Expression profiling und rationale Expressionsoptimierung am Beispiel eines prokaryontischen Wirt-,Vektor-Systems

Durch globale Expressionsprofil-Analysen auf Transkriptom-, Proteom- oder Metabolom-Ebene können biotechnologische Produktionsprozesse besser verstanden und die Erkenntnisse für die zielgerichtete, rationale Optimierung von Expressionssystemen genutzt werden. In der vorliegenden Arbeit wurde die Überexpression einer Glukose-Dehydrogenase (EC 1.1.5.2), die von der Roche Diagnostics GmbH für die diagnostische Anwendung optimiert worden war, in Escherichia coli untersucht. Die Enzymvariante unterscheidet sich in sieben ihrer 455 Aminosäuren vom Wildtyp-Enzym und wird im sonst isogenen Wirt-/Vektor-System in signifikant geringeren Mengen (Faktor 5) gebildet. Das prokaryontische Expressionssystem wurde auf Proteom-Ebene charakterisiert. Die 2-dimensionale differenzielle Gelelektrophorese (DIGE) wurde zuvor unter statistischen Aspekten untersucht. Unter Berücksichtigung von technischen und biologischen Variationen, falsch-positiven (α-) und falsch-negativen (β-) Fehlern sowie einem daraus abgeleiteten Versuchsdesign konnten Expressionsunterschiede als signifikant quantifiziert werden, wenn sie um den Faktor ≥ 1,4 differierten. Durch eine Hauptkomponenten-Analyse wurde gezeigt, dass die DIGE-Technologie für die Expressionsprofil-Analyse des Modellsystems geeignet ist. Der Expressionsstamm für die Enzymvariante zeichnete sich durch eine höhere Variabilität an Enzymen für den Zuckerabbau und die Nukleinsäure-Synthese aus. Im Expressionssystem für das Wildtyp-Enzym wurde eine unerwartet erhöhte Plasmidkopienzahl nachgewiesen. Als potenzieller Engpass in der Expression der rekombinanten Glukose-Dehydrogenase wurde die Löslichkeitsvermittlung identifiziert. Im Expressionsstamm für das Wildtyp-Enzym wurden viele Proteine für die Biogenese der äußeren Membran verstärkt exprimiert. Als Folge dessen wurde ein sog. envelope stress ausgelöst und die Zellen gingen in die stationäre Wuchsphase über. Die Ergebnisse der Proteomanalyse wurden weiterführend dazu genutzt, die Produktionsleistung für die Enzymvariante zu verbessern. Durch den Austausch des Replikationsursprungs im Expressionsvektor wurde die Plasmidkopienzahl erhöht und die zelluläre Expressionsleistung für die diagnostisch interessantere Enzymvariante um Faktor 7 - 9 gesteigert. Um die Löslichkeitsvermittlung während der Expression zu verbessern, wurde die Plasmidkopienzahl gesenkt und die Coexpression von Chaperonen initiiert. Die Ausbeuten aktiver Glukose-Dehydrogenase wurden durch die Renaturierung inaktiven Produkts aus dem optimierten Expressionssystem insgesamt um einen Faktor von 4,5 erhöht. Somit führte im Rahmen dieser Arbeit eine proteombasierte Expressionsprofil-Analyse zur zielgerichteten, rationalen Expressionsoptimierung eines prokaryontischen Modellsystems.

Fiber-reinforced ceramics for thermostructural applications, produced by polymer impregnation pyrolysis

