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Computerunterstützte Auswertung in der automatisierten zweidimensionalen Dünnschichtchromatographie
(2002)
Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit der zweidimensionalen Dünnschichtchromatographie (DC) und deren quantitativer Auswertung. Es wird auf die Grundlagen der DC eingegangen. Darüberhinaus werden die Vorgehensweisen der quantitativen Auswertung gegenübergestellt und bewertet. Besonders behandelt werden die nichtlinearen Regressionsmethoden. Die in dieser Arbeit verwendete Entwicklungstechnik wird erklärt und die Vorteile beschrieben. Der im Rahmen dieser Arbeit entwickelte Scanner und die dazugehörige Software werden vorgestellt. Als Lichtquelle dient eine 30 W Deuteriumlampe, die ohne Sperrfilter betrieben wird. Dies ermöglicht die Verwendung von Licht auch im Bereich von 198-210 nm. Auf einen Betrieb der Lichtquelle im Vakuum wurde verzichtet. Die Einblendtechnik der Lichtstrahlen in den Lichtwellenleiter wurde nicht verändert. Der bewegliche Teil des Scanners besteht aus einem Kreuztisch, dessen Vorschubeinheiten um 90° versetzt angebracht wurden, um die Platte in x- und in y-Richtung bewegen zu können. Die Wahl der Spindelsteigung ermöglicht eine Schrittweite von 0.1 mm im Bedarfsfall. Jede Vorschubeinheit wird durch eine eigene Steuerkarte angesprochen. Damit kann in beide Richtungen unabhängig voneinander verfahren werden. Die Vorschubgeschwindigkeit ist in zwei Stufen wählbar. Um den Intensitätsverlust bei der Lichtübertragung gering zu halten und einen modularen Aufbau realisieren zu können, wurde als Übertragungsmedium zwischen Lampe und Platte ein Lichtleiter gewählt. Dieser ist in der Lage, sowohl eine als auch mehrere Wellenlängen zu übertragen. Durch den Einsatz eines optimierten Faserbündels, das mit Wasserstoff begast wurde, um die Bildung von Farbzentren zu verhindern, kann die Alterung stark verlangsamt werden. Die Dämpfung der Lichtintensität innerhalb der Faser spielt durch die Verwendung kurzer Fasern nur eine untergeordnete Rolle. Als Detektionseinheit werden Photodiodenarrays verwendet, die 256 bzw. 512 Dioden besitzen. Eingebaut wird jeweils nur das vorjustierte Array, das auf eine Platine aufgebracht ist, die die Elektronik zum Auslesen sowie die Möglichkeit zur Ansteuerung des Auslesevorganges bereits enthält. Die Minimalkonfiguration erlaubt das Verwenden eigener, für den Einsatzzweck optimierter Bauteile. Die erstellte Software verarbeitet die registrierten Daten und ordnet die Signale den entsprechenden Wellenlängen zu. Die Rohdaten werden nach der bekannten Gleichung von Kubelka und Munk in Remissionswerte umgerechnet. Ein neues Verfahren zur Glättung von zweidimensional verrauschten Daten wird eingeführt, mit Hilfe dessen die Signale in eine verwertbare Form übergeführt werden. Hierzu wird eine Regressionsrechnung in zwei Dimensionen mittels eines Polynoms durchgeführt. Die Glättungsbreite kann variabel für beide Dimensionen bestimmt werden. Die Faltungsoperation kann im Gegensatz zu bisher bekannten Verfahren auch während der Auswertung durchgeführt werden. Statische Faltungsoperatoren werden nicht mehr benötigt. Peaks werden gesucht und ihre Lage mit Hilfe einer Basisfläche korrigiert. Diese Fläche berücksichtigt Matrixeinflüsse der Platte, Schwankungen im Lichtstrom der Lampe und Änderungen der mobilen Phase während der Entwicklung. Die transformierten und geglätteten Daten werden in zwei Dateien geschrieben, die sich nur in der Art der Speicherung unterscheiden, um sie mit Fremdprogrammen weiterverarbeiten zu können. Es wird die Möglichkeit untersucht, Remissionsspektren