Evolution of the sexual reproduction in Veronica (Plantaginaceae) : phylogeny, phylogeography and invasion

Die geschlechtliche Fortpflanzung ist ein universelles Merkmal und erlaubt es genetische Variation innerhalb von Blütenpflanzen zu schaffen. Die Evolution der sexuellen und reproduktiven Systeme wurde hier auf mehreren zeitlichen Ebenen, in verschiedenen Arten von Lebensraum studiert und mit fast allen möglichen Methoden im Labor, im Gewächshaus sowie im Feld untersucht. Drei Hauptteile sind in dieser Arbeit enthalten und entsprechen jeweils einem unterschiedlichen Niveau der Zeit: Gattung, Untergattung und Arten. Der erste Teil zeigt, dass die PO-Verhältnisse Untersuchungen systematisch in jeder Pflanzen-Gattung oder Untergattung untersucht werden müssen. Dieses güngstige, schnelle und leistungsstarke Werkzeug kann eine Vielzahl von Informationen über die Modi der Pflanzenreproduktion produzieren, ohne die Verwendung von teuren und langen Experimenten. Darüber hinaus könnte diese Maßnahme auch ergänzende Daten über die Taxonomie dieser untersuchten Gruppen geben. Das zweite Kapitel befasst sich mehr mit der Taxonomie der Ehrenpreis(Veronica)-Arten als die beiden anderen und zeigt, dass verschiedene Ereignisse der interspezifischen Reproduktion in einem der Hotspots der Artenvielfalt in Europa (der Balkan-Halbinsel) auftreten. Die Ergebnisse zeigen, dass morphologische und genetische Daten inkongruent sind und die Analyse der Taxonomie dieser Arten oder Unterart schwierig ist. Das letzteKapitel erzählt die Geschichte einer erfolgreichen Invasion, die während des letzten Jahrhunderts in Europa ablief trotz der Tatsache, dass die Arten obligate Fremdbefruchter sind und dass keine Samen-Produktion in der Region beobachtet wurde. Dieses Manuskript erläutert den Weg der Pflanze, um die “Baker-Regel“ zu umgehen. Diese Regel besagt, dass selbst-inkompatible Arten erfolgloser bei der Invasion neuer Lebensräume sind. Dennoch schafft es die hier untersuchte Art einen großen Teil der europäischen Rasen zu bevölkern und zeigt dabei genetische und morphologische Veränderungen auf diesem Weg.rnSchließlich wird in diesen drei verschiedenen Papieren versucht, die Verbindung zwischen der Mikro-und Makroevolution in der geschlechtlichen Fortpflanzun in Ehrenpreis (Veronica) unter Betracht verschiedener sexueller Systeme und der Stammesgeschichte, sowie der Migration zu klären.

MikroSISAK für die Chemie der schwersten Elemente

ZusammenfassungrnDie vorliegende Arbeit beschreibt Experimente mit einer Apparatur namens Mikro-rnSISAK, die in der Lage ist, eine Flüssig-Flüssig-Extraktion im Mikroliter-Maßstab durchzuführen. Dabei werden zwei nicht mischbare Flüssigkeiten in einer Mikrostruktur emulgiert und anschließend über eine Teflonmembran wieder entmischt.rnIn ersten Experimenten wurden verschiedene Extraktionssysteme für Elemente derrnGruppen 4 und 7 des Periodensystems der Elemente untersucht und die Ergebnisse mit denen aus Schüttelversuchen verglichen. Da die zunächst erreichten Extraktionsausbeuten nicht ausreichend waren, wurden verschiedene Maßnahmen zu deren Verbesserung herangezogen.rnZunächst hat man mit Hilfe eines an die MikroSISAK-Apparatur angelegten Heizelements die dort für die Extraktion herrschende Temperatur erhöht. Dies führte wie erhofft zu einer höheren Extraktionsausbeute.rnDes Weiteren wurde MikroSISAK vom Institut für Mikrotechnik Mainz, welches derrnEntwickler und Konstrukteur der Apparatur ist, durch eine Erweiterung modifiziert, um den Kontakt der beiden Phasen zwischen Mischer und Separationseinheit zu verlängern. Auch dies verbesserte der Extraktionsausbeute.rnNun erschienen die erzielten Ergebnisse als ausreichend, um die Apparatur für online-Experimente an den TRIGA-Reaktor Mainz zu koppeln. Hierfür wurden durch Kernreaktion erzeugte Spaltprodukte des Technetiums MikroSISAK zugeführt, um sie dort abzutrennen und anschließend über ihren Zerfall an einem Detektor nachzuweisen. Neben erfolgreichen Ergebnissen lieferten diese Experimente auch die Belege für die Funktionsfähigkeit eines neuen Entgasers und für die Möglichkeit sowohl diesen als auch ein adäquates Detektorsystem an die MikroSISAK-Apparatur anzuschließen.rnDies schafft die Voraussetzung für die eigentliche Anwendungsidee, die hinter der Entwicklung von MikroSISAK steckt: Die Untersuchung der chemischen Eigenschaften von kurzlebigen superschweren Elementen (SHE) an einem Schwerionenbeschleuniger. Es liegt nahe, solche Experimente für das schwere Homologe des Technetiums, Element 107, Bohrium, ins Auge zu fassen.

