Altersabhängiger Einfluss der endothelialen Stickstoffmonoxid-Synthase (eNOS) auf die Anzahl der Neurone in der retinalen Ganglienzellschicht am Mausmodell

64 Seiten ; Illustratione

Erstellung eines experimentellen Modells für radiochemoresistente Glioblastomzellen und Charakterisierung der Folgen klinisch relevanter Strahlen- und Temozolomid-Dosen auf Stammzelleneigenschaften, Proliferation und Chromatinstruktur in menschlichen Glioblastom-Stammzellen

Glioblastom-Stammzellen (GSC) stehen im Zentrum der heterogenen Tumorarchitektur von Glioblastomen und sind von zentraler Bedeutung für die Tumorpathophysiologie durch ihre unlimitierte Selbsterneuerungsfähigkeit und multipotente Kapazität. Durch ihr breites Repertoire an inhärenten wie erworbenen Resistenzmechanismen wird die Therapieresistenz von Glioblastomen gegenüber dem etablierten Chemotherapeutikum Temozolomid (TMZ) und der Strahlentherapie wie ihre Rezidivbildung und ihr Progress in erster Linie durch GSC bestimmt. Das Ziel dieser Studie war die Rekapitulation der therapieinduzierten Veränderungen in GSC für die TMZ- und Strahlentherapie wie ihrer Kombination auf zellulärer, phänotypischer und epigenetischer Ebene. Hierdurch wird eine Identifizierung von Schlüsselprozessen ermöglicht, die an der Resistenz von Glioblastomen gegenüber der Radiochemotherapie beteiligt sind. Hierzu wurde ein experimentelles Modell für TMZ-resistente GSC etabliert, indem die GSC-Linie #1051 und ihr vorbestrahltes Äquivalent #1051_IR mit einer klinisch relevanten Dosis von 100 µM an TMZ in sechs Zyklen behandelt wurden und für eine Gesamtzeit von ca. 16 Wochen in Anwesenheit von TMZ gehalten wurden. Anschließend erfolgte die Charakterisierung der TMZ- und bestrahlungsinduzierten Veränderungen auf Ebene der Stammzellkapazität über das Extreme Limited Dilution Assay, während das Differenzierungs- und Proliferationspotenzial über die Immunfluoreszenz-gestützte Auswertung der GFAP- bzw. Ki67-Expression quantifiziert wurde. Ergänzend wurde die Verdopplungszeit der Zellen über Live-Mikroskopie bestimmt. Zur Untersuchung der epigenetischen und Chromatin-Veränderungen wurde die FAIRE-Methode in dieser Studie erstmalig für humane GSC etabliert. Als Referenzkontrolle wurden parallel dazu DMSO-behandelte Sublinien verwendet, da DMSO als Dissoziationsmedium für TMZ diente. Während der Behandlungszyklen mit TMZ zeichnete sich ein biphasischer Erholungstrend ab mit initial betonter Zytotoxizität und zunehmender Resistenz der GSC gegenüber TMZ. Vorbestrahlte GSC zeigten eine geringere Suszeptibilität gegenüber der TMZ-Zytotoxizität, die sich mit experimentellen Daten einer sequentiell beschränkten Wirkung der TMZ-Zytotoxizität deckt, die sich nur vor (und nicht nach) einer Bestrahlung entfaltet [474, 475]. Als Folge der mehrschrittigen Behandlung der GSC zeigte sich eine TMZ- wie Bestrahlungs-vermittelte Erhöhung der Stammzellfrequenz als Maß für eine verstärkte Selbsterneuerungskapazität, welche die vorhandene Evidenz über den Einfluss der Behandlungsmodalitäten auf die Stammzellkapazität rekapituliert [1, 34, 473, 484, 485, 489]. Dabei scheint dieser bekannte Behandlungseffekt nach aktuellem Wissensstand vorrangig durch eine Expansion der (therapieresistenten) GSC-Subpopulation und einer de novo-Bildung von (undifferenzierten) GSC durch die Induktion einer Konversion von differenzierten GB-Zellen begründet zu sein [484-486, 488]. Parallel zu diesem Therapieeffekt zeigte sich eine proliferationssteigernde Wirkung der TMZ- und Strahlenbehandlung. Ersteres bewirkte dabei eine drei- bis vierfache Erhöhung und Letzteres eine dreifache des Ki67-Index. Der Effekt beider Behandlungen wirkt damit initial depletierend für proliferierende Zellen und im Verlauf konträr hierzu verstärkend für die proliferative Aktivität, eine duale Wirkung, die in anderen Arbeiten nachvollzogen werden kann [1, 430, 477, 486, 507-510]. Erwähnenswert ist die deutliche Betonung der TMZ-vermittelten Proliferationssteigerung in vorbestrahlten GSC (im Vergleich zu unbestrahlten), die eine kooperative Proliferationssteigerung