unterschiedlicher Herkunft und UV-Spektren miteinander zu vergleichen. Um auf umfangreiche existierende UV- Spektrenkataloge zurückgreifen zu können, wird eine Möglichkeit gesucht, mit deren Hilfe die Remissionsspektren UV-Spektren zugeordnet werden können. Ein automatisiertes Vorgehen alleine reicht nicht aus, der Eingriff des Benutzers ist unerläßlich. Bei Remissionsdaten findet eine nicht reproduzierbare Verschiebung der Wellenlängen statt, die ein direktes Inbezugsetzen verhindert. Es wird ein Auftrageschema vorgestellt, das auch für quantitative Analysen 2D- entwickelter Platten anwendbar ist. Zusätzlich zu dem zu untersuchenden Gemisch werden 3 Standardgemische bekannter Konzentration und Zusammensetzung aufgetragen. Die erste Entwicklung erfolgt von gegenüberliegenden Seiten bis zur Mitte der Platte, nach Trocknen und Drehen um 90° wird die zweite Entwicklung ebenfalls beidseitig durchgeführt. So wird die Plattenoberfläche optimal ausgenutzt und die Kriterien zur quantitativen Auswertung werden erfüllt. Die Leistungsfähigkeit des neu eingeführten Glättungsalgorithmus wird gezeigt. Auf die Besonderheiten einer Auswertung anhand des Peakvolumen und nicht wie bisher anhand der Peakfläche wird eingegangen. Ein Datensatz von aufgenommenen Spektren wird nach der Verarbeitung gezeigt. Das entwickelte System aus Hard- und Software ist in der Lage, jeden Punkt auf der Platte anzusteuern und Daten zur weiteren Auswertung in genügend hoher Genauigkeit zu liefern.
Characterisation of Metalloprotease-mediated EGFR Signal Transactivation after GPCR Stimulation
(2011)
In the context of metalloprotease-mediated transactivation of the epidermal growth factor receptor, different monoclonal antibodies against ADAM17 / TACE were characterized for their ability to block the sheddase. Activity of some of them was observed at doses between 2µg/mL and 10µg/mL. Kinetic analyses showed their activity starting at around 30 minutes. In cellular assays performed with the antibodies, especially upon treatment of cells with sphingosine-1-phosphate a reduction in proliferation was observed with some candidates. Moreover this study provides potential new roles for ß-Arrestins. Their involvement in the triple membrane-passing signal pathway of EGFR transactivation was shown. Furthermore, in overexpressing cellular model systems, an interaction between ADAM17 and ß-Arrestin1 could be observed. Detailed analysis discovered that phosphorylation of ß-Arrestin1 is crucial for this interaction. Additionally, the novel mechanism of UV-induced EGFR transactivation was extended to squamous cell carcinoma. The mechanism happens in a dose dependent manner and requires a metalloprotease to shed the proligand Amphiregulin. The involvement of both ADAM9 and ADAM17, being the metalloproteases responsible for this cleavage, was shown for SCC9 cells.
Electro-optical switching between polariton and cavity lasing in an InGaAs quantum well microcavity
(2014)
We report on the condensation of microcavity exciton polaritons under optical excitation in a microcavity with four embedded InGaAs quantum wells. The polariton laser is characterized by a distinct nonlinearity in the input-output-characteristics, which is accompanied by a drop of the emission linewidth indicating temporal coherence and a characteristic persisting emission blueshift with increased particle density. The temporal coherence of the device at threshold is underlined by a characteristic drop of the second order coherence function to a value close to 1. Furthermore an external electric field is used to switch between polariton regime, polariton condensate and photon lasing.