Charakterisierung antiker Keramik und ihrer Herstellungstechniken mit mineralogischen Methoden am Beispiel Mayener Gebrauchskeramik

Mehr als hundert Jahre archäologischer Forschung haben gezeigt, dass in Mayen in römischer und mittelalterlicher Zeit eines der wichtigsten europäischen Produktionszentren für die Herstellung qualitätsvoller Gebrauchskeramik bestand. Im Rahmen dieser Studie wurden vier Befundkomplexe aus Töpfereisiedlungen vom 4. bis in das 14. Jahrhundert untersucht. Genauer handelt es sich um Keramik aus zwei spätantiken Brennanlagen des 4. Jahrhunderts im Bereich der Flur „Auf der Eich“ an den Straßen „Am Sonnenhang“ und „Frankenstraße“. Weiterhin konnte Material aus zwei Töpferofenfüllungen des 5. bis 9. Jahrhunderts analysiert werden, das 1975 auf dem Grundstück 55 an der „Siegfriedstraße“ in Brennanlagen entdeckt wurde. Hinzu kam Brenngut aus elf Töpferöfen des späten 8. bis 14. Jahrhunderts, welches in den so genannten „Burggärten“ der Genovevaburg von Mayen in den Jahren 1986/87 durch die archäologische Denkmalpflege in Koblenz geborgen wurde. Die mineralogischen Untersuchungen zur Charakterisierung der „Mayener Keramik“ wurden systematisch an den Keramikmaterialien aus diesen Fundstellen durchgeführt. Mittelalterliche Keramik aus Bornheim-Walberberg, Brühl-Eckdorf, Höhr-Grenzhausen, Langerwehe, Frechen, Brühl-Pingsdorf, Paffrath, Raeren, Ratingen-Breitscheid, Siegburg-Seehofstraße, Siegburg-Scherbenhügel, Fredelsloh und Brühl-Badorf konnte für diese Arbeit als Referenzmaterialien ebenfalls untersucht werden. Provenienzanalysen wurden an Keramikproben aus 27 Fundorten, die makroskopisch nach Mayener Ware aussehen, mit mineralogischen Methoden durchgeführt, um sie der Fundregion Mayen eindeutig zuordnen zu können.rnPhasenanalyse, chemische Analyse und thermische Analyse wurden an Keramik sowie Ton durchgeführt. Die Phasenanalyse wurde zur Bestimmung der mineralischen Zusammensetzung von Grundmasse und Magerungsmittel (Röntgendiffraktometrie (XRD), Polarisationsmikroskop, Mikro-Raman-Spektroskopie) verwendet. Die chemische Zusammensetzung wurde durch Röntgenfluoreszenzanalyse (RFA) ermittelt. Elektronenstrahlmikroanalyse (ESMA) und Laser-Massenspektrometrie mit induktiv gekoppeltem Plasma (LA-ICP-MS) wurden bei den Proben, bei denen weniger als 2g Material zur Verfügung standen, eingesetzt. Brennexperimente wurden am originalen Rohstoff der Keramik aus den „Burggärten“ der Genovevaburg durchgeführt. Gebrannter Ton wurde durch Röntgendiffraktometrie (XRD), Infrarotspektroskopie (IR) und Differential-Thermoanalyse (DTA) analysiert. rnAnhand der Messergebnisse lässt sich die Mayener Keramik aus den vier Fundplätzen in zwei Typen zusammenzufassen: der mit Feldspat-reichem Sand gemagerte römische Typ und der mit Quarz-reichem Sand gemagerte mittelalterliche Typ. Die Änderung des Magerungsmittels von Feldspat- zu Quarzsand weist eine technische Entwicklung zu höheren Brenntemperaturen von der Römerzeit bis in das Mittelalter nach. Nach der Untersuchung und dem Vergleich mit den Referenzkeramikgruppen ist festzustellen, dass durch multivariate Statistikanalysen der chemischen Komponenten die Charakterisierung der Keramik und eine Differenzierung zwischen den Keramikgruppen gelingt. Diese Erkenntnisse bildeten die Basis für Provenienzanalysen. 16 Fundorte können durch Provenienzanalyse sicher als Exportregionen der Mayener Ware festgestellt werden. Gemäß den Brennexperimenten lassen sich die chemischen Reaktionen während des Brandprozesses nachvollziehen. Zwei Methoden wurden mittels Röntgendiffraktometrie (XRD) und Differential-Thermoanalyse (DTA) zur Bestimmung der Brenntemperaturen der Keramik modelliert. Die Töpferöfen der „Burggärten“ können nach der Brenntemperatur in zwei Typen zusammengefasst werden: solche mit einer Brenntemperatur unter 1050°C und solche mit einer Brenntemperatur über 1050°C.rn

Synthese fluorierter Glycopeptidkonjugate zur Entwicklung von tumorselektiven Vakzinen