beider Therapiemodalitäten vermuten lässt. Interessanterweise konnten auch in GSC aus GB-Rezidiven nach Radiochemotherapie eine erhöhte Stammzell- und Proliferationskapazität festgestellt werden, als Hinweis für einen therapieinduzierten Wechsel von einem ruhenden zu einem proliferativen GSC-Phänotyp, der in dieser Arbeit in vitro rekapituliert werden konnte [500]. Auch hinsichtlich des Differenzierungsgrades ließ sich eine zur erhöhten Stammzellkapazität korrelierende Veränderung feststellen. Sowohl die TMZ- wie Strahlenbehandlung hatte eine verringerte GFAP-Expression und damit eine Reduktion des Differenzierungspotenzials zur Folge. Dies liefert neue Evidenz für den direkten inhibitiven Effekt beider Behandlungsmodalitäten auf das Differenzierungspotenzial von GSC und steht im Einklang mit der in der Literatur beschriebenen gegenläufigen Wechselwirkung zwischen der TMZ- und Radioresistenz und dem Differenzierungsgrad von GSC. Ihr nach nimmt die Therapieresistenz von GSC mit zunehmendem Differenzierungsgrad ab und bedeutet im Umkehrschluss einen abnehmenden Differenzierungsgrad bei zunehmender TMZ- und Strahlenresistenz [492-496, 504, 505]. Hinsichtlich der Proliferationsgeschwindigkeit zeigten die TMZ- und Strahlenbehandlung einen gegensätzlichen Effekt. Während die TMZ-selektierten GSC eine Verlängerung der Verdopplungszeit um ca. 6 bis 12 % zeigten, wiesen die vorbestrahlten GSC unabhängig von ihrer weiteren Behandlung eine verkürzte Verdopplungszeit (im Vergleich zu unbestrahlten GSC) auf. In Zusammenhang mit der vorhandenen Literatur lässt sich als Ursache der TMZ-vermittelten Verlängerung ein G2/M-Zellzyklusarrest vermuten, der bei TMZ-Resistenz eine rekonstruktive Rolle für Glioblastomzellen einnehmen kann [476]. Jedoch scheint die Beeinflussung des Zellzyklusarrests (und damit -dauer) durch TMZ einer heterogenen Antwort zu unterliegen und damit vielmehr einen linienspezifischen Effekt als einen universalen Teil der TMZ-Resistenz darzustellen [248]. Zuletzt erfolgte in dieser Arbeit erstmalig eine Optimierung und Etablierung der FAIRE-Methode für humane GSC-Linien zur Charakterisierung therapieinduzierter Chromatinveränderungen hinsichtlich transkriptionell aktiver Regionen. Hier zeigten sich divergierende Effekte der Behandlungsmodalitäten in regulatorischen Promotorregionen, wobei TMZ zu einer allgemeinen Kondensation und damit Gen-Silencing und Bestrahlung entgegengesetzt zu einer Chromatinöffnung ebendort und damit vermehrter Genexpression führte. Im spezifischen Kontext der Genregionen bewirkte TMZ eine Chromatinöffnung und damit Anreicherung von Promotoren, deren Gene mit der neuralen Differenzierung und Neurogenese verbunden sind, während die Bestrahlung hiervon abweichend zu einer Chromatinöffnung von Promotoren führte, deren Gene an dem Nukleinsäurestoffwechsel beteiligt sind. Dies bietet neue Einblicke in die TMZ- und bestrahlungsvermittelten epigenetischen Veränderungen in GSC als Abbild der epigenetischen Dysregulation in rekurrenten GB, die eine Schlüsselrolle in der Progression von Glioblastomen einnehmen und bisher kaum systematisch untersucht wurden. Interessanterweise konnten die TMZ-assoziierten epigenetischen Veränderungen in vorbestrahlten GSC nicht mehr festgestellt werden. Dies ist als einer von mehreren Hinweisen in dieser Arbeit eine neue deskriptive Evidenz für ein entweder allgemeines Konterkarieren von zytotoxischen Wirkungen oder spezifisches Konterkarieren der TMZ-Wirkung (auf GSC) durch eine vorherige Bestrahlung, eine Wechselwirkung, die bisher kaum erforscht ist [474, 475]. Die vorliegende Arbeit etabliert ein experimentelles Modell, das die Möglichkeit bietet, das Wirkungsspektrum und die Resistenzmechanismen von Behandlungsmodalitäten in zukünftigen Arbeiten systematisch in unterschiedlichen GSC zu charakterisieren sowie durch eine in vivo-Etablierung des Modells die gewonnenen Erkenntnisse mit der Tumorigenität der GSC zu korrelieren und den externen Einfluss des Tumormicroenvironments hierauf zu untersuchen.VII, 137 Seiten ; Illustrationen, Diagramm