The possibility of investigating macroscopic coherent quantum states in polariton condensates and of engineering polariton landscapes in semiconductors has triggered interest in using polaritonic systems to simulate complex many-body phenomena. However, advanced experiments require superior trapping techniques that allow for the engineering of periodic and arbitrary potentials with strong on-site localization, clean condensate formation, and nearest-neighbor coupling. Here we establish a technology that meets these demands and enables strong, potentially tunable trapping without affecting the favorable polariton characteristics. The traps are based on a locally elongated microcavity which can be formed by standard lithography. We observe polariton condensation with non-resonant pumping in single traps and photonic crystal square lattice arrays. In the latter structures, we observe pronounced energy bands, complete band gaps, and spontaneous condensation at the M-point of the Brillouin zone.
Eczema often precedes the development of asthma in a disease course called the 'atopic march'. To unravel the genes underlying this characteristic pattern of allergic disease, we conduct a multi-stage genome-wide association study on infantile eczema followed by childhood asthma in 12 populations including 2,428 cases and 17,034 controls. Here we report two novel loci specific for the combined eczema plus asthma phenotype, which are associated with allergic disease for the first time; rs9357733 located in EFHC1 on chromosome 6p12.3 (OR 1.27; P = 2.1 x 10(-8)) and rs993226 between TMTC2 and SLC6A15 on chromosome 12q21.3 (OR 1.58; P = 5.3 x 10(-9)). Additional susceptibility loci identified at genome-wide significance are FLG (1q21.3), IL4/KIF3A (5q31.1), AP5B1/OVOL1 (11q13.1), C11orf30/LRRC32 (11q13.5) and IKZF3 (17q21). We show that predominantly eczema loci increase the risk for the atopic march. Our findings suggest that eczema may play an important role in the development of asthma after eczema.
Background
Over the past two decades, there has been a rising trend in malignant melanoma incidence worldwide. In 2008, Germany introduced a nationwide skin cancer screening program starting at age 35. The aims of this study were to analyse the distribution of malignant melanoma tumour stages over time, as well as demographic and regional differences in stage distribution and survival of melanoma patients.
Methods
Pooled data from 61 895 malignant melanoma patients diagnosed between 2002 and 2011 and documented in 28 German population-based and hospital-based clinical cancer registries were analysed using descriptive methods, joinpoint regression, logistic regression and relative survival.
Results
The number of annually documented cases increased by 53.2% between 2002 (N = 4 779) and 2011 (N = 7 320). There was a statistically significant continuous positive trend in the proportion of stage UICC I cases diagnosed between 2002 and 2011, compared to a negative trend for stage UICC II. No trends were found for stages UICC III and IV respectively. Age (OR 0.97, 95% CI 0.97–0.97), sex (OR 1.18, 95% CI 1.11–1.25), date of diagnosis (OR 1.05, 95% CI 1.04–1.06), ‘diagnosis during screening’ (OR 3.24, 95% CI 2.50–4.19) and place of residence (OR 1.23, 95% CI 1.16–1.30) had a statistically significant influence on the tumour stage at diagnosis. The overall 5-year relative survival for invasive cases was 83.4% (95% CI 82.8–83.9%).
Conclusions
No distinct changes in the distribution of malignant melanoma tumour stages among those aged 35 and older were seen that could be directly attributed to the introduction of skin cancer screening in 2008.
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Light amplification by stimulated emission of radiation, well-known for revolutionising photonic science, has been realised primarily in fermionic systems including widely applied diode lasers. The prerequisite for fermionic lasing is the inversion of electronic population, which governs the lasing threshold. More recently, bosonic lasers have also been developed based on Bose-Einstein condensates of exciton-polaritons in semiconductor microcavities. These electrically neutral bosons coexist with charged electrons and holes. In the presence of magnetic fields, the charged particles are bound to their cyclotron orbits, while the neutral exciton-polaritons move freely. We demonstrate how magnetic fields affect dramatically the phase diagram of mixed Bose-Fermi systems, switching between fermionic lasing, incoherent emission and bosonic lasing regimes in planar and pillar microcavities with optical and electrical pumping. We collected and analyzed the data taken on pillar and planar microcavity structures at continuous wave and pulsed optical excitation as well as injecting electrons and holes electronically. Our results evidence the transition from a Bose gas to a Fermi liquid mediated by magnetic fields and light-matter coupling.