Das Auftreten von antigenen, für Tumorzellen charakteristische Zelloberflächenstrukturen bildet die Voraussetzung für eine aktive Krebsimmuntherapie, mit deren Hilfe die gezielte Bekämpfung von (Mikro-)Metastasen durch das körpereigene Immunsystem erreicht werden soll. Eine gut untersuchte Zielstruktur für eine derartige Immuntherapie stellt das Mucin MUC1 dar, ein hochgradig O-glycosyliertes Peptid, welches bspw. von Epithelzellen der Leber exprimiert wird. rnDas Glycosylierungsmuster des tumorassoziierten MUC1 ist gegenüber dem von gesunden Zellen stark verändert. In Tumorzellen kommt es aufgrund einer fehlerhaften Glucosylamintransferase-Aktivität und einer Überexpression von Sialyltransferasen zur Bildung von kürzeren, hochgradig sialylierten O-Glycanketten. Allerdings wirkt sich neben der relativ schwachen Immunogenität besonders die geringe metabolische Stabilität des natürlichen Glycopeptidfragments nachteilig auf einen Einsatz in Krebsvakzinen aus.rnEine bislang kaum untersuchte Möglichkeit, die Stabilität und Immunogenität der Kohlenhydratantigene zu erhöhen, könnte durch den „bioisosteren“ Austausch von OH-Gruppen gegen Fluor erreicht werden.rnIm Rahmen dieser Arbeit konnten in 3’- und 4’- Position monofluorierte T-Antigene bzw. in 6’-Position difluorierte T- und in 6-Position difluorierte TN-Antigene synthetisiert werden. In ersten metabilischen Tests erwiesen sich die fluorierten T-Antigene gegenüber einem Abbau durch eine alpha-Galactosidase aus Rinderhoden als stabiler als ihr natürliches, nicht-fluoriertes Analogon. Diese Strukturen wurden nicht zu den entsprechenden Monosacchariden hydrolysiert und stellen somit geeignete Bausteine zur Entwicklung potenter Tumorvakzine dar.rnDie in 3- und 4-Position fluorierten T-Antigene wurden in der weiteren Synthese in eine aus 20 Aminosäuren bestehende MUC1-Peptidsequenz eingebaut und durch einen nicht immunognene Spacer auf Basis von Triethylenglycol an BSA (Rinderserumalbumin) bzw. Tetanus-Toxoid angebunden. Auf diese Weise konnte die Synthese eines tumorselektiven Vakzins fertiggestellt werden.rnIn einer ersten immunologischen Evaluierung der fluorierten T-Antigen-Glycopeptide konnte gezeigt werden, dass bereits erhaltene Antikörper gegen strukturell sehr ähnliche Vakzine in der Lage sind, die neuartigen Glycopeptide zu erkennen und an ihnen zu binden. Dies stellt die Grundlage für weiterführende immunologische Tests dar, indem in einem nächsten Schritt das synthetisierte Tetanut-Toxoid-Konjugat als Vakzin in Experimenten an Mäusen zum Einsatz kommen soll.rn

Wet bioadhesion in tree frogs

Viele Tiere wie etwa Geckos oder Laubfrösche können mittels ihrer Haftscheiben an Oberflächen kleben. Diese Haftscheiben ermöglichen es den Tieren, sich während ihrerrnFortbewegung an Oberflächen anzuheften und wieder zu lösen unabhängig von denrnvorherrschenden Umweltbedingungen. Frösche besitzen mikro- und nanostrukturierternsowie charakteristisch geformte Haftscheiben an Finger- und Zehenenden. Ihre besonderernevolutionäre Errungenschaft, sich stark und zugleich reversibel in sowohl trockenen alsrnauch feuchten Umgebungen anzuhaften, hat die Wissenschaft zur Nachahmung und Untersuchungrndieser Strukturen inspiriert. Zum besseren Verständnis der Mechanismen vonrnAnhaftung und Loslösung bei Laubfröschen wurden weiche, elastische und mikrostrukturierternOberflächen hergestellt, indem PDMS (Polydimethylsiloxan) auf einer Siliziummaskernmit Hexagonstruktur aufgetragen und vernetzt wurde. Dadurch wurden Anordnungenrnvon hexagonalen Mikrosäulen mit spezifischen geometrischen Eigenschaften undrnunterschiedlichen Kontaktgeometrien (normale, flache Form, T-Form und konkave Formrnder Säulenenden) erhalten. Um den Einfluss der van-der-Waals, hydrodynamischen,rnKapillar-und Adhäsionskräfte zu verstehen, wurden verschiedene experimentelle Ansätzernverfolgt: Die auf eine einzelne Säule wirkenden Adhäsionskräfte wurden mittelsrnRasterkraftmikroskopie gemessen. Dazu wurden speziell hergestellte kolloidale Sensorenrnverwendet. Diese Experimente wurden sowohl mit als auch ohne Flüssigkeitsfilm auf derrnSäule durchgeführt. Die Ergebnisse zeigten den Beitrag von Kapillarkraft und direktenrnKontaktkräften zur Adhäsionskraft bei Vorliegen eines Flüssigkeitsfilms. Die Adhäsionrnfiel umso größer aus, je weniger Flüssigkeit zwischen Sensor und Säule vorhanden war.rnIm Falle einer trockenen Adhäsion zeigte die Säule mit T-Form die höchste Adhäsion. Darndie Haftscheiben der Laubfrösche weich sind, können sie dynamisch ihre Form ändern,rnwas zu einer Änderung der hydrodynamischen Kraft zwischen Scheibe und Oberflächernführt. Der Einfluss der Oberflächenverformbarkeit auf die hydrodynamische Kraft wurderndaher am Modellsystem einer Kugel untersucht, welche sich einer weichen und ebenenrnOberfläche annähert. Dieses System wurde sowohl theoretisch über die Simulation finiterrnElemente als auch experimentell über die Messung mit kolloidalen Sonden untersucht.rnSowohl experimentelle Ergebnisse als auch die Simulationen ergaben eine Abnahme derrnhydrodynamischen Kraft bei Annäherung des kolloidalen Sensors an eine weiche undrnelastische Oberfläche. Beim Entfernen der Sensors von der Oberfläche verstärkte sichrndie hydrodynamische Anziehungskraft. Die Kraft, die zur Trennung eines Partikels von einer Oberfläche in Flüssigkeit notwendig ist, ist für weiche und elastischen Oberflächenrngrößer als für harte Oberflächen. In Bezug zur Bioadhäsion bei Laubfröschen konnternfestgestellt somit festgestellt werden, dass sich der hydrodynamische Anteil zur feuchtenrnBioadhäsion aufgrund der weichen Oberfläche erhöht. Weiterhin wurde der Einflussrndes Aspektverhältnisses der Säulen auf die Reibungskraft mittels eines kolloidalen Sensorsrnuntersucht. Gestreckte Säulen zeigten dabei eine höhere Reibung im Vergleich zu.rnSäulen mit einem gestreckten Hexagon als Querschnitt.

