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Neue DNA-Biosensoren mit direkter elektrochemischer Detektion auf Basis von Metall-PNA-Konjugaten
Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wird die Entwicklung neuartiger Biosensoren fĂŒr die DNA-Analytik auf der Basis von Konjugaten aus Peptid-NukleinsĂ€ure(PNA) mit kovalent gebundenen Metallocenen (Ferrocen und Cobaltocenium) beschrieben. Kommerziell erhĂ€ltliche DNA-Arrays sind hinsichtlich der Erkennung von Punktmutationen in den Targets limitiert, da DNA-Oligomere als Sonden ĂŒber keine ausreichend hohe SpezifitĂ€t verfĂŒgen. PNA-Oligomere hingegen hybridisieren mit komplementĂ€ren DNA-Sequenzen via Watson-Crick-Basenpaarung, jedoch zeigen die Duplizes eine erhöhte Schmelztemperatur und zugleich eine gesteigerte Empfindlichkeit gegenĂŒber Fehlstellen im Vergleich zu DNAâąDNA-Hybriden. Die kovalent an die PNA gebundenen Metallocene gestatten eine elektrochemische Detektion der erfolgten Hybridisierung mittels Square-Wave-Voltammetrie (SWV) und Cyclovoltammetrie (CV). Es wurden neuartige Konjugate aus elektrochemisch aktiven Metallverbindungen und PeptidnukleinsĂ€uren (PNA) synthetisiert und charakterisiert. Ferner wurde das Hybridisierungsverhalten mit voll-komplementĂ€rer sowie mit Fehlstellen-haltiger DNA mittels UV-Schmelzexperimenten untersucht. Es konnte gezeigt werden, dass eine intern gelegene Fehlstelle einen weitaus gröĂeren Destabilisierungseffekt mit sich bringt als eine terminal liegende. Ferner wurde anhand dieser Experimente das Hybridisierungsverhalten auf OberflĂ€chen immobilisierter Hybride im Vorfeld geprĂŒft und die Temperaturbedingungen fĂŒr die elektrochemischen Messungen optimiert. Im weiteren Verlauf der Arbeit wurden die PNA-Metall-Oligomere als EinzelstrĂ€nge sowie als PNAâąDNA-Hybride via SH-Gruppen auf die OberflĂ€che eigens prĂ€parierter Gold-Mikroelektroden aufgebracht. Die OberflĂ€che und Zusammensetzung dieser so genannten âself-assembled monolayersâ (SAMs) wurde mit Hilfe der Ellipsometrie und der Röntgen-Photo-Elektronenspektroskopie charakterisiert. Die immobilisierten Metall-PNA-EinzelstrĂ€nge wurden mit voll-komplementĂ€rer und Fehlstellen-haltiger DNA zusammengebracht und die Hybridisierung mit SWV sowie mit elektrochemischer Impedanzspektroskopie (EIS) verfolgt. Im Sinne einer Array-Technik konnte mit Metall-PNA als Sonde auf elektrochemischem Wege zwischen voll-komplementĂ€rem und Fehlstellen-haltigem DNA-Target unterschieden werden
In memoriam M. Rainer Lepsius: Eine kritische WĂŒrdigung der Schrift âSoziale Schichtung in der industriellen Gesell-schaftâ
Der Beitrag setzt sich mit der von Rainer M. Lepsius in den 1960er Jahren entworfenen Konzept einer soziologischen Ungleichheitsforschung auseinander. Es wird die von Lepsius kenntnisreich dargestellt Theoriedebatte auf heute bezogen und vor allem auf die AnschlussfĂ€higkeit an den mechanism approach hingewiesen. Als besondere Leistung von Lepsius wird dessen PlĂ€doyer fĂŒr eine empirisch-erfahrungswissenschaftliche Ungleichheitsforschung vermerkt, die frĂŒh auf zwei Mechanismen der Ungleichheitsbildung hinweist: die Differenzierung von Positionen und deren Zuweisung auf die einzelnen Individuen
Behavioral Recovery and Early Decision Making in Patients with Prolonged Disturbance in Consciousness after Traumatic Brain Injury
The extent of behavioral recovery that occurs in patients with traumatic disorders of consciousness (DoC) following discharge from the acute care setting has been under-studied and increases the risk of overly pessimistic outcome prediction. The aim of this observational cohort study was to systematically track behavioral and functional recovery in patients with prolonged traumatic DoC following discharge from the acute care setting. Standardized behavioral data were acquired from 95 patients in a minimally conscious (MCS) or vegetative state (VS) recruited from 11 clinic sites and randomly assigned to the placebo arm of a previously completed prospective clinical trial. Patients were followed for 6 weeks by blinded observers to determine frequency of recovery of six target behaviors associated with functional status. The Coma Recovery Scale-Revised and Disability Rating Scale were used to track reemergence of target behaviors and assess degree of functional disability, respectively. Twenty percent (95% confidence interval [CI]: 13-30%) of participants (mean age 37.2; median 47 days post-injury; 69 men) recovered all six target behaviors within the 6 week observation period. The odds of recovering a specific target behavior were 3.2 (95% CI: 1.2-8.1) to 7.8 (95% CI: 2.7-23.0) times higher for patients in MCS than for those in VS. Patients with preserved language function ("MCS+") recovered the most behaviors (pââ€â0.002) and had the least disability (pââ€â0.002) at follow-up. These findings suggest that recovery of high-level behaviors underpinning functional independence is common in patients with prolonged traumatic DoC. Clinicians involved in early prognostic counseling should recognize that failure to emerge from traumatic DoC before 28 days does not necessarily portend unfavorable outcome
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A portable device for nucleic acid quantification powered by sunlight, a flame or electricity.