Strong light matter coupling between excitons and microcavity photons, as described in the framework of cavity quantum electrodynamics, leads to the hybridization of light and matter excitations. The regime of collective strong coupling arises, when various excitations from different host media are strongly coupled to the same optical resonance. This leads to a well-controllable admixture of various matter components in three hybrid polariton modes. Here, we study a cavity device with four embedded GaAs quantum wells hosting excitons that are spectrally matched to the A-valley exciton resonance of a MoSe\(_{2}\) monolayer. The formation of hybrid polariton modes is evidenced in momentum resolved photoluminescence and reflectivity studies. We describe the energy and k-vector distribution of exciton-polaritons along the hybrid modes by a thermodynamic model, which yields a very good agreement with the experiment.
Background
With upcoming therapeutic interventions for patients with primary progressive aphasia (PPA), instruments for the follow-up of patients are needed to describe disease progression and to evaluate potential therapeutic effects. So far, volumetric brain changes have been proposed as clinical endpoints in the literature, but cognitive scores are still lacking. This study followed disease progression predominantly in language-based performance within 1 year and defined a PPA sum score which can be used in therapeutic interventions.
Methods
We assessed 28 patients with nonfluent variant PPA, 17 with semantic variant PPA, 13 with logopenic variant PPA, and 28 healthy controls in detail for 1 year. The most informative neuropsychological assessments were combined to a sum score, and associations between brain atrophy were investigated followed by a sample size calculation for clinical trials.
Results
Significant absolute changes up to 20% in cognitive tests were found after 1 year. Semantic and phonemic word fluency, Boston Naming Test, Digit Span, Token Test, AAT Written language, and Cookie Test were identified as the best markers for disease progression. These tasks provide the basis of a new PPA sum score. Assuming a therapeutic effect of 50% reduction in cognitive decline for sample size calculations, a number of 56 cases is needed to find a significant treatment effect. Correlations between cognitive decline and atrophy showed a correlation up to r = 0.7 between the sum score and frontal structures, namely the superior and inferior frontal gyrus, as well as with left-sided subcortical structures.
Conclusion
Our findings support the high performance of the proposed sum score in the follow-up of PPA and recommend it as an outcome measure in intervention studies.
Evidence for a shared genetic basis of association between coronary artery disease (CAD) and periodontitis (PD) exists. To explore the joint genetic basis, we performed a GWAS meta-analysis. In the discovery stage, we used a German aggressive periodontitis sample (AgP-Ger; 680 cases vs 3,973 controls) and the CARDIoGRAMplusC4D CAD meta-analysis dataset (60,801 cases vs 123,504 controls). Two SNPs at the known CAD risk loci ADAMTS7 (rs11634042) and VAMP8 (rs1561198) passed the pre-assigned selection criteria (PAgP-Ger < 0.05; PCAD < 5 × 10−8; concordant effect direction) and were replicated in an independent GWAS meta-analysis dataset of PD (4,415 cases vs 5,935 controls). SNP rs1561198 showed significant association (PD[Replication]: P = 0.008 OR = 1.09, 95% CI = [1.02–1.16]; PD [Discovery + Replication]: P = 0.0002, OR = 1.11, 95% CI = [1.05–1.17]). For the associated haplotype block, allele specific cis-effects on VAMP8 expression were reported. Our data adds to the shared genetic basis of CAD and PD and indicate that the observed association of the two disease conditions cannot be solely explained by shared environmental risk factors. We conclude that the molecular pathway shared by CAD and PD involves VAMP8 function, which has a role in membrane vesicular trafficking, and is manipulated by pathogens to corrupt host immune defense.