ESTIMATING REACTION CONSTANTS BY AB INITIO MOLECULAR MODELING: A STUDY ON THE OXIDATION OF PHENOL TO CATECHOL AND HYDROQUINONE IN ADVANCED OXIDATION PROCESSES

Molecular modeling is growing as a research tool in Chemical Engineering studies, as can be seen by a simple research on the latest publications in the field. Molecular investigations retrieve information on properties often accessible only by expensive and time-consuming experimental techniques, such as those involved in the study of radical-based chain reactions. In this work, different quantum chemical techniques were used to study phenol oxidation by hydroxyl radicals in Advanced Oxidation Processes used for wastewater treatment. The results obtained by applying a DFT-based model showed good agreement with experimental values available, as well as qualitative insights into the mechanism of the overall reaction chain. Solvation models were also tried, but were found to be limited for this reaction system within the considered theoretical level without further parameterization.

Preliminary Characterization of Novel Extra-cellular Lipase from Penicillium crustosum Under Solid-State Fermentation and its Potential Application for Triglycerides Hydrolysis

Current studies about lipase production involve the use of agro-industrial residues and newly isolated microorganisms aimed at increasing economic attractiveness of the process. Based on these aspects, the main objective of this work is to perform the partial characterization of enzymatic extracts produced by a newly isolated Penicillium crustosum in solid-state fermentation. Lipase extract presented optimal temperature and pH of 37 A degrees C and 9-10, respectively. The concentrated enzymatic extract showed more stability at 25 A degrees C and pH 7. The enzymes kept 100% of their enzymatic activity until 60 days of storage at 4 and -10 A degrees C. The stability under calcium salts indicated that the hydrolytic activity presented decay with the increase of calcium concentration. The specificity under several substrates indicated good enzyme activities in triglycerides from C4 to C18.

Invariant Natural Killer T Cell Agonist Modulates Experimental Focal and Segmental Glomerulosclerosis

A growing body of evidence demonstrates a correlation between Th2 cytokines and the development of focal and segmental glomerulosclerosis ( FSGS). Therefore, we hypothesized that GSL-1, a monoglycosylceramide from Sphingomonas ssp. with pro-Th1 activity on invariant Natural Killer T ( iNKT) lymphocytes, could counterbalance the Th2 profile and modulate glomerulosclerosis. Using an adriamycin( ADM)-based model of FSGS, we found that BALB/c mice presented albuminuria and glomerular degeneration in association with a Th2-like pro-fibrogenic profile; these mice also expressed a combination of inflammatory cytokines, such as IL-4, IL-1 alpha, IL-1 beta, IL-17, TNF-alpha, and chemokines, such as RANTES and eotaxin. In addition, we observed a decrease in the mRNA levels of GD3 synthase, the enzyme responsible for GD3 metabolism, a glycolipid associated with podocyte physiology. GSL-1 treatment inhibited ADM-induced renal dysfunction and preserved kidney architecture, a phenomenon associated with the induction of a Th1-like response, increased levels of GD3 synthase transcripts and inhibition of pro-fibrotic transcripts and inflammatory cytokines. TGF-beta analysis revealed increased levels of circulating protein and tissue transcripts in both ADM- and GSL-1-treated mice, suggesting that TGF-beta could be associated with both FSGS pathology and iNKT-mediated immunosuppression; therefore, we analyzed the kidney expression of phosphorylated SMAD2/3 and SMAD7 proteins, molecules associated with the deleterious and protective effects of TGF-beta, respectively. We found high levels of phosphoSMAD2/3 in ADM mice in contrast to the GSL-1 treated group in which SMAD7 expression increased. These data suggest that GSL-1 treatment modulates the downstream signaling of TGF-beta through a renoprotective pathway. Finally, GSL-1 treatment at day 4, a period when proteinuria was already established, was still able to improve renal function, preserve renal structure and inhibit fibrogenic transcripts. In conclusion, our work demonstrates that the iNKT agonist GSL-1 modulates the pathogenesis of ADM-induced glomerulosclerosis and may provide an alternative approach to disease management.