A decentralized approach to diagnostics can decrease the time to treatment of infectious diseases in resource-limited settings. Yet most modern diagnostic tools require stable electricity and are not portable. Here, we describe a portable device for isothermal nucleic-acid quantification that can operate with power from electricity, sunlight or a flame, and that can store heat from intermittent energy sources, for operation when electrical power is not available or reliable. We deployed the device in two Ugandan health clinics, where it successfully operated through multiple power outages, with equivalent performance when powered via sunlight or electricity. A direct comparison between the portable device and commercial qPCR (quantitative polymerase chain reaction) machines for samples from 71 Ugandan patients (29 of which were tested in Uganda) for the presence of Kaposi's sarcoma-associated herpesvirus DNA showed 94% agreement, with the four discordant samples having the lowest concentration of the herpesvirus DNA. The device's flexibility in power supply provides a needed solution for on-field diagnostics
Robust Unsupervised Learning via L-statistic Minimization.
Designing learning algorithms that are resistant to perturbations of the underlying data distribution is a problem of wide practical and theoretical importance. We present a general approach to this problem focusing on unsupervised learning. The key assumption is that the perturbing distribution is characterized by larger losses relative to a given class of admissible models. This is exploited by a general descent algorithm which minimizes an L - statistic criterion over the model class, weighting small losses more. Our analysis characterizes the robustness of the method in terms of bounds on the reconstruction error relative to the underlying unperturbed distribution. As a byproduct, we prove uniform convergence bounds with respect to the proposed criterion for several popular models in unsupervised learning, a result which may be of independent interest. Numerical experiments with \textsc{kmeans} clustering and principal subspace analysis demonstrate the effectiveness of our approach
Valorization of organic carbon in primary sludge via semi-continuous dark fermentation: First step to establish a wastewater biorefinery
In this study, lab-scale, bench-scale, and pilot-scale experiments were carried out to optimize short-chain fatty acids production from primary sludge. Batch tests showed the requirement of short retention times and semi-continuous operation mode showed a plateau of maximum daily productivity at 36-hours hydraulic retention time with minimal methanation. Optimization from pH 5 to pH 10 at 36 h-hydraulic retention time under long-term semi-continuous operating mode revealed that production of short-chain fatty acids was pH dependent and highest yields could be achieved at pH 7 by establishing optimum redox conditions for fermentation. Pilot-scale experiments at 32 °C showed that daily productivity (3.1 gâLâd) and yields (150 mgâg; OLR = 21 gâLâd; pH 7) of short-chain fatty acids could be significantly improved, specifically for acetic and propionic acids. From these results, a robust dark fermentation step for recovery of valuable products from the solids treatment step in a biorefinery can be achieved
Mechanismen in der erklÀrenden Soziologie: zur Logik und Forschungspraxis mechanismischer ErklÀrungen am Beispiel des Machtmechanismus