Charakterisierung der onkolytischen Parvovirus H-1 induzierten Immunzellaktivierung in immunogenen und mesenchymal aktiven Subgruppen des kolorektalen Karzinoms CMS-1 und CMS-4

83 Seiten ; Diagramm

Tensor networks and large-scale eigenvalue problems

The present thesis is concerned with the numerical solution of large-scale eigenvalue problems via methods based on tensor networks. We address the computation of an eigenvector associated with the minimal eigenvalue of a Hamilton operator modeling a quantum mechanical many-particle spin system. If d denotes the number of particles and q the number of degrees of freedom for each particle, then the size of this symmetric eigenvalue problem scales exponentially in d to the base q. A well-known strategy with regard to the numerical treatment is to reshape those components of a method whose size scales exponentially into a tensor, i.e. a higher-dimensional array of numbers. This opens up the possibility of representation in a low-rank tensor format with non-exponentially growing ranks. In this way, a numerical method may be formulated by means of tensor networks which are a convenient tool when working with low-rank tensor formats. Our focus is on the q-XYZ and the q-Potts model. We introduce sets of vectors with a certain sparsity pattern whose definition is based on the q-ary representation of the indices of the potential nonzero entries. We show that for each eigenspace of a Hamilton operator of the q-XYZ or q-Potts model, there exists an orthonormal basis all of whose elements have a sparsity pattern suitable for the model. Moreover we show that for the q-XYZ model, the characterization of the sparsity pattern depends on the coupling parameters determining the Hamilton operator. We consider the hierarchical Tucker format and the tensor train format and describe how to represent the given Hamilton operators in these formats. In order to solve the eigenvalue problem numerically, we employ on the one hand the locally optimal conjugate gradient method expressed in the hierarchical Tucker format and on the other hand the modified alternating linear scheme, also called density matrix renormalization group, built on the representation in the tensor train format. A key aspect of this thesis is the construction of an initial guess for a numerical eigensolver. We propose a strategy which utilizes information about the relation of solutions for two different small problem sizes to construct an approximation of a solution for the original large problem which then may be used as an initial guess in an iterative method. This particular way of construction is enabled by the specific sparsity patterns of the eigenvectors and we show that the result of the construction has a sparsity pattern suitable for an eigenvector as well. In this context we discuss for the q-XYZ model two alternative construction strategies depending on the coupling parameters. We explain how to carry out the construction of the initial guess in the hierarchical Tucker format and in the tensor train format and that the ranks of the initial guess are independent of d or scale only linearly in d. To demonstrate the effect of our contribution on the computational cost, we conduct extensive numerical tests. We compare the constructed initial guesses with random initial guesses in terms of an acceleration of the methods.Die vorliegende Arbeit behandelt die numerische Lösung von