A Two-Stage Aerobic/Anaerobic Denitrifying Horizontal Bioreactor Designed for Treating Ammonium and H2S Simultaneously

A two-stage bioreactor was operated for a period of 140 days in order to develop a post-treatment process based on anaerobic bioxidation of sulfite. This process was designed for simultaneously treating the effluent and biogas of a full-scale UASB reactor, containing significant concentrations of NH4 and H2S, respectively. The system comprised of two horizontal-flow bed-packed reactors operated with different oxygen concentrations. Ammonium present in the effluent was transformed into nitrates in the first aerobic stage. The second anaerobic stage combined the treatment of nitrates in the liquor with the hydrogen sulfide present in the UASB-reactor biogas. Nitrates were consumed with a significant production of sulfate, resulting in a nitrate removal rate of 0.43 kg N m(3) day(-1) and a parts per thousand yen92 % efficiency. Such a removal rate is comparable to those achieved by heterotrophic denitrifying systems. Polymeric forms of sulfur were not detected (elementary sulfur); sulfate was the main product of the sulfide-based denitrifying process. S-sulfate was produced at a rate of about 0.35 kg m(3) day(-1). Sulfur inputs as S-H2S were estimated at about 0.75 kg m(3) day(-1) and Chemical Oxygen Demand (COD) removal rates did not vary significantly during the process. DGGE profiling and 16S rRNA identified Halothiobacillus-like species as the key microorganism supporting this process; such a strain has not yet been previously associated with such bioengineered systems.

Influence of the initial condition in equilibrium last-passage percolation models

In this paper we consider an equilibrium last-passage percolation model on an environment given by a compound two-dimensional Poisson process. We prove an L-2-formula relating the initial measure with the last-passage percolation time. This formula turns out to be a useful tool to analyze the fluctuations of the last-passage times along non-characteristic directions.

Estimating reaction constants by ab initio molecular modeling: a study on the oxidation of phenol to catechol and hydroquinone in advanced oxidation processes

Molecular modeling is growing as a research tool in Chemical Engineering studies, as can be seen by a simple research on the latest publications in the field. Molecular investigations retrieve information on properties often accessible only by expensive and time-consuming experimental techniques, such as those involved in the study of radical-based chain reactions. In this work, different quantum chemical techniques were used to study phenol oxidation by hydroxyl radicals in Advanced Oxidation Processes used for wastewater treatment. The results obtained by applying a DFT-based model showed good agreement with experimental values available, as well as qualitative insights into the mechanism of the overall reaction chain. Solvation models were also tried, but were found to be limited for this reaction system within the considered theoretical level without further parameterization.

Evaluación de la presencia de compuestos farmacéuticos en aguas residuales procedentes de estaciones de depuración de aguas residuales (EDARS) de la isla de Gran Canaria

[ES]En este trabajo se ha realizado la evaluación de la concentración de compuestos farmacéuticos de uso común de diferentes grupos terapéuticos tales como, antibióticos, antiinflamatorios, analgésicos, reguladores lipídicos, betabloqueantes, antidepresivos, estimulantes y antiepilépticos, en aguas procedentes de Estaciones de Depuración de Aguas Residuales de la isla de Gran Canaria, con el fin de poner en conocimiento la situación del problema, siendo ésta un paso previo para su posible regulación y remediación. Debido a las bajas concentraciones en que estos compuestos se encuentran en las aguas residuales, para llevar a cabo el estudio, se utilizaron procesos analíticos basados en un retratamiento de la muestra utilizando la extracción en fase sólida y su posterior determinación por técnicas instrumentales de altas prestaciones