"In die KlĂ€rung der Frage, welche Aufgaben, Arbeitsweisen und AnsprĂŒche die Soziologie haben kann, ist im Anschluss an die Mikro-Makro-Diskussion durch die Entwicklung mehrstufiger ErklĂ€rungsmodelle und die methodologisch eingebundene Diskussion adĂ€quater Handlungstheorien wieder Bewegung gekommen, und beginnt sich mit der Behandlung sozialer Mechanismen ein integratives Forschungsprogramm abzuzeichnen, das einerseits an den klassischen ErklĂ€rungs- und Analysebestand anknĂŒpft, und andererseits auch Defizite und Probleme bei der ErklĂ€rung sozialer Sachverhalte zu beheben oder doch zumindest zu bearbeiten verspricht. Im Anschluss an die Ausarbeitung einer mehrstufigen ErklĂ€rungslogik und eines soziologischen ErklĂ€rungsmodells soll gezeigt werden, dass und in welchem Sinne die Soziologie ein erklĂ€rendes und integratives Programm verfolgen kann, in dessen Mittelpunkt soziale Mechanismen stehen. Die Verfasser wollen dazu einerseits den Vorschlag unterbreiten, soziale PhĂ€nomene in vierstufigen Mehrebenenargumenten mit einem handlungstheoretischen Fundament zu erklĂ€ren und damit zu zeigen, angesichts welcher sozialer Interdependenzen und Situationskonstellationen und auf welchen Wegen und mit welchen Konsequenzen es Akteuren gelingt, soziale Mechanismen in Gang zu setzen. Sie wollen damit behaupten, dass sich Ablaufmuster aus dem situationsgebundenen, intentionalen Handeln der Akteure (fĂŒr die unterschiedliche Grade und Formen des Wissens, verschiedene HandlungskapazitĂ€ten und Ausstattungen in Rechnung gestellt werden können) erklĂ€rt werden können und dass sich deren Typik aus erwartbaren RĂŒckwirkungen auf die Handlungssituation und das weitere Tun der Akteure erschlieĂen und auch der empirischen Beobachtung zugĂ€nglich machen lĂ€sst. In den Sozialwissenschaften allgemein und in der Soziologie im Besonderen liegen vielfĂ€ltige, allerdings weit verstreute und zumeist unverbundene Rekonstruktionen, ErklĂ€rungen und Analysen 'typischer Ablaufmuster' in sozialen, ökonomischen, politischen und kulturellen Handlungsfeldern vor. FĂŒr die Ăkonomie lĂ€sst sich auf die traditionelle ErklĂ€rung und Analyse (pareto-optimaler) Verteilungen knapper Ressourcen ĂŒber den Markt (was durchaus verschiedene Marktformen zulĂ€sst) verweisen und in der Soziologie auf Prozesse der Akkumulation von Macht, Anerkennung, Positionen, aber auch von Wissen und Symbolen auf Individuen, die ihren beredten Ausdruck in Strukturen sozialer Ungleichheit finden. Sie meinen, die in verschiedenen sozialen Kontexten beobacht- und rekonstruierbaren Mechanismen im Rahmen eines mehrstufigen ErklĂ€rungsmodells mit Hilfe verschiedener Situationsmodelle und einer kontrollierten Variation des Handlungsmodells zusammenfĂŒhren, deren allgemeine Logik handlungstheoretisch erschlieĂen und auf konkrete historische Situationen ĂŒbertragen zu können. Am Beispiel des Macht-Mechanismus soll die heuristische Fruchtbarkeit der skizzierten Vorgehensweise exemplifiziert und die daran anschlieĂenden Möglichkeiten zu einer kontinuierlichen Verbesserung und Erweiterung mechanismischer Modelle dokumentiert werden. Damit wollen sie die Möglichkeiten fĂŒr die Soziologie demonstrieren, theoretisch ausbau- und empirisch bestĂ€tigungsfĂ€hige 'Forschungsprogramme' zu definieren und Anschlussmöglichkeiten zu den Nachbardisziplinen herzustellen." (Autorenreferat
Classical and quantum properties of cylindrically polarized states of light
We investigate theoretical properties of beams of light with non-uniform
polarization patterns. Specifically, we determine all possible configurations
of cylindrically polarized modes (CPMs) of the electro-magnetic field,
calculate their total angular momentum and highlight the subtleties of their
structure. Furthermore, a hybrid spatio-polarization description for such modes
is introduced and developed. In particular, two independent Poincar\'e spheres
have been introduced to represent simultaneously the polarization and spatial
degree of freedom of CPMs. Possible mode-to-mode transformations accomplishable
with the help of conventional polarization and spatial phase retarders are
shown within this representation. Moreover, the importance of these CPMs in the
quantum optics domain due to their classical features is highlighted.Comment: 22 pages, 8 figure
WeltbĂŒrger in soziologischer Absicht: Peter Atteslander ĂŒberwĂ€ltigte in Begegnungen durch seine starke persönliche Ausstrahlung. Er war ein WeltbĂŒrger in soziologischer Absicht.
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