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Im Rahmen des Exzellenz-Cluster cfaed werden am Zentrum für Mikrotechnologie der TU Chemnitz und dem Fraunhofer Institut für Elektrische Nanosysteme die Immobilisierung von DNA-Origami in mikro- und nanostrukturierten Oberflächen untersucht. Die DNA-Origami zeigen auf Mica, Siliziumdioxid und hydrophoben Polymeren ein signifikant unterschiedliches Bindeverhalten. Dies bildet die Grundlage für die Immobilisierung in hydrophilen Kavitäten in einem hydrophoben Umfeld. Es werden drei verschiedene Integrationsansätze untersucht und beurteilt.
Die Arbeit dient als Grundlage für einen Aufbau von SPR-basierten DNA-Chips. Die Analyse der Immobilisierung und Hybridisierung erfolgte dabei in Echtzeit unter Nutzung der Spektroskopie der Oberflächenplasmonenresonanz (SPR). Die SPR-Spektroskopie ermöglicht es, Änderungen des Brechungsindexes an der Metalloberfläche durch die Detektion einer Verschiebung des (Plasmonen-) Resonanzwinkels zu verfolgen. Diese Methode stellt eine markierungsfreie und sensitive Alternative zu Array-basierten Untersuchungen mit Fluoreszenzfarbstoffen, enzymatischen Reaktionen oder radioaktiven Markern dar. Als Metall wird häufig Gold eingesetzt, da es chemisch stabiler ist. Ziel soll es aber sein Silber als Grundlage zu verwenden, da mit dem Einsatz von Silber eine höhere Winkelauflösung erreicht werden kann und ein größeres Spektrum der Anregungswellenlänge für die SPR zugänglich ist. Um die Vorteile des Silbers nutzen zu können, ist es sinnvoll das Silber vor DNA Immobilisierung zu passivieren. Es wurden Glassubstrate nach mehreren Vorbehandlungsschritten mit Silber bedampft. Auf Basis dieser Substrate werden zwei verschiedene Strukturierungen untersucht. Im ersten Fall erfolgte eine Immobilisierung mit thiolmodifizierter DNA und anschließendem Blocken. Für die Immobilisierung dieser DNA wurden 2 Flächen auf dem Silbersubstrat genutzt, wobei eine Fläche die komplementäre DNA zur anderen Fläche gebunden hat. Auf beiden Flächen wurden die Immobilisierung, das Blocken und die anschließende Hybridisierung mit komplementärer DNA unter Nutzung von SPR-Spektroskopie durch Erhöhung des SPR-Signals beobachtet. Im zweiten Fall wurden einige Silbersubstrate mit 11-Mercapto-1-undecanol (MUD) passiviert. Durch eine Beschichtung mit (3-Bromopropyl)trichlorosilan war es möglich Phosphorothioat-DNA (PT-DNA) auf der Oberfläche zu immobilisieren. Es wurden verschiedene DNA-Konzentrationen komplementärer DNA von 0,25 μM, 0,5 μM und 1 μM für die Hybridisierung getestet. Dabei ergab sich, dass 0,25 μM keine signifikanten Signalerhöhungen bewirkten. Sowohl 0,5 μM als auch 1 μM komplementäre DNA brachten Signalerhöhungen. Auf dem passivierten Silber konnte im Vergleich zum unpassiviertem Silber eine deutlich geringere Signaldrift beobachtet werden. Der vorgenommene Schichtaufbau kann für DNA-Mikroarrays mit vielen Einzelnachweisen pro Flächeninhalt angewendet werden. Das passivierte Silber mit MUD und (3-Bromopropyl)trichlorosilan ist geeignet für Immobilisierung von PT-DNA und anschließende Hybridisierung mit komplementärer DNA.