Tropfenbasierte Multiphasen – Mikroreaktionstechnologie in organisch-chemischer Synthese

In der vorliegenden Doktorarbeit werden neue, mikrofluidische Verfahren, zur Durchführung chemischer Reaktionen in mehrphasigen Systemen präsentiert. rnDas Einschließen von Reaktionspartnern in einzelne Segmente, deren Volumina im Bereich von Mikro- bis Femtoliter liegen und die dadurch erzeugten enormen, spezifischen Oberflächen, ermöglichen Massentransportprozesse über die Phasengrenzfläche zwischen einzelnen Segmenten, drastisch zu intensivieren. Aufgrund geringer räumlicher Ausdehnungen einzelner Kompartimente und durch vorherrschende, zirkulierende Strömungen in den einzelnen Abschnitten, sind Diffusions- und Konvektionsprozesse in diesen rasch, sodass an der Grenzfläche gebildete, reaktive Intermediate in sehr kurzen Zeitintervallen umgesetzt werden können. rnrn

Internal characteristics, chemical compounds and spectroscopy of sapphire as single crystals

In this study more than 450 natural sapphire samples (most of basaltic type) collected from 19 different areas were examined. They are from Dak Nong, Dak Lak, Quy Chau, two unknown sources from the north (Vietnam); Bo Ploi, Khao Ploi Waen (Thailand); Ban Huay Sai (Laos); Australia; Shandong (China); Andapa, Antsirabe, Nosibe (Madagascar); Ballapana (Sri Lanka); Brazil; Russia; Colombia; Tansania and Malawi. rnThe samples were studied on internal characteristics, chemical compositions, Raman-, luminescence-, Fourier transform infrared (FTIR)-, and ultraviolet-visible-near infrared (UV-Vis-NIR)- spectroscopy. The internal features of these sapphire samples were observed and identified by gemological microscope, con focal micro Raman and FTIR spectroscopy. The major and minor elements of the samples were determined by electron probe microanalysis (EPMA) and the trace elements by laser ablation inductively coupled plasma mass spectrometry (LA-ICP-MS). rnThe structural spectra of sapphire were investigated by con focal Raman spectroscopy. The FTIR spectroscopy was used to study the vibration modes of OH-groups and also to determine hydrous mineral inclusions in sapphire. The UV-Vis-NIR absorption spectroscopy was used to analyze the cause of sapphire color. rnNatural sapphires contain many types of mineral inclusions. Typically, they are iron-containing inclusions like goethite, ilmenite, hematite, magnetite or silicate minerals commonly feldspar, and often observed in sapphires from Asia countries, like Dak Nong, Dak Lak in the south of Vietnam, Ban Huay Sai (Laos), Khao Ploi Waen and Bo Ploi (Thailand) or Shandong (China). Meanwhile, CO2-diaspore inclusions are normally found in sapphires from Tansania, Colombia, or the north of Vietnam like Quy Chau. rnIron is the most dominant element in sapphire, up to 1.95 wt.% Fe2O3 measured by EPMA and it affects spectral characteristics of sapphire.rnThe Raman spectra of sapphire contain seven peaks (2A1g + 5Eg). Two peaks at about 418.3 cm-1 and 577.7 cm-1 are influenced by high iron content. These two peaks shift towards smaller wavenumbers corresponding to increasing iron content. This shift is showed by two equations y(418.3)=418.29-0.53x andy(577.7)=577.96-0.75x, in which y is peak position (cm-1) and x is Fe2O3 content (wt.%). By exploiting two these equations one can estimate the Fe2O3 contents of sapphire or corundum by identifying the respective Raman peak positions. Determining the Fe2O3 content in sapphire can help to distinguish sapphires from different origins, e.g. magmatic and metamorphic sapphire. rnThe luminescence of sapphire is characterized by two R-lines: R1 at about 694 nm and R2 at about 692 nm. This characteristic is also influenced by high iron content. The peak positions of two R-lines shift towards to smaller wavelengths corresponding to increasing of iron content. This correlation is showed by two equations y(R_2 )=692.86-0.049x and y(R_1 )=694.29-0.047x, in which y is peak position (nm) of respective R-lines and x is Fe2O3 content (wt.%). Two these equations can be applied to estimate the Fe2O3 content of sapphire and help to separate sapphires from different origins. The luminescence is also applied for determination of the remnant pressure or stress around inclusions in Cr3+-containing corundum by calibrating a 0-pressure position in experimental techniques.rnThe infrared spectra show the presence of vibrations originating from OH-groups and hydrous mineral inclusions in the range of 2500-4000 cm-1. Iron has also an effect upon the main and strongest peak at about 3310 cm-1. The 3310 cm-1 peak is shifted to higher wavenumber when iron content increases. This relationship is expressed by the equation y(3310)=0.92x+3309.17, in which y is peak position of the 3310 cm-1 and x is Fe2O3 content (wt.%). Similar to the obtained results in Raman and luminescence spectra, this expression can be used to estimate the Fe2O3 content and separate sapphires from different origins. rnThe UV-Vis-NIR absorption spectra point out the strong and sharp peaks at about 377, 387, and 450 nm related to dispersed Fe3+, a broad band around 557 and 600 nm related to intervalence charge transfer (IVCT) Fe2+/Ti4+, and a broader band around 863 nm related to IVCT of Fe2+/Fe3+. rnGenerally, sapphires from different localities were completely investigated on internal features, chemical compounds, and solid spectral characteristics. The results in each part contribute for identifying the iron content and separate sapphires from different localities order origins. rn

How different is water crystallization from polymer crystallization under confinement?

