Mineral Filler Hybridization in Recycled Polyethylene Terephthalate

This study focused on evaluating the mechanical, thermal, and morphological properties of recycled polyethylene terephthalate (RPET) hybrid mineral-filled composites containing fine acicular wollastonite, mica phlogopite, and talc platelets. Depending on the filler content, both single mineral-filled composites as well as hybrid mineral–filler composites were investigated. The maximum nominal filler content was set to 20% by weight with varying ratios for combinations of the wollastonite–mica and wollastonite–talc composites, respectively. Aside from the tensile, compression, and flexural properties, the heat distortion temperature and degree of crystallinity were carried out. Moreover, the dynamical response of the hybrid mineral-filled composites on different frequencies (1 Hz, 2 Hz, 5 Hz, and 10 Hz) was considered. By using scanning electron microscope photography, the fracture surface and the morphology of the composite material were observed. The results demonstrated enhanced stiffness, strengths, and thermal stability for all hybrid mineral-filled composites. In particular, the wollastonite–talc-filled RPET composites revealed a good compatibility and showed the most beneficial results

Investigation of the occurrence of significant deviations in the magnetopause location: solar-wind and foreshock effects

Common magnetopause models can predict the location of the magnetopause with respect to upstream conditions from different sets of input parameters, including solar-wind pressure and the interplanetary magnetic field. However, recent studies have shown that some effects of upstream conditions may still be poorly understood since deviations between models and in situ observations beyond the expected scatter due to constant magnetopause motion are quite common. Using data from the three most recent multi-spacecraft missions to near-Earth space (Cluster, THEMIS, and MMS), we investigate the occurrence of these large deviations in observed magnetopause crossings from common empirical models. By comparing the results from different models, we find that the occurrence of these events appears to be model independent, suggesting that some physical processes may be missing from the models. To find these processes, we test whether the deviant magnetopause crossings are statistically associated with foreshocks and/or different solar-wind types and show that, in at least 40 % of cases, the foreshock can be responsible for the large deviations in the magnetopause's location. In the case where the foreshock is unlikely to be responsible, two distinct classes of solar wind are found to occur more frequently in association with the occurrence of magnetopause deviations: the “fast” solar wind and the solar-wind plasma associated with transients such as interplanetary coronal mass ejections. Therefore, the plasma conditions associated with these solar-wind classes could be responsible for the occurrence of deviant magnetopause observations. Our results may help to develop new and more accurate models of the magnetopause, which will be needed, for example, to accurately interpret the results of the upcoming Solar Wind Magnetosphere Ionosphere Link Explorer (SMILE) mission

Entwicklung eines robusten und skalierbaren Reinigungsprozesses eines auf herpes simplex-basiertem onkolytischen Virus