Several CFCC (Continuous Fiber Composite Ceramics) production processes were tested, concluding that PIP (Polymer Impregnation, or Infiltration, Pyrolysis) and CBC (Chemically Bonded Ceramics) based procedures have interesting potential applications in the construction and transportation fields, thanks to low costs to get potentially useful thermomechanical performances. Among the different processes considered during the Doctorate (from the synthesis of new preceramic polymers, to the PIP production of SiC / SiC composites) the more promising results came from the PIP process with poly-siloxanes on basalt fabrics preforms. Low processing time and costs, together with fairly good thermomechanical properties were demonstrated, even after only one or two PIP steps in nitrogen flow. In alternative, pyrolysis in vacuum was also tested, a procedure still not discussed in literature, but which could originate an interesting reduction of production costs, with only a moderate detrimental effect on the mechanical properties. The resulting CFCC is a basalt / SiCO composite that can be applied for continuous operation up to 600°C, also in oxidant environment, as TG and XRD demonstrated. The failure upon loading is generally pseudo-plastic, being interlaminar delamination the most probable rupture mechanism. . The strength depends on several different factors (microstructure, polymer curing and subsequent ceramic phase evolution, fiber pull-out, fiber strength, fiber percentage) and can only be optimized empirically. In order to be open minded in selecting the best technology, also CBC (Chemically Bonded Ceramics) matrixes were considered during this Doctorate, making some preliminary investigations on fire-resistant phosphate cements. Our results on a commercial product evidenced some interesting thermomechanical capabilities, even after thermal treatments. However the experiments showed also phase change and possible cracking and deformations even on slow drying (at 130°C) and easy rehydration upon exposure to environmental humidity.

La riforma dell'ordinamento portuale

Il presente elaborato si prefigge l’obiettivo di verificare la reale e concreta applicazione delle disposizioni derivanti dall’ordinamento comunitario, all’interno della realtà portuale italiana, che, consapevole del fatto che i porti costituiscono forti infrastrutture nonché fonte di ricchezza per il paese, avverte l’esigenza di modificare fermamente il regime amministrativo dei propri porti. Le profonde innovazioni introdotte nel sistema portuale italiano a seguito della riforma del 1994, attraverso l’introduzione di assetti istituzionali ed organizzativi, hanno favorito la crescita dei traffici marittimi del paese. In ragione dei significativi mutamenti che hanno segnato la realtà economica mondiale negli ultimi anni, in cui si è assistito, al fenomeno della c.d. globalizzazione economica, che spinge verso la delocalizzazione produttiva e verso l’apertura di nuovi mercati di consumo, particolare attenzione è stata posta alle esigenze nascenti all’interno del sistema portuale, di apportare delle significative modifiche alla Legge 84/1994, per affrontare le nuove sfide poste dalla competizione comunitaria ed internazionale, e migliorare l’efficienza delle attività produttive ed uniformare l’impianto normativo. Nello specifico è stato esaminato il testo unificato della recente proposta di legge di riforma del settore portuale, le cui novità maggiormente rilevanti si sviluppano essenzialmente su tre livelli: la governance dei porti, la programmazione e la pianificazione delle aree, le attività economiche ed i servizi portuali. In maniera precisa e dettagliata, si è proceduto all’analisi dei servizi portuali tecnico-nautici, prestando attenzione alle prospettive di liberalizzazione del settore ed al principio di uniformità in materia tariffaria, al fine di rendere detti servizi funzionali e trasparenti. Infine, l’attenzione è stata posta alla realtà portuale a livello comunitario, esaminando le recenti disposizioni emanate dalle istituzioni comunitarie, al fine di verificare il miglior funzionamento dei porti marittimi e lo sviluppo della rete transeuropea di trasporto.

Prozessanalytische Technologien "PAT" zur Optimierung von Wirbelschichtgranulationsprozessen