Ziel der vorliegenden Dissertation war es, Einblicke in das Kristallisationsverhalten weicher Materie („soft matter“), wie verschiedener Polymere oder Wasser, unter räumlicher Einschränkung („confinement“) zu erlangen. Dabei sollte untersucht werden, wie, weshalb und wann die Kristallisation in nanoporösen Strukturen eintritt. Desweiteren ist Kristallisation weicher Materie in nanoporösen Strukturen nicht nur aus Aspekten der Grundlagenforschung von großem Interesse, sondern es ergeben sich zahlreiche praktische Anwendungen. Durch die gezielte Steuerung der Kristallinität von Polymeren könnten somit Materialien mit verschiendenen mechanischen und optischen Eigenschaften erhalten werden. Desweiteren wurde auch räumlich eingeschränktes Wasser untersucht. Dieses spielt eine wichtige Rolle in der Molekularbiologie, z.B. für das globuläre Protein, und als Wolkenkondensationskeime in der Atmosphärenchemie und Physik. Auch im interstellaren Raum ist eingeschränktes Wasser in Form von Eispartikeln anzutreffen. Die Kristallisation von eingeschränktem Wasser zu verstehen und zu beeinflussen ist letztlich auch für die Haltbarkeit von Baumaterialien wie etwa Zement von großem Interesse.rnUm dies zu untersuchen wird Wasser in der Regel stark abgekühlt und das Kristallisationsverhalten in Abhängigkeit des Volumens untersucht. Dabei wurde beobachtet, dass Mikro- bzw. Nanometer große Volumina erst ab -38 °C bzw. -70 °C kristallisieren. Wasser unterliegt dabei in der Regel dem Prozess der homogenen Nukleation. In der Regel gefriert Wasser aber bei höheren Temperaturen, da durch Verunreinigungen eine vorzeitige, heterogene Nukleation eintritt.rnDie vorliegende Arbeit untersucht die sachdienlichen Phasendiagramme von kristallisierbaren Polymeren und Wasser unter räumlich eingeschränkten Bedingungen. Selbst ausgerichtetes Aluminiumoxid (AAO) mit Porengrößen im Bereich von 25 bis 400 nm wurden als räumliche Einschränkung sowohl für Polymere als auch für Wasser gewählt. Die AAO Nanoporen sind zylindrisch und parallel ausgerichtet. Außerdem besitzen sie eine gleichmäßige Porenlänge und einen gleichmäßigen Durchmesser. Daher eignen sie sich als Modelsystem um Kristallisationsprozesse unter wohldefinierter räumlicher Einschränkung zu untersuchen.rnEs wurden verschiedene halbkristalline Polymere verwendet, darunter Poly(ethylenoxid), Poly(ɛ-Caprolacton) und Diblockcopolymere aus PEO-b-PCL. Der Einfluss der Porengröße auf die Nukleation wurde aus verschiedenen Gesichtspunkten untersucht: (i) Einfluss auf den Nukleationmechanismus (heterogene gegenüber homogener Nukleation), (ii) Kristallorientierung und Kristallinitätsgrad und (iii) Zusammenhang zwischen Kristallisationstemperatur bei homogener Kristallisation und Glasübergangstemperatur.rnEs konnte gezeigt werden, dass die Kristallisation von Polymeren in Bulk durch heterogene Nukleation induziert wird und das die Kristallisation in kleinen Poren hauptsächlich über homogene Nukleation mit reduzierter und einstellbarer Kristallinität verläuft und eine hohe Kristallorientierung aufweist. Durch die AAOs konnte außerdem die kritische Keimgröße für die Kristallisation der Polymere abgeschätzt werden. Schließlich wurde der Einfluss der Polydispersität, von Oligomeren und anderen Zusatzstoffen auf den Nukleationsmechanismus untersucht.rn4rnDie Nukleation von Eis wurde in den selben AAOs untersucht und ein direkter Zusammenhang zwischen dem Nukleationstyp (heterogen bzw. homogen) und der gebildeten Eisphase konnte beobachtet werden. In größeren Poren verlief die Nukleation heterogen, wohingegen sie in kleineren Poren homogen verlief. Außerdem wurde eine Phasenumwandlung des Eises beobachtet. In den größeren Poren wurde hexagonales Eis nachgewiesen und unter einer Porengröße von 35 nm trat hauptsächlich kubisches Eis auf. Nennenswerter Weise handelte es sich bei dem kubischem Eis nicht um eine metastabile sondern eine stabile Phase. Abschließend wird ein Phasendiagramm für räumlich eingeschränktes Wasser vorgeschlagen. Dieses Phasendiagramm kann für technische Anwendungen von Bedeutung sein, so z.B. für Baumaterial wie Zement. Als weiteres Beispiel könnten AAOs, die die heterogene Nukleation unterdrücken (Porendurchmesser ≤ 35 nm) als Filter für Reinstwasser zum Einsatz kommen.rnNun zur Anfangs gestellten Frage: Wie unterschiedlich sind Wasser und Polymerkristallisation voneinander unter räumlicher Einschränkung? Durch Vergleich der beiden Phasendiagramme kommen wir zu dem Schluss, dass beide nicht fundamental verschieden sind. Dies ist zunächst verwunderlich, da Wasser ein kleines Molekül ist und wesentlich kleiner als die kleinste Porengröße ist. Wasser verfügt allerdings über starke Wasserstoffbrückenbindungen und verhält sich daher wie ein Polymer. Daher auch der Name „Polywasser“.