Valutazione delle politiche di sviluppo locale: una comparazione internazionale

Lo sviluppo locale rappresenta, non solo per gli economisti, un tema di analisi sempre più rilevante sia al livello istituzionale che al livello scientifico. La complessità degli aspetti inerenti lo sviluppo locale richiede il coinvolgimento di diverse discipline, in ambito economico, politico, sociale e ambientale e di tutti i livelli istituzionali. Parallelamente è cresciuta l’esigenza di processi valutativi coerenti e sistematici, basati su di un numero sempre maggiore di strumenti e metodologie di valutazione. Dall’orientamento della Commissione Europea emerge del resto con sempre maggiore evidenza il binomio fra politica di sviluppo locale e valutazione, che coinvolge i diversi livelli di governo. Il presente lavoro realizza un quadro delle politiche di sviluppo locale, partendo dal livello europeo fino ad arrivare al livello locale, ed una successiva analisi di metodologie e strumenti di valutazione consolidati e di frontiera. La considerazione della valutazione come strumento strategico per le politiche di sviluppo locale trova applicazione nella realizzazione di una analisi comparativa di due aree di montagna. Tali aree, identificate nell’Appennino Bolognese e nell’area montana della Contea di Brasov in Romania, pur collocate in paesi a diverso livello di sviluppo, risultano confrontabili, in termini di similitudini e criticità, al fine di trarre considerazioni di policy inerenti il disegno di adeguate politiche di riqualificazione, mettendo in luce l’importanza del processo valutativo e la necessità di contribuire a diffondere una vera e propria cultura della valutazione.

Multi-level models and infrastructures for simulating biological system development

The hierarchical organisation of biological systems plays a crucial role in the pattern formation of gene expression resulting from the morphogenetic processes, where autonomous internal dynamics of cells, as well as cell-to-cell interactions through membranes, are responsible for the emergent peculiar structures of the individual phenotype. Being able to reproduce the systems dynamics at different levels of such a hierarchy might be very useful for studying such a complex phenomenon of self-organisation. The idea is to model the phenomenon in terms of a large and dynamic network of compartments, where the interplay between inter-compartment and intra-compartment events determines the emergent behaviour resulting in the formation of spatial patterns. According to these premises the thesis proposes a review of the different approaches already developed in modelling developmental biology problems, as well as the main models and infrastructures available in literature for modelling biological systems, analysing their capabilities in tackling multi-compartment / multi-level models. The thesis then introduces a practical framework, MS-BioNET, for modelling and simulating these scenarios exploiting the potential of multi-level dynamics. This is based on (i) a computational model featuring networks of compartments and an enhanced model of chemical reaction addressing molecule transfer, (ii) a logic-oriented language to flexibly specify complex simulation scenarios, and (iii) a simulation engine based on the many-species/many-channels optimised version of Gillespie’s direct method. The thesis finally proposes the adoption of the agent-based model as an approach capable of capture multi-level dynamics. To overcome the problem of parameter tuning in the model, the simulators are supplied with a module for parameter optimisation. The task is defined as an optimisation problem over the parameter space in which the objective function to be minimised is the distance between the output of the simulator and a target one. The problem is tackled with a metaheuristic algorithm. As an example of application of the MS-BioNET framework and of the agent-based model, a model of the first stages of Drosophila Melanogaster development is realised. The model goal is to generate the early spatial pattern of gap gene expression. The correctness of the models is shown comparing the simulation results with real data of gene expression with spatial and temporal resolution, acquired in free on-line sources.

Induktion und Analyse spezifischer Immunantworten nach intranodaler Immunisierung mit RNA im murinen Modell