In der Herstellung fester Darreichungsformen umfasst die Granulierung einen komplexen Teilprozess mit hoher Relevanz für die Qualität des pharmazeutischen Produktes. Die Wirbelschichtgranulierung ist ein spezielles Granulierverfahren, welches die Teilprozesse Mischen, Agglomerieren und Trocknen in einem Gerät vereint. Durch die Kombination mehrerer Prozessstufen unterliegt gerade dieses Verfahren besonderen Anforderungen an ein umfassendes Prozessverständnis. Durch die konsequente Verfolgung des PAT- Ansatzes, welcher im Jahre 2004 durch die amerikanische Zulassungsbehörde (FDA) als Guideline veröffentlicht wurde, wurde der Grundstein für eine kontinuierliche Prozessverbesserung durch erhöhtes Prozessverständnis, für Qualitätserhöhung und Kostenreduktion gegeben. Die vorliegende Arbeit befasste sich mit der Optimierung der Wirbelschicht-Granulationsprozesse von zwei prozesssensiblen Arzneistoffformulierungen, unter Verwendung von PAT. rnFür die Enalapril- Formulierung, einer niedrig dosierten und hochaktiven Arzneistoffrezeptur, wurde herausgefunden, dass durch eine feinere Zerstäubung der Granulierflüssigkeit deutlich größere Granulatkörnchen erhalten werden. Eine Erhöhung der MassRatio verringert die Tröpfchengröße, dies führt zu größeren Granulaten. Sollen Enalapril- Granulate mit einem gewünschten D50-Kornverteilung zwischen 100 und 140 um hergestellt werden, dann muss die MassRatio auf hohem Niveau eingestellt werden. Sollen Enalapril- Granulate mit einem D50- Wert zwischen 80 und 120µm erhalten werden, so muss die MassRatio auf niedrigem Niveau eingestellt sein. Anhand der durchgeführten Untersuchungen konnte gezeigt werden, dass die MassRatio ein wichtiger Parameter ist und zur Steuerung der Partikelgröße der Enalapril- Granulate eingesetzt werden kann; unter der Voraussetzung dass alle anderen Prozessparameter konstant gehalten werden.rnDie Betrachtung der Schnittmengenplots gibt die Möglichkeit geeignete Einstellungen der Prozessparameter bzw. Einflussgrößen zu bestimmen, welche dann zu den gewünschten Granulat- und Tabletteneigenschaften führen. Anhand der Lage und der Größe der Schnittmenge können die Grenzen der Prozessparameter zur Herstellung der Enalapril- Granulate bestimmt werden. Werden die Grenzen bzw. der „Design Space“ der Prozessparameter eingehalten, kann eine hochwertige Produktqualität garantiert werden. rnUm qualitativ hochwertige Enalapril Tabletten mit der gewählten Formulierung herzustellen, sollte die Enalapril- Granulation mit folgenden Prozessparametern durchgeführt werden: niedrige Sprührate, hoher MassRatio, einer Zulufttemperatur von mindestens > 50 °C und einer effektiven Zuluftmenge < 180 Nm³/h. Wird hingegen eine Sprührate von 45 g/min und eine mittlere MassRatio von 4.54 eingestellt, so muss die effektive Zuluftmenge mindestens 200 Nm³/h und die Zulufttemperatur mindestens 60 °C betragen, um eine vorhersagbar hohe Tablettenqualität zu erhalten. Qualität wird in das Arzneimittel bereits während der Herstellung implementiert, indem die Prozessparameter bei der Enalapril- Granulierung innerhalb des „Design Space“ gehalten werden.rnFür die Metformin- Formulierung, einer hoch dosierten aber wenig aktiven Arzneistoffrezeptur wurde herausgefunden, dass sich der Wachstumsmechanismus des Feinanteils der Metformin- Granulate von dem Wachstumsmechanismus der D50- und D90- Kornverteilung unterscheidet. Der Wachstumsmechanismus der Granulate ist abhängig von der Partikelbenetzung durch die versprühten Flüssigkeitströpfchen und vom Größenverhältnis von Partikel zu Sprühtröpfchen. Der Einfluss der MassRatio ist für die D10- Kornverteilung der Granulate vernachlässigbar klein. rnMit Hilfe der Störgrößen- Untersuchungen konnte eine Regeleffizienz der Prozessparameter für eine niedrig dosierte (Enalapril)- und eine hoch dosierte (Metformin) Arzneistoffformulierung erarbeitet werden, wodurch eine weitgehende Automatisierung zur Verringerung von Fehlerquellen durch Nachregelung der Störgrößen ermöglicht wird. Es ergibt sich für die gesamte Prozesskette ein in sich geschlossener PAT- Ansatz. Die Prozessparameter Sprührate und Zuluftmenge erwiesen sich als am besten geeignet. Die Nachregelung mit dem Parameter Zulufttemperatur erwies sich als träge. rnFerner wurden in der Arbeit Herstellverfahren für Granulate und Tabletten für zwei prozesssensible Wirkstoffe entwickelt. Die Robustheit der Herstellverfahren gegenüber Störgrößen konnte demonstriert werden, wodurch die Voraussetzungen für eine Echtzeitfreigabe gemäß dem PAT- Gedanken geschaffen sind. Die Kontrolle der Qualität des Produkts findet nicht am Ende der Produktions- Prozesskette statt, sondern die Kontrolle wird bereits während des Prozesses durchgeführt und basiert auf einem besseren Verständnis des Produktes und des Prozesses. Außerdem wurde durch die konsequente Verfolgung des PAT- Ansatzes die Möglichkeit zur kontinuierlichen Prozessverbesserung, zur Qualitätserhöhung und Kostenreduktion gegeben und damit das ganzheitliche Ziel des PAT- Gedankens erreicht und verwirklicht.rn