Design of an indirectly fired gas turbine integrated with an organic rankine cycle unit for combined heat and power production

In the last years, the European countries have paid increasing attention to renewable sources and greenhouse emissions. The Council of the European Union and the European Parliament have established ambitious targets for the next years. In this scenario, biomass plays a prominent role since its life cycle produces a zero net carbon dioxide emission. Additionally, biomass can ensure plant operation continuity thanks to its availability and storage ability. Several conventional systems running on biomass are available at the moment. Most of them are performant either in the large-scale or in the small power range. The absence of an efficient system on the small-middle scale inspired this thesis project. The object is an innovative plant based on a wet indirectly fired gas turbine (WIFGT) integrated with an organic Rankine cycle (ORC) unit for combined heat and power production. The WIFGT is a performant system in the small-middle power range; the ORC cycle is capable of giving value to low-temperature heat sources. Their integration is investigated in this thesis with the aim of carrying out a preliminary design of the components. The targeted plant output is around 200 kW in order not to need a wide cultivation area and to avoid biomass shipping. Existing in-house simulation tools are used: They are adapted to this purpose. Firstly the WIFGT + ORC model is built; Zero-dimensional models of heat exchangers, compressor, turbines, furnace, dryer and pump are used. Different fluids are selected but toluene and benzene turn out to be the most suitable. In the indirectly fired gas turbine a pressure ratio around 4 leads to the highest efficiency. From the thermodynamic analysis the system shows an electric efficiency of 38%, outdoing other conventional plants in the same power range. The combined plant is designed to recover thermal energy: Water is used as coolant in the condenser. It is heated from 60°C up to 90°C, ensuring the possibility of space heating. Mono-dimensional models are used to design the heat exchange equipment. Different types of heat exchangers are chosen depending on the working temperature. A finned-plate heat exchanger is selected for the WIFGT heat transfer equipment due to the high temperature, oxidizing and corrosive environment. A once-through boiler with finned tubes is chosen to vaporize the organic fluid in the ORC. A plate heat exchanger is chosen for the condenser and recuperator. A quasi-monodimensional model for single-stage axial turbine is implemented to design both the WIFGT and the ORC turbine. The system simulation after the components design shows an electric efficiency around 34% with a decrease by 10% compared to the zero-dimensional analysis. The work exhibits the system potentiality compared to the existing plants from both technical and economic point of view.

Einflussfaktoren auf Soziale und Gesellschaftliche Lernprozesse im Wissenssystem Biolandbau

Eine Haupterkenntnis von Forschung über biologische Landwirtschaft im Kontext der Entwicklungszusammenarbeit ist, dass nachhaltigere Bewirtschaftung nicht nur von besseren Anbaumethoden, sondern viel mehr davon abhängt, wie diese Methoden verbessert und an spezifische ökologische und sozio-ökonomische Kontexte in einem kontinuierlichen Koproduktionsprozess von Wissen angepasst werden. Diese Untersuchung hat die Ergründung von Faktoren zum ziel, die die Wissenskoproduktion im Bioreisanbau ermöglichen oder hemmen. Anhand einer Multilevelanalyse wird darauf fokussiert, wie der sozio-ökonomische, kulturelle und ökologische Kontext konstituiert ist (Makro-Ebene) wie wichtige Interessegruppen zusammenarbeiten und soziale Lernprozesse fördern (Meso-Ebene) und zu welchem Grad diese Prozesse zur Verbesserung und Integration von biologischen Anbauweisen in die Lebensunterhaltungsstrategien der Bauern (Mikro-Ebene) beitragen. Erforschung von Fallbeispielen in Südkorea und Kambodscha zeigt, dass Schlüsselakteure wie "farmer promoters", "farmer researchers" und Gruppen deren Mitglieder diverse Motivation für eine kontinuierliche Partizipation in den Gruppen haben, entscheidende ermöglichende Faktoren darstellen. In beiden Fallstudien gibt es praxisnahe Ausbildungsgänge für Schlüsselpersonen, jedoch werden diese noch ungenügend in das Wissenssystem Biolandbau integriert und deren Positionen institutionalisiert.

Intraoperative Continuous Norepinephrine Infusion Combined with Restrictive Deferred Hydration Significantly Reduces the Need for Blood Transfusion in Patients Undergoing Open Radical Cystectomy: Results of a Prospective Randomised Trial

