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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.
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. ...
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.
Entwurf und Implementierung einer Testumgebung fuer
den DT5-Schulungssimulator mit Hilfe des CTE
(2015)
Die schon seit langem anhaltende Bevoelkerungszunahme in Grossstaedten spiegelt sich auch in den Transportmitteln wieder. Wo frueher noch Pferdekutschen ausreichten, mussten im Laufe der Zeit immer modernere Fortbewegungsmittel eingesetzt werden. 1863 wurde aus diesem Grund die erste U-Bahn (Untergrundbahn) in London in Betrieb genommen.
U-Bahnen sind Verkehrssysteme, welche unabhaengig von anderen Verkehrssystemen fungieren. Auch in Hamburg wurde 1912 die erste Untergrundbahn eingefuehrt. In Hamburg wird diese Untergrundbahn jedoch als Hochbahn bezeichnet, was darauf zurückgefuehrt werden kann, dass diese vor allem oberirdisch verkehrt. Genaueres kann in [Hochbahnbuch] nachgelesen werden. ...
Proteins are involved in almost every aspect of life, mediating a wide range of cellular tasks. The protein sequence dictates the spatial arrangement of the residues and thus ultimately the function of a rotein. Huge effort is put into cumbersome structure eludication experiments which obtain models describing the observed spatial conformation of a protein, enabling users to predict their function, to understand their mode of action or to design tailored drugs to cure disease caused by misfolded or misregulated proteins.
However, the result of structure determination experiments are merely models of reality, made under simplifying assumptions - sometimes containing major undetected errors. On the other hand, such experiments are resource demanding and they cannot supply the actual demand.
Thus, scientists are predicting the structure of proteins in silico, resulting in models that are even
more prone to error.
In consequence, the structure biologists search after a practicable definition of structure quality and over the last two decades several model quality assessment programs emerged, measuring the local and global quality of peculiar structures. Seven representatives were studied, regarding the paradigms they follow and the features they use to describe the quality of residues. Their predications were compared, showing that there is almost no common ground among the tools.
Is there a way to combine their statements anyway?
Finally, the accumulated knowledge was used to design a novel evaluation tool, addressing problems previously spotted. Thereby, high quality of its predication as well as superior usability was
key. The strategy was compared to existing approaches and evaluated on suitable datasets.
Protein structures are essential elements in every biological system evolved on earth, where they function as stabilizing elements, signaltransducers or replication machin eries. They are consisting of linear-bonded amino acids, which determine the three-dimensional structure of the protein, whereas the structure in turn determines the function. The native and biological active structure ofa protein can be understood as the folding state of a polypeptide chain at the global minimum of free energy.
By means of protein energy profiling, which is an approach derived from statistical physics it is possible to assign a so called energy profile to a protein structure. Such an energy profile describes the local energetic interaction features of every amino acid within the structure and introduces an energetic point of view, instead of a structural or sequential onto proteins.
This work aims to give a perspective to the question of how we may gain pattern information out of energy profiles. The concrete subjects are energy-mapped Pfam family alignments and investigations on finding motifs or patterns indiscretizised energy profile segments.
As widely discussed in literature spatial patterns of amino acids, so-called structural motifs, play an important role in protein function. The functional responsible part of a protein often lies in an evolutionary highly conserved spatial arrangement of only few amino acids, which are held in place tightly by the rest of the structure. In general, these motifs can mediate various functional interactions, such as DNA/RNA targeting and binding, ligand interactions, substrate catalysis, and stabilization of the protein structure.
Hence, characterizing and identifying such conserved structural motifs can contribute to understanding of structurefunction relationships in diverse protein families. Therefore and because of the rapidly increasing number of solved protein structures, it is highly desirable to identify, understand and moreover to search for structural scattered amino acid motifs. The aim of this work was the development and the implementation of a matching algorithm to search for such small structural motifs in large sets of target structures. Furthermore, motif matches were extensively analyzed, statistically assessed and functionally classified. Following a novel approach, hierarchical clustering was combined with functional classification and used to deduce evolutionary structure-function relationships. The proposed methods were combined and implemented to a feature-rich and easy-to-use command line software tool, which is freely available and contributes to the field of structural bioinformatic research.
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.
Durch Genexpressionsexperimente anModellorganismen versucht man das Genomund die Reaktion des Genoms auf äußere Einflüsse zu erforschen.
Chemikalien sind in der Lage die Expression des Genoms zu beeinflussen. Durch die Experimente ist es möglich Rückschlüsse auf die Wirkweisen der Chemikalien auf genomischer Ebene zu ziehen. Durch derartige Chemikalienexperimente wurden in der Vergangenheit bereits große Mengen an Genexpressionsdaten erzeugt. Ein beliebter Modellorganismus für solche Versuche ist der Zebrabärbling Danio rerio, der in seiner embryonalen Entwicklung optimale Vorrausetzungen mit sich bringt. Bei ihm kann man phänotypische und genotypische Effekte der Chemikalien sehr gut beobachten, da er in diesem Zeitraum transparent ist und diese Phase nur fünf Tage anhält.