"Un libro per ogni compagno". Case editrici e politiche per la lettura del partito comunista italiano (1944-1956)

Anche se la politica editoriale comunista rappresenta un campo di indagine fondamentale nella ricerca sul Pci, la sua attività editoriale è caduta in un oblio storico. Assumendo il libro come supporto materiale e veicolo della cultura politica comunista, e la casa editrice come canale di socializzazione, questa ricerca s’interroga sui suoi processi di costruzione e di diffusione. La ricerca si muove in due direzioni. Nel primo capitolo si è tentato di dare conto delle ragioni metodologiche dell’indagine e della messa a punto delle ipotesi di ricerca sul “partito editore”, raccogliendo alcune sfide poste alla storia politica da altri ambiti disciplinari, come la sociologia e la scienza politica, che rappresentano una vena feconda per la nostra indagine. La seconda direzione, empirica, ha riguardato la ricognizione delle fonti e degli strumenti di analisi per ricostruire le vicende del “partito editore” dal 1944 al 1956. La suddivisione della ricerca in due parti – 1944-1947 e 1947-1956 – segue a grandi linee la periodizzazione classica individuata dalla storiografia sulla politica culturale del Pci, ed è costruita su quattro fratture storiche – il 1944, con la “svolta di Salerno”; il 1947, con la “svolta cominformista”; il 1953, con la morte di Stalin e il disgelo; il 1956, con il XX Congresso e i fatti d’Ungheria – che sono risultate significative anche per la nostra ricerca sull’editoria comunista. Infine, il presente lavoro si basa su tre livelli di analisi: l’individuazione dei meccanismi di decisione politica e dell’organizzazione assunta dall’editoria comunista, esaminando gli scopi e i mutamenti organizzativi interni al partito per capire come i mutamenti strategici e tattici si sono riflessi sull’attività editoriale; la ricostruzione della produzione editoriale comunista; infine, l’identificazione dei processi di distribuzione e delle politiche per la lettura promosse dal Pci.

Deposition, imaging, and clearance: what remains to be done?

Deposition and clearance studies are used during product development and in fundamental research. These studies mostly involve radionuclide imaging, but pharmacokinetic methods are also used to assess the amount of drug absorbed through the lungs, which is closely related to lung deposition. Radionuclide imaging may be two-dimensional (gamma scintigraphy or planar imaging), or three-dimensional (single photon emission computed tomography and positron emission tomography). In October 2009, a group of scientists met at the "Thousand Years of Pharmaceutical Aerosols" conference in Reykjavik, Iceland, to discuss future research in key areas of pulmonary drug delivery. This article reports the session on "Deposition, imaging and clearance." The objective was partly to review our current understanding, but more importantly to assess "what remains to be done?" A need to standardize methodology and provide a regulatory framework by which data from radionuclide imaging methods could be compared between centers and used in the drug approval process was recognized. There is also a requirement for novel radiolabeling methods that are more representative of production processes for dry powder inhalers and pressurized metered dose inhalers. A need was identified for studies to aid our understanding of the relationship between clinical effects and regional deposition patterns of inhaled drugs. A robust methodology to assess clearance from small conducting airways should be developed, as a potential biomarker for therapies in cystic fibrosis and other diseases. The mechanisms by which inhaled nanoparticles are removed from the lungs, and the factors on which their removal depends, require further investigation. Last, and by no means least, we need a better understanding of patient-related factors, including how to reduce the variability in pulmonary drug delivery, in order to improve the precision of deposition and clearance measurements.