This thesis addresses the two critical challenges for the development of a production process for an oncolytic virus. The first challenge is to design a scalable downstream process with sufficient yield and adequate product quality to meet the requirements of regulatory agencies and the second challenge is the short-term stability during the process and during storage at ultra-low temperature. The study begins with highlighting gaps and introducing current knowledge as well as pointing out the significance of addressing the above-mentioned challenges. The research objectives aim to enhance the purification yield and virus stability utilizing the infectivity of HSV-1 as a readout parameter for properties such as activity and quantity. Methodologically, a series of controlled experiments are conducted using bench-scale chromatography and filtration systems in combination with the latest purification techniques like monolithic anion-exchange columns and particle-based fixed-bed columns. In a set of experiments, stability testing under various conditions is performed and process conditions for two chromatographic steps and a subsequent crossflow filtration are optimized under consideration of virus stability. A further assessment of product-related impurities is carried out with regard to the fulfilment of legal requirements. The results demonstrate the potential to improve the infective HSV-1 yield to 6 - 33% at the end of a three-step process, while reducing the product-related impurities to a certain extent by introducing an enzymatic digestion step. Thus, the optimized process sequence enhances the yield of infective virus particles in two chromatographic steps and the crossflow filtration into a buffer containing a stabilizing agent for prolonged storage. In conclusion, this research contributes to the optimized HSV-1 production process, offering a promising approach towards a scalable and robust downstream production process for an HSV-1-based oncolytic virus.Diese Arbeit befasst sich mit den beiden entscheidenden Herausforderungen bei der Entwicklung eines Produktionsprozesses für ein onkolytisches Virus. Die erste Herausforderung besteht darin, ein skalierbares Reinigungsverfahren mit ausreichender Ausbeute und angemessener Produktqualität zu entwickeln, um die Anforderungen der Aufsichtsbehörden zu erfüllen, und die zweite Herausforderung ist die Kurzzeitstabilität während des Prozesses sowie während der Lagerung bei extrem niedrigen Temperaturen. Die Studie beginnt mit dem Aufzeigen von Lücken und der Vorstellung des aktuellen Wissensstandes sowie dem Hinweis auf die Bedeutung der Bewältigung der oben erwähnten Herausforderungen. Die Forschungsziele zielen darauf ab, die Reinigungsausbeute und die Virusstabilität zu verbessern, indem die Infektiosität von HSV-1 als Messparameter für Eigenschaften wie Aktivität und Menge verwendet wird. Methodisch wird eine Reihe von kontrollierten Experimenten mit Chromatographie- und Filtrationssystemen im Labormaßstab in Kombination mit den neuesten Reinigungstechniken wie monolithischen Anionenaustauschersäulen und partikelbasierten Festbettsäulen durchgeführt. In einer Reihe von Experimenten werden Stabilitätstests unter verschiedenen Bedingungen durchgeführt und die Prozessbedingungen für zwei chromatographische Schritte und eine anschließende Crossflow-Filtration unter Berücksichtigung der Virenstabilität optimiert. Eine weitere Bewertung der produktbezogenen Verunreinigungen wird im Hinblick auf die Erfüllung der gesetzlichen Anforderungen durchgeführt. Die Ergebnisse zeigen, dass die Ausbeute an infektiösem HSV-1 am Ende eines dreistufigen Prozesses auf 6 - 33% gesteigert werden kann, während die produktbezogenen Verunreinigungen durch die Einführung eines enzymatischen Verdauungsschritts bis zu einem gewissen Grad reduziert werden. Die optimierte Prozesssequenz steigert somit die Ausbeute an infektiösen Viruspartikeln in zwei chromatographischen Schritten und der Crossflow-Filtration in einen Puffer, der ein Stabilisierungsmittel für eine längere Lagerung enthält. Zusammenfassend lässt sich sagen, dass diese Forschungsarbeit zur Etablierung eines HSV-1-Produktionsprozess beiträgt und einen vielversprechenden Weg zu einem skalierbaren und robusten Downstream-Produktionsprozess für ein HSV-1-basiertes onkolytisches Virus aufzeigt

Experimentelle Daten für eine gegenläufige reversible Pumpturbine mit geringer Förderhöhe

Hydraulic data recorded at the Leichtweiß-Institute for Hydraulic Engineering and Water Resources contra rotating reversible pump turbine (CR-RPT) test rig. The test rig consist of two open surface water tanks, connected by a pipe in which the CR-RPT is installed. The gross head difference is constant and 7.8 m. The CR-RPT includes two runners with a diameter of 276 mm, each powered by different electric machines. The data was recorded from pressure transducers (pressures), flowmeter (flow rate), torque transducers (torque) and enconders (rotational speed). The test rig aims to simulate the working conditions of a low-head pumped hydro energy storage station

Nanoparticular release and transport systems for the functionalization of implants