BACKGROUND Open radical cystectomy (ORC) is associated with substantial blood loss and a high incidence of perioperative blood transfusions. Strategies to reduce blood loss and blood transfusion are warranted. OBJECTIVE To determine whether continuous norepinephrine administration combined with intraoperative restrictive hydration with Ringer's maleate solution can reduce blood loss and the need for blood transfusion. DESIGN, SETTING, AND PARTICIPANTS This was a double-blind, randomised, parallel-group, single-centre trial including 166 consecutive patients undergoing ORC with urinary diversion (UD). Exclusion criteria were severe hepatic or renal dysfunction, congestive heart failure, and contraindications to epidural analgesia. INTERVENTION Patients were randomly allocated to continuous norepinephrine administration starting with 2 μg/kg per hour combined with 1 ml/kg per hour until the bladder was removed, then to 3 ml/kg per hour of Ringer's maleate solution (norepinephrine/low-volume group) or 6 ml/kg per hour of Ringer's maleate solution throughout surgery (control group). OUTCOME MEASUREMENTS AND STATISTICAL ANALYSIS Intraoperative blood loss and the percentage of patients requiring blood transfusions perioperatively were assessed. Data were analysed using nonparametric statistical models. RESULTS AND LIMITATIONS Total median blood loss was 800 ml (range: 300-1700) in the norepinephrine/low-volume group versus 1200 ml (range: 400-2800) in the control group (p<0.0001). In the norepinephrine/low-volume group, 27 of 83 patients (33%) required an average of 1.8 U (±0.8) of packed red blood cells (PRBCs). In the control group, 50 of 83 patients (60%) required an average of 2.9 U (±2.1) of PRBCs during hospitalisation (relative risk: 0.54; 95% confidence interval [CI], 0.38-0.77; p=0.0006). The absolute reduction in transfusion rate throughout hospitalisation was 28% (95% CI, 12-45). In this study, surgery was performed by three high-volume surgeons using a standardised technique, so whether these significant results are reproducible in other centres needs to be shown. CONCLUSIONS Continuous norepinephrine administration combined with restrictive hydration significantly reduces intraoperative blood loss, the rate of blood transfusions, and the number of PRBC units required per patient undergoing ORC with UD.

Best Practices in Robot-assisted Radical Cystectomy and Urinary Reconstruction: Recommendations of the Pasadena Consensus Panel

CONTEXT Robot-assisted surgery is increasingly used for radical cystectomy (RC) and urinary reconstruction. Sufficient data have accumulated to allow evidence-based consensus on key issues such as perioperative management, comparative effectiveness on surgical complications, and oncologic short- to midterm outcomes. OBJECTIVE A 2-d conference of experts on RC and urinary reconstruction was organized in Pasadena, California, and the City of Hope Cancer Center in Duarte, California, to systematically review existing peer-reviewed literature on robot-assisted RC (RARC), extended lymphadenectomy, and urinary reconstruction. No commercial support was obtained for the conference. EVIDENCE ACQUISITION A systematic review of the literature was performed in agreement with the PRISMA statement. EVIDENCE SYNTHESIS Systematic literature reviews and individual presentations were discussed, and consensus on all key issues was obtained. Most operative, intermediate-term oncologic, functional, and complication outcomes are similar between open RC (ORC) and RARC. RARC consistently results in less blood loss and a reduced need for transfusion during surgery. RARC generally requires longer operative time than ORC, particularly with intracorporeal reconstruction. Robotic assistance provides ergonomic value for surgeons. Surgeon experience and institutional volume strongly predict favorable outcomes for either open or robotic techniques. CONCLUSIONS RARC appears to be similar to ORC in terms of operative, pathologic, intermediate-term oncologic, complication, and most functional outcomes. RARC consistently results in less blood loss and a reduced need for transfusion during surgery. RARC can be more expensive than ORC, although high procedural volume may attenuate this difference. PATIENT SUMMARY Robot-assisted radical cystectomy (RARC) is an alternative to open surgery for patients with bladder cancer who require removal of their bladder and reconstruction of their urinary tract. RARC appears to be similar to open surgery for most important outcomes such as the rate of complications and intermediate-term cancer-specific survival. Although RARC has some ergonomic advantages for surgeons and may result in less blood loss during surgery, it is more time consuming and may be more expensive than open surgery.

Systematic Review and Cumulative Analysis of Oncologic and Functional Outcomes After Robot-assisted Radical Cystectomy

CONTEXT Although open radical cystectomy (ORC) is still the standard approach, laparoscopic radical cystectomy (LRC) and robot-assisted radical cystectomy (RARC) are increasingly performed. OBJECTIVE To report on a systematic literature review and cumulative analysis of pathologic, oncologic, and functional outcomes of RARC in comparison with ORC and LRC. EVIDENCE ACQUISITION Medline, Scopus, and Web of Science databases were searched using a free-text protocol including the terms robot-assisted radical cystectomy or da Vinci radical cystectomy or robot* radical cystectomy. RARC case series and studies comparing RARC with either ORC or LRC were collected. A cumulative analysis was conducted. EVIDENCE SYNTHESIS The searches retrieved 105 papers, 87 of which reported on pathologic, oncologic, or functional outcomes. Most series were retrospective and had small case numbers, short follow-up, and potential patient selection bias. The lymph node yield during lymph node dissection was 19 (range: 3-55), with half of the series following an extended template (yield range: 11-55). The lymph node-positive rate was 22%. The performance of lymphadenectomy was correlated with surgeon and institutional volume. Cumulative analyses showed no significant difference in lymph node yield between RARC and ORC. Positive surgical margin (PSM) rates were 5.6% (1-1.5% in pT2 disease and 0-25% in pT3 and higher disease). PSM rates did not appear to decrease with sequential case numbers. Cumulative analyses showed no significant difference in rates of surgical margins between RARC and ORC or RARC and LRC. Neoadjuvant chemotherapy use ranged from 0% to 31%, with adjuvant chemotherapy used in 4-29% of patients. Only six series reported a mean follow-up of >36 mo. Three-year disease-free survival (DFS), cancer-specific survival (CSS), and overall survival (OS) rates were 67-76%, 68-83%, and 61-80%, respectively. The 5-yr DFS, CSS, and OS rates were 53-74%, 66-80%, and 39-66%, respectively. Similar to ORC, disease of higher pathologic stage or evidence of lymph node involvement was associated with worse survival. Very limited data were available with respect to functional outcomes. The 12-mo continence rates with continent diversion were 83-100% in men for daytime continence and 66-76% for nighttime continence. In one series, potency was recovered in 63% of patients who were evaluable at 12 mo. CONCLUSIONS Oncologic and functional data from RARC remain immature, and longer-term prospective studies are needed. Cumulative analyses demonstrated that lymph node yields and PSM rates were similar between RARC and ORC. Conclusive long-term survival outcomes for RARC were limited, although oncologic outcomes up to 5 yr were similar to those reported for ORC. PATIENT SUMMARY Although open radical cystectomy (RC) is still regarded as the standard treatment for muscle-invasive bladder cancer, laparoscopic and robot-assisted RCs are becoming more popular. Templates of lymph node dissection, lymph node yields, and positive surgical margin rates are acceptable with robot-assisted RC. Although definitive comparisons with open RC with respect to oncologic or functional outcomes are lacking, early results appear comparable.