Determining the Socially Optimal Recycling Rate

What municipal recycling rate is socially optimal? One credible answer would consider the recycling rate that minimizes the overall social costs of managing municipal waste. Such social costs are comprised of all budgetary costs and revenues associated with operating municipal waste and recycling programs, all costs to recycling households associated with preparing and storing recyclable materials for collection, all external disposal costs associated with waste disposed at landfills or incinerators, and all external benefits associated with the provision of recycled materials that foster environmentally efficient production processes. This paper discusses how to estimate these four components of social cost to then estimate the optimal recycling rate. (C) 2013 Elsevier B.V. All rights reserved.

Funktionales Konstruieren – Rapid Technologien für Architektur und Baukonstruktion

Nicht nur in der Medizintechnik, in der Luftfahrt und in der Automobilindustrie werden die generativen Verfahren zunehmend mehr als wichtige Produktionsverfahren angesehen. Auch die (Bau-) Industrie nimmt mehr und mehr die Möglichkeiten und Chancen wahr, welche diese Verfahren für andersartige Konstruktionen und Details eröffnen. Die Ergründung von Veränderungen und Auswirkungen dieser neuen Technologien auf den Entwurf und auf die Umsetzung von Architektur und Baukonstruktion ist Schwerpunkt der Forschungstätigkeiten von Dipl.-Ing. Holger Strauß an den Hochschulstandorten TU Delft, Niederlande und an der Hochschule Ostwestfalen-Lippe in Detmold. Das erste, umfangreiche Forschungsprojekt zu diesem Thema - „Influence of Additive Processes on the development of facade constructions“ - wurde 2008 in Kooperation mit der international agierenden Firma Kawneer-Alcoa im Forschungsschwerpunkt „ConstructionLab“ an der Detmolder Schule für Architektur und Innenarchitektur etabliert. Der Fokus der Bestrebungen liegt zunächst auf der Ergründung von Möglichkeiten für die generative Herstellung von Bauteilen als Ergänzung der Standardprodukte in Systemfassaden. Die Verwendung der Additiven Verfahren und Hightech CAD-CAM Anwendungen bedingt eine neue Art des Konstruierens. Nämlich nicht mehr das fertigungsgerechte, sondern das funktionsgerechte – das „Funktionale Konstruieren“. Neben der Bereicherung der Forschung und Lehre an den Hochschulen durch eine praxisnahe und zielorientierte Aufgabenstellung, fließen alle Ergebnisse in die Promotion von Holger Strauß an der Technischen Universität in Delft am Lehrstuhl Design of Construction bei Prof. Dr.-Ing. Ulrich Knaack ein.

Beherrschung stark korrelierter Logistik- und Produktions-Prozesse

Bei der Simulation von Logistik- und Produktionssystem werden Zufallszahlengeneratoren verwendet, um stochastische Einflüsse zu modellieren. Ein wichtiges Qualitätsmerkmal dieser Generatoren ist die Er-zeugung möglichst unabhängiger Zufallszahlen. Werden jedoch reale Prozesse betrachtet, so sind die Daten im Allgemeinen nicht unabhängig. Diese Arbeit befasst sich mit der Analyse von Praxisdaten bezüglich des Auftretens von Abhängigkeiten. Dazu werden Korrelationsstrukturen gesucht. Außerdem wird gezeigt, dass unabhängige Zufallszahlen in der Regel ungeeignet sind, um stochastische Prozesse mit ausgeprägten Abhängigkeiten zu modellieren.