groß-skaligen Eigenwertproblemen durch Methoden, welche auf Tensornetzwerken basieren. Wir beschäftigen uns mit der Bestimmung eines Eigenvektors zum minimalen Eigenwert eines Hamilton-Operators, der ein quantenmechanisches Vielteilchen-Spinsystem modelliert. Wenn d die Anzahl der Teilchen und q die Anzahl der Freiheitsgrade für jedes Teilchen beschreibt, skaliert die Größe dieses symmetrischen Eigenwertproblems exponentiell in d zur Basis q. Im Hinblick auf die numerische Behandlung ist es eine wohlbekannte Strategie, diejenigen Komponenten eines Verfahrens, deren Größe exponentiell skaliert, jeweils in einen Tensor, das heißt in ein höherdimensionales Zahlenfeld, umzusortieren. Dies eröffnet die Möglichkeit der Darstellung in einem Niedrigrang-Tensorformat mit nicht exponentiell wachsenden Rängen. Auf diese Art und Weise kann ein numerisches Verfahren mithilfe von Tensornetzwerken, die ein praktisches Werkzeug sind, um mit Niedrigrang-Tensorformaten zu arbeiten, formuliert werden. Unser Fokus liegt auf dem q-XYZ- und dem q-Potts-Modell. Wir führen Mengen von Vektoren mit einer gewissen Besetzungsstruktur ein, deren Definition auf der q-nären Darstellung der Indizes der potenziellen Nicht-Null-Einträge beruht. Wir zeigen, dass für jeden Eigenraum eines Hamilton-Operators des q-XYZ- oder q-Potts-Modells eine Orthonormalbasis existiert, deren Elemente alle eine zum Modell passende Besetzungsstruktur haben. Zudem zeigen wir, dass für das q-XYZ-Modell die Charakterisierung der möglichen Besetzungsstrukturen von der Wahl der den Hamilton-Operator festlegenden Kopplungsparameter abhängt. Wir betrachten das hierarchische Tucker-Format und das Tensor-Train-Format und beschreiben, wie sich die vorliegenden Hamilton-Operatoren in diesen Formaten darstellen lassen. Zur numerischen Lösung des Eigenwertproblems ziehen wir zum einen das lokal optimale konjugierte-Gradienten-Verfahren in einer Formulierung im hierarchischen Tucker-Format und zum anderen das modifizierte alternierende lineare Schema, auch Dichtematrix-Renormierungsgruppe genannt, das auf der Darstellung im Tensor-Train-Format aufbaut, heran. Einen Schwerpunkt dieser Arbeit bildet die Konstruktion einer Startlösung für einen numerischen Eigenlöser. Wir schlagen eine Strategie vor, die Informationen über die Beziehung von Lösungen für zwei verschiedene kleine Problemgrößen nutzt, um daraus eine Approximation einer Lösung für das ursprüngliche große Problem zu konstruieren, welche dann als Startlösung in einem iterativen Verfahren verwendet werden kann. Die konkrete Art und Weise dieser Konstruktion wird einerseits durch die speziellen Besetzungsstrukturen der Eigenvektoren ermöglicht, andererseits zeigen wir, dass das Resultat der Konstruktion eine zu den Eigenvektoren passende Besetzungsstruktur hat. In diesem Zusammenhang diskutieren wir für das q-XYZ-Modell zwei alternative Konstruktionsstrategien in Abhängigkeit der Kopplungsparameter. Wir erklären, wie sich die Konstruktion der Startlösung im hierarchischen Tucker-Format und im Tensor-Train-Format durchführen lässt und dass die Ränge der Startlösung unabhängig von d sind oder nur linear in d skalieren. Um den Effekt unseres Beitrags auf die Laufzeitkosten zu demonstrieren, führen wir umfangreiche numerische Tests durch. Dabei vergleichen wir die konstruierten Startlösungen mit zufällig gewählten Startlösungen hinsichtlich einer Beschleunigung der Verfahren.x, 193 Seiten ; Diagramm