Es wurden neue Implantatbeschichtungen zur Freisetzung von Wachstumsfaktoren mit eingestellter Freisetzungskinetik entwickelt und charakterisiert. Der in Chitosan-Nanopartikeln verkapselte Wachstumsfaktor wurde in einem Layer-by-Layer Verfahren auf elektrogesponnene und modifizierte Fasermatten aufgebracht. Weitere Schichten aus Polymeren, Biopolymeren und Liposomen wurden aufgebracht um als sogenannte „Blocking Layer“ die Freisetzung des Wachstumsfaktors zu verzögern. Die Schichten wurden auf ihre chemisch-physikalischen Eigenschaften und auf ihre Biokompatibilität hin untersucht. Auch die Problematik der Immunreaktion am Implantat, welche eine erfolgreiche Regeneration durch die Bildung von Fremdkörperriesenzellen verhindert, wurde bearbeitet. Makrophagen spielen eine wichtige Rolle in der Immunantwort und bei der Bildung von Fremdkörperriesenzellen. Es wurden ein Nanopartikel-System, zum Wirkstofftransport in die Makrophagen entwickelt, um diese abzutöten und so die Immunreaktion abzuschwächen. Unterschiedliche physikalische Eigenschaften und eine geringe Interpenetration der Schichten sollten die Freisetzung von Wachstumsfaktoren effektiv verlangsamen. Schichtsysteme aus Chitosan/Tripolyphosphat und Liposomen zeigt sich als wenig interpenetriert aber biokompatible, doch konnte keine Änderung der Freisetzungskinetik des Wachstumsfaktors beobachtet werden. Das ist auf die geringe Stabilität der Schichtaufbauten zurückführen, welche in physiologischen Medien rehydrieren und abgelöst werden. Schichtsysteme mit weiteren Polyanionen wiesen ebenfalls nur eine geringe Stabilität auf und zeigten daher auch keine Änderung der Freisetzungskinetik. Es werden demnach stabile Schichten benötigt, um die Freisetzungskinetik zu beeinflussen, was mit rekonstruierten und enzymatisch vernetzte Casein-Mizellen erreicht wurde. In einer Dialyse-Methode wurden Casein-Mizellen rekonstruiert und mit mikrobieller Transglutaminase vernetzt. Die Casein-Mizellen zeigten positive Eigenschaften als Drug-Deliver-System. Chitosan/Tripolyphosphat und Casein-Micellen bildeten relativ dicke Schichten mit guter Biokompatibilität. Die Schichtsysteme zeigten eine geringe Interpenetration, eine hohe Stabilität, sowie auch eine geringfügig verbesserte Freisetzungskinetik und gute Differenzierungseigenschaften. Die Chitosan/Tripolyphosphat-Nanopartikel können zur Funktionalisierung von Implantat-Oberflächen eingesetzt werden, weisen aber selbst eine beschränkte Stabilität in physiologischen Umgebungen auf. Für den Einsatz als Drug Delivery System für Makrophagen wurde eine Arylazid-Gruppe an das Chitosan gebunden, über welche die gebildeten Nanopartikel photovernetzt und so stabilisiert werden können. Weiter wurde auch Fucose an das Chitosan über eine reduktive Aminierung gebunden, um die Aufnahme in die Makrophagen über den CD206-Rezeptor zu induzieren. Auch wenn der Effekt des Wirkstoffs auf die Makrophagen, wahrscheinlich durch vorherigen herauslösen, ausblieb konnten die Nanopartikel von den Makrophagen aufgenommen werden und erwiesen sich als stabil.New implant coatings for the release of growth factors with adjusted release kinetics were developed and characterised. The growth factor encapsulated in chitosan nanoparticles was applied to electrospun and modified fibre mats in a layer-by-layer process. Further layers of polymers, biopolymers and liposomes were applied as so-called "blocking layers" to delay the release of the growth factor. The layers were analysed for their chemical-physical properties and biocompatibility. The problem of the immune reaction on the implant, which prevents successful regeneration through the formation of foreign body giant cells, was also investigated. Macrophages play an important role in the immune response and in the formation of foreign body giant cells. A nanoparticle system was developed to transport active substances into the macrophages in order to kill them and thus weaken the immune reaction. Different physical properties and low interpenetration of the layers should effectively slow down the release of growth factors. Layer systems consisting of chitosan/tripolyphosphate and liposomes were found to be less interpenetrated but biocompatible, but no change in the release kinetics of the growth factor could be observed. This is due to the low stability of the layer structures, which rehydrate and are detached in physiological media. Layer systems with other polyanions also exhibited only low stability and therefore showed no change in the release kinetics. Stable layers are therefore required to influence the release kinetics, which was achieved with reconstructed and enzymatically cross-linked casein micelles. In a dialysis method, casein micelles were reconstituted and cross-linked with microbial transglutaminase. The casein micelles showed positive properties as a drug delivery system. Chitosan/tripolyphosphate and casein micelles formed relatively thick layers with good biocompatibility. The layer systems showed low interpenetration, high stability, as well as slightly improved release kinetics and good differentiation properties. The chitosan/tripolyphosphate nanoparticles can be used to functionalise implant surfaces, but have limited stability in physiological environments. For use as a drug delivery system for macrophages, an arylazide-group was bound to the chitosan, via which the nanoparticles formed can be photocrosslinked and thus stabilised. Fucose was also bound to the chitosan via reductive amination in order to induce uptake into the macrophages via the CD206 receptor. Even though the effect of the active ingredient on the macrophages was absent, probably due to previous dissolution, the nanoparticles could be taken up by the macrophages and proved to be stable

How comprehensible are scientific experts? A multi-method comparison of linguistic analyses, surveys, and real-time audience responses

The comprehensibility of scientific experts is fundamentally important but presents a challenge for experts and their audiences. The definition and evaluation of comprehensibility are central to developing approaches for improvement. On the one hand, comprehensibility can be indicated by linguistic measures; on the other hand, audience assessments represent comprehensibility perceptions. However, the extent of overlap between these perspectives remains unknown. We conducted two studies to address this gap by analyzing five debates on various scientific topics, each featuring three experts. Our approach involved an integration of computational linguistic analyses, surveys, and real-time response measurements. The findings demonstrate that content and linguistic complexity appear complementary in their relationships with audience ratings for comprehensibility. Interestingly, more complex expert statements corresponded to higher overall debate ratings, hinting at the potential influence of human factors. Therefore, recognizing this influence is critical for improving the communication between experts and laypeople