Anhand des Zebrabärblings soll erforscht werden, ob gleichartige Chemikalien auf genomischer Ebene ähnliche Wirkweisen besitzen und sich in Gruppen zusammenfassen lassen. Desweiteren stellt sich die Frage, ob es eine allgemeine (Gegen)Reaktion auf den Einfluss der Chemikalien gibt, welche auf genomischer Ebene sichtbar wird. Dazu werden Genexpressionsdaten aus cDNA-Microarrayexperimenten verwendet, die in den Datenbanken des NCBI und EBI abgespeichert sind. Nachdem geeigenete Experimentaldaten ausgewählt wurden und auf ihre Qualität geprüft, wurden diese einer vereinheitlichten statistischen Analyse unterzogen. Die Ergebnisse dieser statistischen Analyse wurden untereinander auf identisch differentiell exprimierte Gene verglichen.
Durch vereinheitlichte, allgemeine Analyse konnten Hinweise erbracht werden, dass es auf genomischer Ebene eine Antwort- und Gegenreaktion auf die Chemikalien gibt. Durch den Vergleich konnten 22 Gene ermittelt werden, die für das Binden und den Abbau der eingesetzten Chemikalie verantwortlich sind und experiementübergreifend auftraten.
Die Masterarbeit beschäftigt sich mit den geometrischen Fehlern des Gesamtsystems der perkutanen Strahlentherapie am Klinikum Chemnitz gGmbH. Das Gesamtsystem besteht aus einem Computertomograph, einem Bestrahlungsplanungssystem, einem Simulator und einem Linearbeschleuniger. An jeden dieser Einzelsysteme können gerätespezifische geometrische Fehler auftreten, die Einfluss auf den Gesamtfehler besitzen.
Das Ziel der Arbeit war es, die Einzelfehler zu identifizieren und zu quantifizieren. Dabei wird hauptsächlich auf die Bildgebung an dem jeweiligen Gerät eingegangen. Weiterhin erfolgt im Rahmen der Masterarbeit die Berechnung eines therapieabhängigen Gesamtfehlers exemplarisch für zwei Fallbeispiele.
In dieser Arbeit werden die Ergebnisse von grundlegenden Untersuchungen zur Erzeugung von metallischen Schichten und Nanometerschichtstapeln mittels Laserpulsabscheidungsverfahren (PLD) vorgestellt. Für die Erzeugung des schichtbildenden Teilchenstromes durch Ablation der Festkörpertargets wurde ein KrF-Excimerlaser mit einer Wellenlänge von 248 nm verwendet. Durch Variation der Abscheidungsparameter Laserpulsfluenz und Laserstrahlquerschnitt wurden die Oberflächeneigenschaften von dünnen Metallschichten für die Erzeugung von spintronischen Schichtstapeln optimiert.
Die Abhängigkeit der materialspezifischen Schichteigenschaften Abtragsrate pro Laserpuls, Schichtaufwachsrate, Oberflächenrauigkeit, Partikulatflächendichte, Schichtdickenverteilung, Schichtdickenhomogenität und Mikrostruktur von den Abscheidungsparametern werden vorgestellt. Unter Nutzung der optimierten Prozessparameter konnten spintronische Metallschichtstapel hergestellt werden. Für die Verbesserung der Schichtdickenhomogenität von laserpulsablatierten Schichten wurde ein xy-Substrat-bewegungssystem konzipiert und dessen technische Realisierung verwirklicht.
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.
In dieser Masterarbeit wird die praktische Umsetzbarkeit eines Konzeptes zur Grabenstrukturierung in Dünnschichtsolarzellen untersucht. Im konkreten handelt es sich um den Ersten von vier Strukturierungsschritten (P1). Es werden die speziellen Anforderungen an den Laserprozess und das Bearbeitungskonzept beschrieben. Ausgehend von Vorversuchen mit verschiedenen Lasergeräten werden praktische Versuche durchgeführt und entsprechend den Anforderungen ausgewertet. Daraus werden die Parameter für ein optimales Ergebnis bestimmt.
TLC-Blots sind Darstellungen, die durch Chromatographien entstehen. Sie bestehen aus einer Grundfarbe, die durch die TLC-Platte vorgegeben ist und verschiedenen andersfarbigen Punkten oder Punkthäufungen.
Diese Arbeit beschäftigt sich mit der Repräsentation eines TLC-Blots, durch ein daraus berechnetes 3D-Gebirge. Dabei werden TLC-Plots und deren Entstehung vorgestellt. Die 3D-Darstellung und Verfahren werden im Hinblick auf eine Umsetzung beschrieben.