Die Wirksamkeit einer Vakzine ist von vielen Parametern abhängig. Dazu gehören unter anderen: das ausgewählte Antigen, die Formulation in der das Antigen benutzt wird sowie die Applikationsroute. Antigen-kodierende Ribonukleinsäuren (RNA) gilt heutzutage als eine sichere und effiziente Alternative zu traditionellen Impfstoff-Formulierungen, wie Peptiden, rekombinanten Proteinen, viralen Systemen oder DNA basierten Impfstoffen. Bezüglich des Applikationsortes repräsentiert der Lymphknoten ein optimales Milieu für die Interaktion zwischen antigenpräsentierenden Zellen und T-Zellen. Vor diesem Hintergrund war die Zielsetzung dieser Arbeit, ein auf direktem in vivo Transfer von Antigen-kodierender in vitro transkribierter RNA (IVT-RNA) basierendes Impfverfahren zu entwickeln, zu charakterisieren und auf seine anti-tumorale Wirksamkeit zu testen. In der vorliegenden Arbeit konnte gezeigt werden, dass dendritische Zellen (DCs) in vitro hocheffizient mit IVT-RNA transfiziert werden können und eine hohe stimulatorische Kapazität besitzen. Durch Sequenzmodifikation der IVT-RNA konnten wir die Transkriptstabilität und Translationseffizienz erhöhen was zu einer Steigerung der stimulatorischen Kapazität in vivo führte. Darüber hinaus untersuchten wir die Auswirkung der Insertion eines Signalpeptides 5’ sowie einer C-terminalen transmembran- und zytosolischen-Domäne eines MHC-Klasse-I-Moleküls am 3’ der Antigen-kodierenden Sequenz auf die Effizienz der MHC-Klasse-I und -II Präsentation. Wir konnten in vitro und in vivo nachweisen, dass diese Modifikation zu einer gesteigerten, simultanen Stimulation von antigenspezifischen CD4+ und CD8+ T-Zellen führt. Auf der Basis der optimierten Vektorkassetten etablierten wir die intranodale (i.n.) Transfektion von antigenpräsentierenden Zellen in der Maus. Dazu nutzten wir verschiedene Reportersysteme (eGFP-RNA, fluoreszensmarkierte RNA) und konnten zeigen, dass die intranodale Applikation von IVT-RNA zu selektiven Transfektion und Maturation lymphknotenresidenter DCs führt. Zur Untersuchung der immunologischen Effekte wurden in erster Linie auf Influenza-Hemagglutinin-A und Ovalbumin basierende Modellantigensysteme verwendet. Beide Antigene wurden als Antigen-MHC-Fusionskonstrukte genutzt. Als Responderzellen wurden TCR-transgene Lymphozyten verwendet, die MHC-Klasse-I oder -Klasse-II restringierte Epitope des Influenza-Hemagglutinin-A bzw. des Ovalbumin-Proteins erkennen. Wir konnten in vivo zeigen, dass die intranodale Immunisierung mit IVT-RNA zu einer effizienten Stimulation und Expansion von antigenspezifischen CD4+ und CD8+ T-Zellen in einer dosisabhängigen Weise führt. Funktionell konnte gezeigt werden, dass diese T-Zellen Zytokine sezernieren und zur Zytolyse befähigt sind. Wir waren in der Lage durch repetitive i.n. RNA Immunisierung ein ‚Priming’ CD8+ T-Zellen in naiven Mäusen sowohl gegen virale als auch gegen Tumor assoziierte Antigene zu erreichen. Die geprimten T-Zellen waren befähigt eine zytolytische Aktivität gegen mit spezifischem Peptid beladene Targetzellen zu generieren. Darüber hinaus waren wir in der Lage Gedächtnisszellen expandieren zu können. Abschließend konnten wir in Tumormodellen sowohl in prophylaktischen als auch in therapeutischen Experimenten zeigen dass die i.n. RNA Vakzination die Potenz zur Induktion einer anti-tumoralen Immunität besitzt.