Vergleich von additiv und herkömmlich gefertigten Strukturen für ein neuartiges Regalfahrzeug

Der Einsatz additiver Fertigungsverfahren ist in den vergangenen Jahren stark angestiegen. Technische Weiterentwicklungen der Maschinen machen den Einsatz dieser Fertigungsverfahren für Industrieanwen-dungen immer attraktiver. In einer Untersuchung am Fraunhofer-Institut für Materialfluss und Logistik IML wurden die Einsatzmöglichkeiten additiver Fertigungsverfahren im Bereich autonomer Regalfahrzeuge analysiert. Die Adaption eines neuartigen Förderfahrzeuges für den Einsatz in Regalanlagen steht hierbei im Fokus der Untersuchung. Diese Analyse stellt die Besonderheiten der additiven Fertigung heraus und vergleicht den Herstellungsprozess mit herkömmlichen Verfahren.

Adaptive Materialbereitstellung in flexiblen Produktionssystemen auf Grundlage einer agentenbasierten Transportsteuerung

Zur Sicherstellung einer schnellen und flexiblen Anpassung an sich ändernde Anforderungen sind innerbetriebliche Materialbereitstellungskonzepte in immer stärkerem Maße zu flexibilisieren. Hierdurch kann die Erreichung logistischer Ziele in einem dynamischen Produktionsumfeld gesteigert werden. Der Beitrag stellt ein Konzept für eine adaptive Materialbereitstellung in flexiblen Produktionssystemen auf Grundlage einer agentenbasierten Transportplanung und -steuerung vor. Der Fokus liegt hierbei auf der Planung und Steuerung der auf Basis von Materialbedarfsmeldungen ausgelösten innerbetrieblichen Transporte. Neben Pendeltouren zur Versorgung des Produktionssystems findet auch das dynamische Pickup-and-Delivery-Problem Berücksichtigung. Das vorgestellte Konzept ist an den Anforderungen selbstorganisierender Produktionsprozesse ausgerichtet.

Labor participation in corporate policy-making decisions: West Germany's experience with codetermination

If workers are wealth maximizers, codetermination should lead to less risky investments, smaller dividends, reduced firm leverage, higher and more stable salaries, and more capital-intensive production processes. Unless codetermination also increases productivity by raising wokers' morale and satisfaction or reduces information asymmetries within the firm, shareholder wealth and firm value will decline. An analysis of West Germany's case, however, indicates that codetermination has little, if any, effect on corporate operations and performance.

Drivers of RFID adoption in the automotive industry

The automotive industry is confronted with increasing competition, leading to higher cost pressures and the demand to optimize production processes and value chains. Here the RFID technology promises to improve a range of processes in logistics and manufacturing. Despite its promising potential in the automotive industry, RFID has not yet made a decisive step from pilots to real-life implementations in the supply chain. Building on existing models of technology adoption, we analyze RFID adoption dynamics in the automotive industry. Building on existing IOS adoption models tailored to RFID specifics and based on ten semi-structured interviews with OEMs and suppliers, we evaluate main drivers of RFID adoption in the automotive industry. Our key findings are that the use of a coercive approach by the OEM could be redundant because of the market-driven RFID adoption among many suppliers. Furthermore, suppliers implementing RFID can now gain an early mover competitive advantage by developing higher trust in their relationship with the OEM as well as accumulating unique expertise in this area.

Antibiotic resistance spread in food

Nutritive and therapeutic treatment of farm animals with antibiotics, amounting to half of the world's antibiotic output, has selected for resistant bacteria that may contaminate the food produced. Antibiotic-resistant enterococci and staphylococci from animals are found in food when they survive the production processes, as in raw cured sausages and raw milk cheeses1. The broad host ranges of some plasmids and the action of transposons in many bacteria allow antibiotic-resistance genes to be communicated by conjugation between different species and genera2,3. A multi-antibiotic resistance plasmid from a lactococcus found in cheese provides a historical record of such events.

Rapid and accurate identification of Escherichia coli K-12 strains

A specific PCR for the identification of K-12 strains, based on the genetic structure of the O-antigen gene cluster (rfb) of Escherichia coli K-12, is described. The assay clearly differentiates E. coli K-12-derived strains from other E. coli strains used in the laboratory or isolated from human and animal clinical specimens, from food, or from environmental samples. Moreover, lineages of K-12 strains can be distinguished with a second PCR based on the same gene cluster. The method presents a useful tool in identifying K-12 for monitoring strains which are used as biologically safe vehicles in biotechnological research, development, and production processes.