium uniporter (MCU) protein. The defective Ca2+ handling causes impaired redox homeostasis and energy metabolism resulting in cellular arrhythmias and defective electrical conduction. In an uncompensated situation, blunting mitochondrial Ca2+ uptake provokes increased mitochondrial emission of H2O2 during workload transitions, related to oxidation of NADPH, which is required to regenerate anti-oxidative enzymes. However, in the hearts and cardiac myocytes of mice with a global knock-down of the Taz gene (Taz-KD), no increase in mitochondrial ROS was observed, suggesting that other metabolic pathways may have compensated for reduced Krebs cycle activation. The healthy heart produces most of its energy by consuming fatty acids. In this study, the fatty acid uptake into mitochondria and their further degradation was investigated, which showed a switch of the metabolism in general in the Taz-KD mouse model. In vivo studies revealed an increase of glucose uptake into the heart and decreased fatty acid uptake and oxidation. Disturbed energy conversion resulted in activation of retrograde signaling pathways, implicating overall changes in the cell metabolism. Upregulated integrated stress response (ISR) was confirmed by increased levels of the downstream target, i.e., the activating transcription factor 4 (ATF4). A Tafazzin knockout mouse embryonal fibroblast cell model (TazKO) was used to inhibit the ISR using siRNA transfection or pharmaceutical inhibition. This verified the central role of II the ISR in regulating the metabolism in BTHS. Moreover, an increased metabolic flux into glutathione biosynthesis was observed, which supports redox homeostasis. In vivo PET-CT scans depicted elevated activity of the xCT system in the BTHS mouse heart, which transports essential amino acids for the biosynthesis of glutathione precursors. Furthermore, the stress induced signaling pathway also affected the glutamate metabolism, which fuels into the Krebs cycle via -ketoglutarate and therefore supports energy converting pathways. In summary, this thesis provides novel insights into the energy metabolism and redox homeostasis in Barth syndrome cardiomyopathy and its regulation by the integrated stress response, which plays a central role in the metabolic alterations. The aim of the thesis was to improve the understanding of these metabolic changes and to identify novel targets, which can provide new possibilities for therapeutic intervention in Barth syndrome.}, subject = {Herzmuskelkrankheit}, language = {en} } @phdthesis{Wilhelmi2024, author = {Wilhelmi, Kai Alexander}, title = {Untersuchung von Ver{\"a}nderungen der myelinisierten Nervenfasern durch Entmarkung in Haut- und Nervenbiopsien von Patienten mit Polyneuropathie}, doi = {10.25972/OPUS-36004}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-360046}, school = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg}, year = {2024}, abstract = {In dieser Arbeit wurde durch das immunhistochemische Anf{\"a}rben von nodalen (Natriumkan{\"a}le, NF), paranodalen (Caspr, NF) und internodalen (MBP) Proteinen der in Fingerhautbiopsien vorhanden Nervenfasern untersucht, ob eine Ver{\"a}nderung der typischen Verteilungsmuster dieser Proteine, eine demyelinisierende Polyneuropathie anzeigen kann. Dazu wurden am Universit{\"a}tsklinikum W{\"u}rzburg prospektiv 93 Polyneuropathie-Patienten und 25 Kontrollpersonen rekrutiert. Bei allen Patienten wurden Hautstanzbiospien am Zeigefinger durchgef{\"u}hrt. Bei 35 Patienten mit schweren oder unklaren Verl{\"a}ufen, wurden konsiliarisch Nervus suralis Biopsien durchgef{\"u}hrt. Aus einem Abschnitt von 27 dieser Biopsien, konnten im Rahmen dieser Arbeit Zupfnervenpr{\"a}parate angefertigt und analog zu den Hautbiopsien ausgewertet werden. Aus der Routinediagnostik der Klinik flossen weiterhin die Ergebnisse der elektrophysiologischen Routinediagnostik und der Histologiebefund der Nervus suralis Biopsien in die Auswertung ein. Zusammenfassend kamen ver{\"a}nderte Natriumkanalbanden in Fingerhautbiopsien signifikant h{\"a}ufiger bei Patienten mit elektrophysiologisch als demyelinisierend befundeten Polyneuropathien, als bei Patienten mit elektrophysiologisch als axonal befundeten Polyneuropathien vor. Vielfach fanden sich ver{\"a}nderte Natriumkanalbanden inmitten para- und internodal unauff{\"a}lliger Schn{\"u}rringe und umgekehrt. Diese Beobachtung st{\"u}tzt die bereits in Vorarbeiten vorgeschlagene und in der aktuellen Leitlinie zur Diagnostik f{\"u}r Polyneuropathien aufgegriffene Entit{\"a}t der Paranodopathien (Uncini, Susuki, \& Yuki, 2013). M{\"o}glich w{\"a}re, dass eine ver{\"a}nderte Verteilung der Natriumkan{\"a}le die schnelle Leitf{\"a}higkeit beeintr{\"a}chtigen und somit trotz intakter Bemarkung, elektrophysiologisch das Bild einer demyelinisierenden Neuropathie vermittelt. Ein direkter Zusammenhang zwischen dem Auftreten von doppelten und verl{\"a}ngerten Natriumkanalbanden und einzelnen Messwerten (z.B. Amplituden und Latenzzeiten) fand sich nicht. Auch in den Zupfnervenpr{\"a}paraten der Nervus suralis Biopsien, konnten o.g. Verteilungsmuster untersucht werden. Deren Vorkommen zeigte sich als unabh{\"a}ngig vom elektrophysiologischen und histologischen Befund, von der {\"A}tiologie der PNP und von den gefundenen Ver{\"a}nderungen in den Hautbiopsien des betreffenden Patienten.}, subject = {Polyneuropathie}, language = {de} }