Struktur-Dynamik-Beziehungen in amorphen festen Lösungen

Feste Lösungen homogen dispergierter Wirkstoffmoleküle in amorphen Polymermatrizen sind wichtige Materialien in vielen pharmazeutischen Anwendungen, bei denen eine kontrollierte Abgabe wasserunlöslicher Wirkstoffe in wässrige Systeme eine Rolle spielt. Die intermolekulare Bindungs-stärke zwischen Polymer- und Wirkstoffmolekülgruppen bestimmt die Stabilität der festen Lösung und steuert somit die biologische Aktivität der Wirkstoffmoleküle. In festen Lösungen, die aus acryl-säurehaltigen Copolymeren (Protonendonoren) und basischen Wirkstoffmolekülen (Protonenakzepto-ren) hergestellt werden, sind intermolekulare Wasserstoffbrücken zwischen den Systemkomponenten Triebkraft für die Bildung einer stabilen homogenen Dispersion und für die Entstehung struktureller Merkmale zwischen den Molekülgruppen der Systemkomponenten. Zudem ist die Bindungsstärke der Wasserstoffbrücken im Hinblick auf die kontrollierte Abgabe der Wirkstoffe von Bedeutung. Da dynamische chemische Gleichgewichte bei der Bildung der Wasserstoffbrücken eine wichtige Rolle spielen müssen neben strukturellen Parametern auch dynamische Faktoren beleuchtet werden. Ziel dieser Arbeit ist neben der Ermittlung von intermolekularen Bindungsstärken vor allem die Identifika-tion struktureller Verhältnisse zwischen den Systemkomponenten auf molekularer Ebene. Die Be-stimmung der Abhängigkeit dieser Parameter von der Struktur der verwendeten Polymere und einer Vielzahl weiterer Einflüsse wie z.B. Feuchtigkeit, Lagerdauer oder Wirkstoffkonzentration soll ein kontrolliertes Design fester Lösungen mit definierten anwendungsspezifischen Eigenschaften ermögli-chen. Temperaturabhängige 1H-Festkörper-MAS-NMR (Magic Angle Spinning Nuclear Magnetic Resonance) Experimente an festen Lösungen mit unterschiedlichen Copolymer-Zusammensetzungen weisen die Existenz dynamischer chemischer Gleichgewichte in den komplexen Wasserstoffbrücken-netzwerken nach. Veränderungen in der chemischen Verschiebung und in der Linienform der Reso-nanzlinien acider Protonen erlauben einen tiefen Einblick in die Architektur dieser Netzwerke und legen die Bindungsverhältnisse unter Berücksichtigung der Polymerchemie und der Mobilität der Systemkomponenten dar, wobei die Befunde mithilfe quantenchemischer Rechnungen untermauert werden können. Die Gegenwart acider Protonen ermöglicht einen einfachen 1H-2H-Austausch, wor-aufhin mithilfe rotorsynchronisierter temperaturabhängiger 2H-MAS-NMR Experimente die Wasser-stoffbrückenbindungsstärke bestimmt werden kann. Mit 1H-1H-Korrelationsexperimenten (Doppelquantenspektroskopie) stehen Methoden für die Bestimmung homonuklearer dipolarer 1H-1H-Kopplungen zur Verfügung, die strukturelle Aussagen aufgrund von bevorzugten räumlichen Kontak-ten bestimmter Molekülgruppen ermöglichen. Weiterhin können diese Experimente verwendet werden, um Wasserstoffbrücken zwischen Polymergruppen von Polymer-Wirkstoff-Wasserstoffbrücken zu unterscheiden, wodurch eine quantitative Beschreibung des Bindungsnetzwerks und der Konkurrenz-prozesse zwischen den einzelnen wasserstoffverbrückten Spezies ermöglicht wird. Eine Kristallisation der Wirkstoffmoleküle ist in vielen Anwendungen unerwünscht, da sie die biologische Verfügbarkeit des Wirkstoffs reduzieren. Mit 1H-Festkörper-MAS-NMR Experimenten können kristalline von amorph dispergierten Wirkstoffmolekülen unterschieden werden, wodurch eine Quantifizierung der Destabilisierungsprozesse ermöglicht wird, die durch Exposition der festen Lösungen mit Wasserdampf ausgelöst werden können. Die Zeit- und Konzentrationsabhängigkeit der Wasseraufnahme kann mit NMR-Experimenten verfolgt werden, wobei unterschiedlich mobile Was-serspezies an unterschiedlichen Bindungsorten identifiziert werden können, was zum molekularen Verständnis der Destabilisierungsprozesse beiträgt. Zusätzlich wird die Mobilität der Wirkstoffmole-küle bestimmt, die sich – wie auch die Wirkstoffkonzentration - als wichtige Größe in der Beschrei-bung der Destabilisierung erweist. Aufbauend auf den Beobachtungen wird ein Zusammenhang zwischen der Copolymerzusammensetzung und einer kritischen Wirkstoffkonzentration hergestellt, der für die Anwendungen amorpher fester Lösungen in biologischen Systemen von großer Bedeutung ist.