Zugehörig zu dieser Arbeit, wurden die Erkenntnisse daraus in einem Programm implementiert.
Die einzelnen Funktionalitäten, die zu einer besseren Auswertung führen bilden die Grundelemente hierfür. Sie bauen auf der 3D Repräsentation auf und werden in ihrer Umsetzung, so wie ihren Auswirkungen auf den Auswertungsvorgang beschrieben.
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.
There are a lot of people taking part in more than one competition. The competitions are also of a different kind. From local events with a small number of participants to international tournaments watched by many viewers. Naturally it becomes necessary a system to assess and compare the success in various competitions.
The existing ranking systems are usually specialized to fit their application area. More general ranking methods also exist. They can be applied to a wide spectrum of competition fields. However these ranking methods are still not universal and don't cover some important features of the competitions.
A totally new ranking system has been developed within the present master thesis. Its primary purpose is to evaluate and measure prestige gained by participants in competitions. The main contribution of the thesis consists of an original mathematical model that makes the ranking system unique.
The developed ranking system claims to be universal and interdisciplinary. It is based on the fundamental element that distinguishes the competition from the non-competition areas, namely standings that rank the participants according to their performance. The universality and the interdisciplinarity of the ranking system make available cross-disciplinary comparisons, which is usually very subjective and difficult for implementation.
The contribution of the master thesis extends beyond the theoretical area. A ranking software that fully implements this novel ranking system has been designed and developed. The software makes the practical benefits of the ranking system immediately available to potential application areas such as sports clubs and universities.
And finally, the developed ranking system offers a new viewpoint to the competitions – as a way of gaining prestige, rather than the traditional viewpoint of demonstrating mastery.
Um die Revision titanbasierter Knochenimplantate zu vermindern, wurde ein Nukleinsäure-basiertes Immobilisierungssystem entwickelt. Dabei werden einzelsträngige DNS-Sequenzen als Ankerstränge (AS) regioselektiv in die anodische Oxidschicht von Titan eingebaut. Die Doppelstrangbildung der DNS wird genutzt, um Gegenstränge, welche mit bioaktiven Molekülen konjugiert sind, an der Titanoberfläche zu fixieren und in vivo kontrolliert freizusetzen. Um eine Schädigung der Hybridisierungssequenz der AS durch Wechselwirkungen mit der Titanoberfläche zu minimieren wurden kurze ssDNS-Sequenzen als laterale Spacer eingeführt und deren Einfluss auf die Hybridisierbarkeit der AS analysiert. Weiterhin wurde die Hybridisierbarkeit der AS mit verschiedenen Gegensträngen und unter variierten Hybridisierungsbedingungen charakterisiert.
When entering waterways that are restricted either in height, width or by another vessel, the behaviour of a ship changes. The most evident effect of navigating in shallow water is the squat which has led to several groundings. Because of pressure differences the vessel is pulled down into the water and the trim is changed. Another shallow water effect is the speed loss due to an increase in resistance which can reduce the maximal speed by upto 50 percent. In general the behaviour of a ship in shallow water is said to be sluggish, meaning that it is more difficult to navigate which affects the radius of the turning circle among others. Sailing parallel to a close-by bank affects the lateral force and the yaw moment. The interaction with other ships has similar effects as bank effects, but is more sophisticated since more parameters play a major role. In this thesis each of these effects is researched by studying several papers by renowned researchers.
Several models are developed which are correspondent with the inherent model of forces and moments of the simulation program. The challenges and obstacles that arised during modelling and implementation are pointed out and solutions or approaches are given.
Der vorliegende Bericht befasst sich mit der Erzeugung und der Entwicklung von ultranano- bzw. nanokristalliner Diamantschichten mittels Puls-Laser-Abscheidung unter Verwendung der Prozessgase Sauerstoff und Wasserstoff. Der Laserstrahl trifft während des Prozesses auf ein Graphittarget wodurch Kohlenstoffatome ablatiert werden. Ablatierte Ione werden je nach Hybridisierung durch die Prozessgase geätzt oder auf dem Substrat abgeschieden. Die Charakterisierung der erzeugten Schichten erfolgte mittels Oberflächenmorphologie und Raman-Spektren. Damit lassen die abgeschiedenen Kohlenstoffmodifikationen
unterscheiden, was zur Eingrenzung des Parameterfensters führt in denen sich ultrananokristalliner Diamantschichten erzeugen lassen. Speziell das Verändern
der Kristallitgröße der Diamantpartikel durch die Verwendung eines Filamentes
die Benutzung von NCD und MCD Haftschichtenschichten, die Verwendung einer
nanokristallinen Diamantsuspension und der Änderung der Teilchendichte soll dadurch
beeinflusst werden.