Improved piezoresistive microcantilever contact-resonance measuring system

The Institute of Semiconductor Technology LENA (Laboratory for Emerging Nanometrology) at TU Braunschweig is developing silicon-based resonantMEMS (Micro-Electro-Mechanical Systems) sensors for surface measurement technology. These sensors are based on piezoresistive, resonant silicon cantilevers with integrated measuring electronics.[13] By analyzing the shift in resonance frequency, changes can be detected and measured. The sensor signal is extracted from the measurement signal using a PLL (Phase-Locked Loop) for real-time measurements. This PLL is an electronic system comprising a signal generator, a microcontrollerbased control module, an I/Q demodulator, a piezoelectric driver with a voltage follower module, and other components. The analog circuits for each module have been developed and verified in previous work.[14] However, the system still faces deficiencies in speed, accuracy, noise, and reliability. Therefore, this work aims to improve the microcontroller-based control module. Firstly, an overvoltage protection module (OVP) should be added to the microcontroller-based control module. For this purpose, a new circuit must be designed, constructed, and tested. Finally, the new control module needs to be characterized and integrated into the existing system

Struvite Precipitation from Centrate—Identifying the Best Balance Between Effectiveness and Resource Efficiency

In the context of struvite precipitation, the most significant gap pertains to the transfer of knowledge from scientific research to practical applications. The primary objective of this study is twofold: firstly, to identify the most critical process parameters influencing struvite precipitation and, secondly, to translate these parameters into a pragmatic tool for real-world applications. This study investigates the precipitation of struvite from digestion centrate to obtain information on the appropriate precipitation conditions for different initial chemical compositions. We carried out 24 lab-scale experiments to investigate the effect of varying pH value (7.0–8.5), temperature (5 °C and 33 °C) and initial phosphate concentrations (353; 165; 68 mg/L) on struvite precipitation. Varying the pH had the strongest influence on precipitation efficiencies. Adjusting pH from 7 to 8.5 increased PO4-P removal from 1.4% to 98.8%, whereas temperature had little impact on PO4-P removal. Furthermore, we found that a saturation index of at least 1.7 is imperative to precipitate at least 90% of the available PO4-P. Based on the results, we developed a nomogram showing the resulting saturation index and the associated PO4-P removal efficiency for variable initial PO4-P and pH levels. The tool developed in this study enables users to directly identify the so-called ‘sweet spot’, which is the optimal balance between process effectiveness and resource efficiency, for each centrate

Genome sequence and annotation of Withania somnifera v2

The genome of a Withania somnifera plant was sequenced with nanopore long reads. The genome sequence was assembled with NextDenovo2 and the gene models were predicted using GeMoMa. The functional annotation was predicted based on sequence similarity to well characterized Arabidopsis thaliana sequences

Zusammenwirken von natürlicher und künstlicher Intelligenz: Beurteilen-Messen-Bewerten

Wie wird das Zusammenleben und -wirken von Menschen und Maschinen zukünftig aussehen? Lassen sich Umfang und Intensität der neuen Synergien bestimmen? Eine wichtige Rolle spielt dabei die Frage, womit wir es beim erweiterten Zusammenwirken mit künstlicher Intelligenz überhaupt zu tun haben. Ansätze, diese begrifflich-theoretisch zu beurteilen, im konkreten Fall messbar zu machen und auch ethisch zu bewerten, stehen im Zentrum dieses Open-Access-Buches. Die hohe Komplexität der weitgefächerten Thematik wird in den folgenden Bereichen behandelt: Medizin und Gesundheitsversorgung, rechtliche Grundlagen der Mensch-Maschine-Interaktion, Kontrollierbarkeit der KI und ihre soziologischen Auswirkungen. Herausgeber Prof. Dr. Otto Richter, Institut für Geoökologie, TU Braunschweig. Dr. Uwe Drewitz, Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt, Institut für Verkehrsforschung. Prof. Dr. Reinhold Haux, Peter L. Reichertz Institut für Medizinische Informatik, TU Braunschweig und Medizinische Hochschule Hannover, Präsident der Braunschweigischen Wissenschaftlichen Gesellschaft. Prof. Dr. Stefan Heuser, Institut für Evangelische Theologie und Religionspädagogik, TU Braunschweig. Prof. Dr. Tim Kacprowski, Peter L. Reichertz Institut für Medizinische Informatik, TU Braunschweig und Medizinische Hochschule Hannover. Prof. Dr. Jochen J. Steil, Institut für Robotik und Prozessinformatik, TU Braunschweig, Geschäftsführer Gauss Robotics GmbH Braunschweig