Advanced modelling of time domain electromagnetic data with updated hydrogeological interpretations

Several countries have acquired, over the past decades, large amounts of area covering Airborne Electromagnetic data. Contribution of airborne geophysics has dramatically increased for both groundwater resource mapping and management proving how those systems are appropriate for large-scale and efficient groundwater surveying. We start with processing and inversion of two AEM dataset from two different systems collected over the Spiritwood Valley Aquifer area, Manitoba, Canada respectively, the AeroTEM III (commissioned by the Geological Survey of Canada in 2010) and the “Full waveform VTEM” dataset, collected and tested over the same survey area, during the fall 2011. We demonstrate that in the presence of multiple datasets, either AEM and ground data, due processing, inversion, post-processing, data integration and data calibration is the proper approach capable of providing reliable and consistent resistivity models. Our approach can be of interest to many end users, ranging from Geological Surveys, Universities to Private Companies, which are often proprietary of large geophysical databases to be interpreted for geological and\or hydrogeological purposes. In this study we deeply investigate the role of integration of several complimentary types of geophysical data collected over the same survey area. We show that data integration can improve inversions, reduce ambiguity and deliver high resolution results. We further attempt to use the final, most reliable output resistivity models as a solid basis for building a knowledge-driven 3D geological voxel-based model. A voxel approach allows a quantitative understanding of the hydrogeological setting of the area, and it can be further used to estimate the aquifers volumes (i.e. potential amount of groundwater resources) as well as hydrogeological flow model prediction. In addition, we investigated the impact of an AEM dataset towards hydrogeological mapping and 3D hydrogeological modeling, comparing it to having only a ground based TEM dataset and\or to having only boreholes data.

The Perception of American Adolescent Culture Through the Dubbing and Fansubbing of a Selection of US Teen Series from 1990 to 2013

The present dissertation aims at analyzing the construction of American adolescent culture through teen-targeted television series and the shift in perception that occurs as a consequence of the translation process. In light of the recent changes in television production and consumption modes, largely caused by new technologies, this project explores the evolution of Italian audiences, focusing on fansubbing (freely distributed amateur subtitles made by fans for fan consumption) and social viewing (the re-aggregation of television consumption based on social networks and dedicated platforms, rather than on physical presence). These phenomena are symptoms of a sort of ‘viewership 2.0’ and of a new type of active viewing, which calls for a revision of traditional AVT strategies. Using a framework that combines television studies, new media studies, and fandom studies with an approach to AVT based on Descriptive Translation Studies (Toury 1995), this dissertation analyzes the non-Anglophone audience’s growing need to participation in the global dialogue and appropriation process based on US scheduling and informed by the new paradigm of convergence culture, transmedia storytelling, and affective economics (Jenkins 2006 and 2007), as well as the constraints intrinsic to multimodal translation and the different types of linguistic and cultural adaptation performed through dubbing (which tends to be more domesticating; Venuti 1995) and fansubbing (typically more foreignizing). The study analyzes a selection of episodes from six of the most popular teen television series between 1990 and 2013, which has been divided into three ages based on the different modes of television consumption: top-down, pre-Internet consumption (Beverly Hills, 90210, 1990 – 2000), emergence of audience participation (Buffy the Vampire Slayer, 1997 – 2003; Dawson’s Creek, 1998 – 2003), age of convergence and Viewership 2.0 (Gossip Girl, 2007 – 2012; Glee, 2009 – present; The Big Bang Theory, 2007 - present).