Das Naming and shaming im europäischen und deutschen Finanzmarktrecht

Die vorgelegte Dissertation behandelt das Naming and shaming, d.h. die Veröffentlichung des Namens einer natürlichen oder juristischen Person unter Erwähnung eines Verstoßes gegen eine Norm, den diese Person begangen hat, durch eine (Aufsichts-) Behörde. Untersucht wird das deutsche und europäische Finanzmarktrecht, d.h. in einem umfassenden Sinne das Recht, das den Banken-, Versicherungs- und Kapitalmarkt regelt. Die Arbeit zeichnet zunächst die Entwicklungslinien des finanzmarktrechtlichen Naming and shamings in Deutschland und Europa nach. Die Untersuchung zeigt, dass das Naming and shaming eine umfassende Regulierungsstrategie des unionalen Gesetzgebers ist, die dieser seit den frühen 2000er-Jahren in diversen Rechtsgebieten, vor allem aber im Finanzmarktrecht einsetzt. Sodann wird das Phänomen unter dem Blickwinkel der Steuerungswissenschaft betrachtet. Hierbei wird das Naming and shaming als Instrument indirekter Verhaltenssteuerung identifiziert, das allerdings beim unionalen Ansatz als AXXI, 241 Seite

Vergleich und Einfluss von TEE-gesteuerten mit ergänzend angiographisch-gesteuerten perkutanen Verschlüssen des linken Herzohrs auf Interventionszeit, Durchleuchtungszeit und Strahlendosis Eine retrospektive unizentrische Kohortenstudie