Die Zielstellung dieser Masterarbeit ist die Entwicklung eines Flüssigkeit- Dosimeter-Systems für die nicht- thermische Elektronenstrahlbehandlung von Flüssigkeitsproben geringer Volumina (Schichtdicke von 100 µm, Volumen: 70 µl oder 230 µl) innerhalb des eingebetteten Forschungsprojektes ELVIRA. Dieses Projekt ist im Bereich der Veterinärmedizin angesiedelt und soll dort Anwendung finden. In dieser Aufgabenstellung sind eigenständige Literaturrecherchen, Planung des
Tätigkeitsumfanges bezüglich der Parametervariation und Untersuchungen zu realisieren
This thesis investigated the generation of laser induced periodic surface structures (LIPSS) using femtosecond laser irradiation at a central wavelength of 775 nm.
The metals stainless steel and copper as well as a semiconducting thin film, ITO on glass substrate were investigated. The impact of the processing parameters was studied for single and multiple pulse irradiation to determine the ablation threshold of the materials
and the different types of LIPSS. These observations allowed the optimisation of area structuring with regards to processing speed and LIPSS quality.
The feasibility of the LIPSS generation in dynamic, real time polarisation control was then explored. By using a fast response, liquid-crystal polarisation rotation device, the direction of the linear polarisation of the laser beam could be dynamically controlled and synchronised to the scanning during laser processing. As a result, a range of complex micro- and nano-scale patterns with orthogonal direction of LIPSS were created. The samples were analysed using optical and electron microscopy. The orientation of the LIPSS was determined also from detection of light diffracted by the LIPSS.
Finally, two applications of large area LIPSS patterning were demonstrated, information encoding on metals and periodic structuring of a thin film conducting oxide for solar cells.
In dieser Arbeit werden Übergangswahrscheinlichkeiten für die anderen beiden Modelle abgeleitet. Des weiteren wird gezeigt, dass sich die Anzahl der benötigten Gleichungen zum Lösen der in [21] angegebenen Rekursion für die mittleren Erstankunftszeiten der den Modellen zugrunde liegenden Markovketten für den Sterngraphen zu 2 j V j 1 ergibt. Es wird für bestimmte Graphen mit guten Symmetrieeigenschaften eine alternative Darstellung als Markovkette angegeben. Für eben diese Graphen werden nur O (j V j) viele Gleichungen benötigt, um eine äquivalente Rekursion für die mittlere Zeit bis zum Informieren von ganz V zu lösen. Es werden Reduktionen und Schranken für die mittleren Erstankunftszeiten angegeben und unabhängig von [9] und [7] wird eine Variante des Push-Algorithmus mit Gedächtnis eingeführt, für welche eine obere Schranke für die Laufzeit angegeben wird. Allem vorangestellt wird kurz das zugrunde liegende Problem und vor allem der Push-Algorithmus beleuchtet und es werden wichtige frühere Ergebnisse anderer Autoren vorgestellt. Abschließend werden die Ergebnisse bewertet und offene Probleme angegeben. Es werden in dieser Arbeit nicht behandelte Modelle vorgeschlagen.