Epigenetic signature in persons with Down Syndrome

Persons affected by Down Syndrome show a heterogeneous phenotype that includes developmental defects and cognitive and haematological disorders. Premature accelerated aging and the consequent development of age associated diseases like Alzheimer Disease (AD) seem to be the cause of higher mortality late in life of DS persons. Down Syndrome is caused by the complete or partial trisomy of chromosome 21, but it is not clear if the molecular alterations of the disease are triggered by the specific functions of a limited number of genes on chromosome 21 or by the disruption of genetic homeostasis due the presence of a trisomic chromosome. As epigenomic studies can help to shed light on this issue, here we used the Infinium HumanMethilation450 BeadChip to analyse blood DNA methylation patterns of 29 persons affected by Down syndrome (DSP), using their healthy siblings (DSS) and mothers (DSM) as controls. In this way we obtained a family-based model that allowed us to monitor possible confounding effects on DNA methylation patterns deriving from genetic and environmental factors. We showed that defects in DNA methylation map in genes involved in developmental, neurological and haematological pathways. These genes are enriched on chromosome 21 but localize also in the rest of the genome, suggesting that the trisomy of specific genes on chromosome 21 induces a cascade of events that engages many genes on other chromosomes and results in a global alteration of genomic function. We also analysed the methylation status of three target regions localized at the promoter (Ribo) and at the 5’ sequences of 18S and 28S regions of the rDNA, identifying differently methylated CpG sites. In conclusion, we identified an epigenetic signature of Down Syndrome in blood cells that sustains a link between developmental defects and disease phenotype, including segmental premature aging.

Autorenwerkzeuge für digitale, multimediale und interaktive Lernbausteine im Web 2.0

Die Forschungsarbeit siedelt sich im Dreieck der Erziehungswissenschaften, der Informatik und der Schulpraxis an und besitzt somit einen starken interdisziplinären Charakter. Aus Sicht der Erziehungswissenschaften handelt es sich um ein Forschungsprojekt aus den Bereichen E-Learning und Multimedia Learning und der Fragestellung nach geeigneten Informatiksystemen für die Herstellung und den Austausch von digitalen, multimedialen und interaktiven Lernbausteinen. Dazu wurden zunächst methodisch-didaktische Vorteile digitaler Lerninhalte gegenüber klassischen Medien wie Buch und Papier zusammengetragen und mögliche Potentiale im Zusammenhang mit neuen Web2.0-Technologien aufgezeigt. Darauf aufbauend wurde für existierende Autorenwerkzeuge zur Herstellung digitaler Lernbausteine und bestehende Austauschplattformen analysiert, inwieweit diese bereits Web 2.0-Technologien unterstützen und nutzen. Aus Sicht der Informatik ergab sich aus der Analyse bestehender Systeme ein Anforderungsprofil für ein neues Autorenwerkzeug und eine neue Austauschplattform für digitale Lernbausteine. Das neue System wurde nach dem Ansatz des Design Science Research in einem iterativen Entwicklungsprozess in Form der Webapplikation LearningApps.org realisiert und stetig mit Lehrpersonen aus der Schulpraxis evaluiert. Bei der Entwicklung kamen aktuelle Web-Technologien zur Anwendung. Das Ergebnis der Forschungsarbeit ist ein produktives Informatiksystem, welches bereits von tausenden Nutzern in verschiedenen Ländern sowohl in Schulen als auch in der Wirtschaft eingesetzt wird. In einer empirischen Studie konnte das mit der Systementwicklung angestrebte Ziel, die Herstellung und den Austausch von digitalen Lernbausteinen zu vereinfachen, bestätigt werden. Aus Sicht der Schulpraxis liefert LearningApps.org einen Beitrag zur Methodenvielfalt und zur Nutzung von ICT im Unterricht. Die Ausrichtung des Werkzeugs auf mobile Endgeräte und 1:1-Computing entspricht dem allgemeinen Trend im Bildungswesen. Durch die Verknüpfung des Werkzeugs mit aktuellen Software Entwicklungen zur Herstellung von digitalen Schulbüchern werden auch Lehrmittelverlage als Zielgruppe angesprochen.