Einleitung: Für Patienten mit Vorhofflimmern hat sich als Alternative zur medikamentösen Schlaganfallprophylaxe durch Antikoagulation der perkutane interventionelle Verschluss des linken Vorhofohrs (LAAO) mittels sogenannter Occluder über die letzten Jahre etabliert. Dieses Verfahren wird in der Regel durch eine transösophageale Echokardiographie (TEE) und eine angiographische Darstellung der Strukturen gesteuert und kontrolliert. Währenddessen sind Patient und Untersucher einer zusätzlichen Strahlenbelastung ausgesetzt. Darüber hinaus riskieren Patienten mit bekannter Niereninsuffizienz durch die Kontrastmittelgabe weitere renale Schäden. Unsere Arbeit zielt darauf ab die Vorteile einer vorwiegend TEE-gesteuerten LAAO bezüglich der Interventionszeit, Durchleuchtungszeit und Strahlendosis aufzuzeigen und gleichzeitig die Sicherheit und Effektivität einer kontrastmittelfreien Methode zu belegen. Methoden: Wir untersuchten retrospektiv die Daten von 198 Patienten, die sich zwischen Anfang Januar 2015 und Ende Juni 2019 am Zentrum für Kardiologie an der Universitätsmedizin Mainz zur LAAO vorstellten. In dieser Zeit wurden sowohl die konventionelle Steuerungsmethode mittels Angiographie als auch das primär TEE-gestützte Verfahren angewandt. Es erfolgte eine regelmäßige Protokollierung der verbrauchten Materialien, der periprozeduralen Komplikationen und der echokardiographischen Befunde unmittelbar nach der Intervention und bei der Follow-up Untersuchung einen Monat später. Zur besseren Vergleichbarkeit und zum Ausschluss von Störfaktoren wurde ein Propensity-Score-Matching (PSM) für beide Kohorten im Verhältnis eins zu eins durchgeführt. Ergebnisse: Es ergaben sich 55 Patientenpaare („TEE & Angio“ vs. „TEE“) (mittleres Alter 77,6 ± 7,2 Jahre; 65,5% männlich) mit jeweils stark erhöhtem Schlaganfall und Blutungsrisiko (mittlerer CHA2DS2VASc-Score 4,9 ± 1,5 und HAS-BLED-Score 4,0 ± 1,0). Die Erfolgsrate in beiden Gruppen war sehr hoch (96,4% vs. 100% p > 0,05). Zwischen der Häufigkeit periprozeduraler Komplikationen (z.B. Perikarderguss, -tamponade, größere Blutung, Schlaganfall/TIA, Device Embolisation) zeigte sich kein signifikanter Unterschied (89,1% vs. 98,2% p > 0,05). Eine rein TEE-gesteuerte LAAO konnte hingegen eine signifikante Reduktion in der Interventionszeit (119,3 ± 43,2min vs. 78,8 ± 32,8min p 0,05). Schlussfolgerung: Die kontrastmittelfreie TEE-gesteuerte LAAO scheint im Vergleich zur konventionellen Methode die Interventionszeit um bis zu 40 min und die Strahlendosis um bis zu 12 Gycm² signifikant zu reduzieren. Dabei ist die kontrastmittelfreie Technik vergleichbar sicher und komplikationsarm. Vor allem Patienten mit Kontraindikationen für eine Kontrastmittelgabe kann dieses Verfahren als Alternative zur konventionellen LAAO angeboten werden.79 Seiten ; Illustrationen, Diagramm

Effekt einer akuten psychosozialen Stressinduktion auf den Brain-derived neurotrophic factor (BDNF)-Serumspiegel von gesunden männlichen Probanden

87 Seiten, Illustrationen, Diagramm

Retrieving vertical profiles and tropospheric columns of formaldehyde from global long-term MAX-DOAS measurements