Chemical characterization and quantification of the brown algal storage compound laminarin

In search of a meaningful stress indicator for Fucus vesiculosus we found that the often used quantitative determination procedures for the polysaccharide laminarin (beta-1,3-glucan) result in different kind of problems, uncertainties and limitations. This chemical long-term storage form of carbon enables perennial brown algae in seasonally fluctuating ecosystems to uncouple growth from photosynthesis. Because of this high ecological relevance a reliable and precise method for determination and quantification of laminarin is needed. Therefore, a simple, cold water extraction method coupled to a new quantitative liquid chromatography-mass spectrometrical method (LC-MS) was developed. Laminarin was determined in nine out of twelve brown algal species, and its expected typical molar mass distribution of 2000-7000 Da was confirmed. Furthermore, laminarin consisted of a complex mixture of different chemical forms, since fifteen chemical laminarin species with distinct molecular weights were measured in nine species of brown algae. Laminarin concentrations in the algal tissues ranged from 0.03 to 0.86% dry weight (DW). The direct chemical characterization and quantification of laminarin by LC-MS represents a powerful method to verify the biochemical and ecological importance of laminarin for brown algae. Single individuals of Laminaria hyperborea, L. digitata, Saccharina latissima, F. serratus, F. vesiculosus, F. spiralis, Himanthalia elongata, Cystoseira tamariscifolia, Pelvetia canaliculata, Ascophyllum nodosum, Halidrys siliquosa and Dictyota dichotoma were collected in fall (18.11.2013) during spring low tide from the shore of Finavarra, Co. Clare, west coast of Ireland (53° 09' 25'' N, 09° 06' 58'' W). After sampling, the different algae were immediately transported to the lab, lyophilized and sent to the University of Rostock. Laminarin was extracted with cold ultrapure water from the algal samples. Before extraction they were ground to < 1 mm grain size with an analytical mill (Ika MF 10 Basic). The algal material (approx. 1.5 g DW) was extracted in ultrapure water (8 mL) on a shaker (250 rpm) for 5 h. After the addition of surplus ultrapure water (4 mL) and shaking manually, 1 mL of the sample was filter centrifuged (45 µm) at 14,000 rpm (Hettich Mikro 22 R). The slightly viscous supernatant was free of suspended material and converted into a microvial (300 µL) for further analysis. The extracts were analyzed using liquid chromatography-mass spectrometry (LC-MS) analysis (LTQ Velos Pro ion trap spectrometer with Accela HPLC, Thermo Scientific). Laminarin species were separated on a KinetexTM column (2.6 µm C18, 150 x 3 mm). The mobile phase was 90 % ultrapure water and 10 % acetonitrile, run isocratically at a flow rate of 0.2 mL min-1. MS was working in ESI negative ion mode in a mass range of 100 - 4000 amu. Glucose contents were determined after extraction using high-performance liquid chromatography (HPLC). Extracted samples were analyzed in an HPLC (SmartLine, Knauer GmbH) equipped with a SUPELCOGELTM Ca column (30 x 7,8 mm without preColumn) and RI-detector (S2300 PDA S2800). Water was used as eluent at a flow rate of 0.8 mL min-1 at 75 °C. Glucose was quantified by comparison of the retention time and peak area with standard solutions using ChromGate software. Mannitol was extracted from three subsamples of 10-20 mg powdered alga material (L. hyperborea, L. digitata, S. latissima, F. serratus, F. vesiculosus, F. spiralis, H. elongata, P. canaliculata, A. nodosum, H. siliquosa) and quantified, following the HPLC method described by Karsten et al. (1991). For analyzing carbon and nitrogen contents, dried algal material was ground to powder and three subsamples of 2 mg from each alga thalli were loaded and packed into tin cartridges (6×6×12 mm). The packages were combusted at 950 °C and the absolute contents of C and N were automatically quantified in an elemental analyzer (Elementar Vario EL III, Germany) using acetanilide as standard according to Verardo et al. (1990).

El concepto de surveillance : Aspectos éticos desde las ciencias de la información y la comunicación

Se analiza la problemática generada en torno al uso que presenta el concepto de surveillance para la ORC, desde la perspectiva ética que incluye dos visiones complementarias aportadas por las Ciencias de la Información y las Ciencias de la Comunicación. Se plantea el problema acudiendo a las definiciones generales y específicas del término, para luego analizarlo desde el punto de vista ético que incluye las visiones de los dos campos del conocimiento mencionados. Finalmente se reflexiona sobre los imperativos éticos que incluyen ambas visones, concluyendo en la necesidad de mayor divulgación y jerarquización del problema planteado