Influenza Viren sind einzelsträngige RNA Viren, welche in drei unterschiedliche Typen unterteilt werden: A, B und C. Sie alle besitzen ein in acht Segmente unterteiltes Genom. Während Viren vom Typ B und C eher langsam im Menschen evolvieren, evolvieren Viren vom Typ A sehr schnell und verursachen milde bis schwere Erkrankungen. Sie sind daher eine ständige Gefahr für den Menschen. Neben den üblichen genetischen Mutationen zur Veränderung des Erbguts hat Influenza die Fähigkeit zur Reassortierung. In diesem Fall muss eine Wirtszelle gleichzeitig von zwei (oder mehr) unterschiedlichen Influenza Viren befallen sein, welche als neuer Virus von der Wirtszelle hervorgebracht werden und Segmente von beiden (allen) gleichzeitig infizierenden Vieren enthalten. Neben diesem speziellen Fall von Reassortierungen haben Influenza A Viren bereits eine hohe Mutationsrate. Ursache für die schnelle genetische Veränderung und die damit verbundene Umgehung des Immunsystems des Wirts, ist eine Polymerase der eine proofreading-Untereinheit fehlt. Speziell genetische Veränderungen in einem der beiden Oberflächenglykoproteinen - Hämagglutinin (HA) - können massive Auswirkungen auf die Fähigkeit des Virus haben, Menschen zu infizieren. Dieses Protein zeigt bevorzugte Aminosäuren auf, welche unter extremen Selektionsdruck stehen. Genetische Veränderungen in diesem Proteinen ist einer der Hauptgründe dafür, dass Influenza A Viren das Immunsystems des Wirts umgehen können, da dieses bevorzugt von Antikörpern erkannt wird. Exogenes Material wird sehr spezifisch durch das Immunsystem erkannt und ist sehr speziell auf die Oberfläche einiger Aminosäuren und deren Eigenschaften angepasst. Schon kleine Veränderungen an bekannten, wichtigen Stellen können zum Umgehen der Immunantwort des Wirts führen, da die Bindung und damit die Markierung durch Antikörper beeinträchtigt ist. Die hohe Mutationsrate von Influenza A Viren, speziell im HA protein, ist der Grund für die Notwendigkeit von jährlichen Impfungen.
Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wurden Informationen über Pilze, vor allem über leichenbesiedelnde Schimmelpilzarten, zusammengetragen. Es wurde eine Methode zur Differenzierung von Schimmelpilzen anhand makroskopischer und mikroskopischer Merkmale aufgezeigt. In praktischen Versuchen wurde mithilfe von Tiermodellen (Einsatz von Schweinefleisch als Ersatz für menschliches Gewebe) die Besiedlung von Kadavern untersucht. In diesen Versuchen wurde das Fleisch unterschiedlichen
Witterungsbedingungen (Temperatur und Luftfeuchtigkeit) ausgesetzt. Im ersten Versuch (auf einem Dach bei Sonnenschein) trocknete das Fleisch aus und eine Besiedlung durch Schimmelpilze blieb aus. In dem zweiten Versuch (im Keller bei hoher Luftfeuchtigkeit) siedelten sich Schimmelpilze auf dem Fleisch an. Von den entstandenen Kolonien wurden Proben genommen, mikroskopisch untersucht und nach einem zuvor gefundenen Bestimmungsschlüssel differenziert . Am Ende der Arbeit
erfolgte eine Ableitung von Zielen für künftige Arbeiten.
Cell-free protein synthesis is gaining increasing importance in basic and applied research as a result of advances that have been made in the past years. This study successfully established a commercially available coupled in vitro transcription/translation system for DNA expression templates based on HeLa cell lysate and suitable detection methods. Possibilities to establish an inexpensive in-house CFPS system based on E. coli lysate were elucidated. Cell-free extract from E. coli strains HB101, JM109 and B (Luria) was generated using sonication and a streamlined procedure for the creation of a reaction mix for convenient and simple application in CFPS systems was established. Of the three strains tested using the in-house protocol, neither exhibited any CFPS activity.
A variety of methods have been used to describe natural systems and cellular functions. Most use continuous systems with differential equations. Based upon the neighbourhood relations in graphs and the complex interactions in cellular automata a mathematical model was designed and implemented as an application user interface. This discrete approach called graph automata was utilised to simulate diffusion processes and chemical kinetics. The progression of diffusion in cellular environments was described and resulted in a discrepancy of 20% in comparison to experimental results. Different chemical kinetics were simulated and found to be as accurate as their continuous counterparts. The proposed model appears to be a highly scalable and modular
approach to simulate natural systems.
Biconnected reliability
(2015)
Computer communication networks play a mayor role to manage data transfer and information processing. However, the components of the network may fail - by targeted attacks or by wearout. While targeted attacks are non-random, it seems appropriate to consider wearout effects as random. Further we can assume that the components fail independently. The task of network reliability is to analyze networks in respect to the functionality of the network with consideration of wearout of its components. In most cases a network is considered as functional if a selected set of terminals can communicate. ...