In the presence of elevated abundances of nitrogen oxides (NOx), the photooxidation of volatile organic compounds (VOCs) can result in increased O3 levels. Consequently, the abundances of both NOx and VOCs have to be considered when aiming to model or control O3 abundances. It is therefore indispensable to understand and quantify the sources of VOCs, to characterise their distribution in the atmosphere and to identify chemical transformations they undergo. In this context, ground-based MAX-DOAS measurements at four measurement sites were used in this thesis to establish a consistent long-term data set of HCHO concentration profiles and vertical column densities in different parts of the world covering different climatic zones and environmental conditions. The HCHO data set was complemented by glyoxal, NO2 and aerosol results. To achieve a consistent analysis of the measured data, a comprehensive sensitivity study was performed using both simulated and measured spectra to systematically assess and optimise the DOAS analysis settings of HCHO resulting in improved uniform settings for multiple atmospheric conditions. Here, major improvement was achieved by the use of so-called Pukite terms for NO2 and O3. Further, remaining systematic uncertainties were investigated. Improvements were also made for the analysis settings of the other species, in particular glyoxal (and NO2), and the DOAS retrieval in general. Based on the resulting consistent data set, different sources of HCHO and glyoxal under different environmental conditions were identified by investigating their annual and diurnal cycles (and those of aerosol), their dependencies on air temperature and wind direction as well as vertical concentration profiles, and combining the results of the different species. For ATTO, this was amended by direct comparisons of the results of two instruments installed at 80 m and 298 m from which small-scale concentration gradients were inferred. The results showed that both biogenic and anthropogenic sources play a role at all stations whereby biogenic sources are often dominant. Their relative contributions vary significantly between the different sites and seasons. Furthermore, it was concluded that formation from precursors usually dominates, regardless of whether the precursors are of anthropogenic or biogenic origin. Nevertheless, also direct (anthropogenic) emissions can sometimes significantly contribute to the prevailing HCHO abundances especially during winter at mid-latitudes when biogenic activity is low. The results also showed that in several cases long-range transport or transport from more nearby sources can become important although often local effects dominate the abundances. One of the most evident findings was that HCHO and glyoxal have similar or even common sources but are chemically processed differently in the atmosphere affecting both formation from precursors and degradation. The comparisons of the MAX-DOAS HCHO results to TROPOMI satellite data showed overall reasonable to good agreement between both data sets for all stations.Unter dem Einfluss erhöhter Stickoxidkonzentrationen (NOx) kann die Photooxidation von volatilen organischen Verbindungen (VOCs) zu erhöhten O3 Konzentrationen führen. Folglich müssen sowohl die NOx als auch die VOC Konzentrationen berücksichtigt werden, wenn man O3 Konzentrationen modellieren oder regulieren möchte. Daher ist es unerlässlich, die Quellen von VOCs zu verstehen und zu quantifizieren, ihre Verteilung in der Atmosphäre zu charakterisieren und chemische Prozesse zu identifizieren, an denen sie beteiligt sind. In diesem Zusammenhang wurden in dieser Arbeit bodengestützte MAX-DOAS-Messungen an vier Messorten dazu verwendet, einen konsistenten Langzeitdatensatz von HCHO Konzentrationsprofilen und vertikalen Säulendichten in verschiedenen Teilen der Welt zu erstellen, der unterschiedliche Klimazonen und Umweltbedingungen abdeckt. Der HCHO Datensatz wurde außerdem durch NO2, Glyoxal- und Aerosolergebnisse ergänzt. Um einen konsistenten Datensatz zu erhalten, wurde eine umfassende Sensitivitätsstudie durchgeführt, für die sowohl simulierte als auch gemessene Spektren verwendet wurden, um die DOAS-Analyse für HCHO systematisch zu untersuchen und zu optimieren. Dies führte zu einer einheitlichen DOAS-Analyse für viele verschiedene atmosphärische Bedingungen. Dabei wurde eine wesentliche Verbesserung durch die Verwendung von sogenannten Pukite-Termen für NO2 und O3 erreicht. Außerdem wurden die verbleibenden systematischen Unsicherheiten untersucht. Verbesserungen wurden auch für die Analysen der anderen Stoffe, insbesondere Glyoxal (und NO2), und für die DOAS-Analyse im Allgemeinen erzielt. Basierend auf dem resultierenden konsistenten Datensatz wurden verschiedene HCHO und Glyoxalquellen unter verschiedenen Umweltbedingungen identifiziert, indem jahreszeitliche und tägliche Variationen der Spurengaskonzentrationen (und Aerosolkonzentrationen), deren Abhängigkeiten von Lufttemperatur und Windrichtung sowie vertikale Konzentrationsprofile untersucht und die Ergebnisse der verschiedenen Spurenstoffe kombiniert wurden. Für die Messungen an ATTO wurde dies durch direkte Vergleiche der Ergebnisse von zwei in 80 m und 298 m Höhe installierten Instrumenten ergänzt, aus denen kleinräumige Konzentrationsgradienten abgeleitet wurden. Die Ergebnisse zeigten, dass sowohl biogene als auch anthropogene Quellen an allen Stationen eine Rolle spielen, wobei biogene Quellen oft dominieren. Ihre relativen Beiträge variieren erheblich zwischen den verschiedenen Messorten und Jahreszeiten. Generell überwiegt die Bildung aus Vorläufersubstanzen, unabhängig davon, ob die Vorläufersubstanzen anthropogenen oder biogenen Ursprungs sind. Dennoch können auch direkte (anthropogene) Emissionen erheblich zu den vorherrschenden HCHO Konzentrationen beitragen, insbesondere im Winter, wenn die biogene Aktivität in den mittleren Breiten gering ist. In mehreren Fällen zeigte sich, dass Ferntransport oder der Transport von näher gelegenen Quellen wichtig werden kann, obwohl oft lokale Effekte die Konzentrationen bestimmen. Eines der wichtigsten Ergebnisse war, dass HCHO und Glyoxal ähnliche oder sogar gemeinsame Quellen haben, aber in der Atmosphäre unterschiedlich chemisch verarbeitet werden, was sowohl die Bildung aus Vorläuferstoffen als auch den Abbau betrifft. Die Vergleiche der MAX-DOAS HCHO Ergebnisse mit den TROPOMI-Satellitendaten zeigten eine überwiegend gute Übereinstimmung für alle Stationen.xii, 518 Seiten ; Illustrationen, Diagramm

Psychopharmaka in der Schwangerschaft Auswertung der Mainzer Geburtenkohorte 1991 – 2014

IV, 80 Seiten ; Illustrationen, Diagramm

Simulation studies on polymer gel-polymer solution interfaces and molecular motor-polymer conjugates

This dissertation discusses two major projects, focusing on the computational modeling of core-shell microgels and molecular motor gels. The first project involves investigating the interface of core-shell microgels formed through micro-fluidic experiments. A deeper understanding of the processes at the boundaries of these two phase can be developed by using molecular dynamic simulations, which could help in optimizing the stratergy for synthesizing core-shell particles. Here in our study, we use a simple and idealized model for a gel which has the topology of a diamond lattice, with the free polymer and strand length chosen to be equal, and to consist of the same type of monomers. In the simulations, the concentration of the polymer phase is varied to study the interpenetration of the gel and the polymer solution phases. The density profiles reveals that there are two time regimes, an initial compression of the gel followed by swelling of the gel. An analysis on the interpenetrating chains at the interface, given by "degree of interfacial integration", reveals that the interface locally equilibrates after around 100 chain relaxation times. At times greater than the local equilibration time for the interface, the free polymer chain configuration within the gel region reveals emerging percolating clusters, only if the chain concentration exceeds a certain threshold. This threshold concentration was found to be of the same order of magnitude as the overlap concentration of the chains. Finally, we studied the structures formed at the interface by applying the capillary wave theory on the locally equilibrated interfaces, which revealed a positive correlation between interfacial width and interfacial tension. The second topic focused on the molecular machines, created by incorporating uni-directionally rotating light responsive rotors as cross-linkers in a polymer matrix. The winding of the chains, due to motor rotation leads to contraction of these gels. Because of this property, they are expected to be used as artificial muscles. Here in this study, we present the first coarse-grained molecular dynamics simulation of such gels, assuming a model motor that does not unwind even under large loads. We focus on simulating the limiting behaviour of these gels as observed in the contraction experiments, conducted by X.Yao et al. A regular diamond network with the model rotors as cross-linkers was chosen to represent the quasi-ideal network studied in the experiments. We demonstrate the success of our model, by qualitatively replicating the limiting behavior observed in the experiments, using a free regular gel and a periodically cross-linked regular gel under different loads. The simulation, in agreement with the experiments confirmed that the contraction ratios are independent of the strand-length and is limited mainly by the winding of the chain pairs attached to the motor. We examined the torque needed by these motors to sustain the contracted state and concluded that it is independent of the loads in the Hookean regime. However, the average torque for loads in the same regime shows a slight dependence on strand length. Further, the Gaussian linking number was used to analyze the local winding of the chain pairs that are connected to the same motors, revealing the regions of different linking. Finally, we studied the size ratio of "stiff gels", which showed a non-monotonic behavior as we varied the stiffness.165 Seiten ; Illustrationen, Diagramm