6 research outputs found
Elektromanipulation einzelner Polyelektrolytmoleküle
Grundlegend für die Entwicklung molekularer Werkzeuge ist es, Kontrolle über das Verhalten einzelner Moleküle zu erlangen. Ein Beispiel dafür ist das gezieltes An- und Abkoppeln ein-zelner Moleküle an Oberflächen, das eine Basis für eine Vielzahl von Anwendungen bietet. Im Rahmen dieser Arbeit wurde unter Verwendung der AFM- Einzelmolekülkraftspektroskopie untersucht, wie und unter welchen Umständen einzelne Polyelektrolytmoleküle an funkti-onalisierte oder unfunktionalisierte Oberflächen binden und es wurden Ansätze entwickelt, wie dieses Bindungsverhalten beeinflusst werden kann:
∑ Abhängig von den experimentellen Rahmenbedingungen und der Dissoziationskonstante der untersuchten Bindungen, kann die angelegte Kraftrate einen Einfluß auf die gemessene Abrisskraft haben. Ist dies der Fall, muss eine differenzierte Analyse der gemessenen Daten erfolgen. Im Rahmen dieser Arbeit wurden neue Ansätze entwickelt, die eine effiziente und aussagekräftige Datenanalyse über das gesamte Spektrum an messbaren Wechselwirkungen ermöglichen.
∑ Aufgrund ihrer vielfältigen Anwendungsmöglichkeit ist die Polyelektrolytadsorption an feste Substrate im Blickpunkt des Interesses, sowohl im akademischen als auch im industriellen Bereich. Bei der Adsorption von Polyelektrolytmolekülen an Oberflächen sind viele verschiedene Arten von nichtkovalenten Wechselwirkungen beteiligt. Auf der Basis von kraftspektroskopischen Untersuchungen auf unterschiedlichen Substraten wurden erstmals Ansätze entwickelt, die es erlauben, verschiedenste Arten von Wechselwirkungen zu identifizieren und zu charakterisieren.
∑ Extern angelegte elektrische Felder bieten eine Möglichkeit, direkt auf einzelne geladene Moleküle Einfluss zu nehmen. Um dieses Konzept zu realisieren, wurde ein ent-sprechender Aufbau entwickelt, der eine Kombination von Elektrochemie und Kraft-spektroskopie ermöglicht. Es konnte gezeigt werden, dass die Bindungsstärke von Polyelektrolyten an leitfähige Substrate über anziehende Potenziale verstärkt und über abstoßende Potenziale erniedrigt werden kann. Beim Anschalten anziehender Potenziale konnten individuelle Polyelektrolytmoleküle auch über größere Entfernungen ein-gefangen werden. Mittels an- und abstoßender Spannungspulse konnte erstmals gezeigt werden, dass einzelne Polyelektrolytmoleküle wiederholt an- und abgekoppelt werden können
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Development of a New Uniform File Format for Neuroscience Data Across the Globe
With about 1011 neurons and about 1015 synaptic connections the human brain is among the most complex biologic systems ever observed (Rautenberg, Sobolev et al. 2011). Technical progress is driving the volume of data collection to unknown heights. Unsurprisingly neuroscience is rapidly increasing its already extreme volumes of collected data (Schwarz, Lebedev et al. 2014). At the same time the discipline is lagging behind with tools and concepts needed to fully exploit the information contained in the overwhelming amount of data. Scientific progress depends more and more on collaboration, which in turn requires data sharing (Teeters, Godfrey et al., 2015). Neurophysiologic experiments are complex and diverse and the data are recorded in a multitude of different data formats. This lack of compatibility poses a major obstacle to efficient data sharing and collaboration (Breaking Down the Data Barriers in Neuroscience 2014).
Neurodata without Borders (NWB) is a new initiative, which aims at overcoming these limitations by creating a new common file format, the NWB format, to facilitate data sharing across the individual labs. The objective of this thesis is to investigate how well this newly created file format is suited to become the new common standard within the research community of cell-based neurophysiology. To address this question we studied how well the NWB file format encodes the diversity of existing data in this field. Four carefully selected datasets served as model cases for the development and testing of the new file format. We investigated how diverse these datasets are and how well they represent the different data categories that the workgroup defined as essential for the field of cell-based neurophysiology. Furthermore, we determined the degree of standardization that the new file format achieves by studying the amount of empty fields and special custom fields needed to map the four datasets onto the NWB format. To further benchmark the NWB format we compared to existing file formats and studied if and how NWB overcomes the limitation of the other formats. Finally, we developed a metric to evaluate how well the NWB format fulfills the requirements for the new common file format, which were defined by the NWB workgroup. We hypothesize that the NWB format is suited to become the common file standard within the community of cell-based neurophysiology.
The results of this study demonstrate how much the NWB file format has already achieved. However, due to the small size of test datasets and the resulting lack of diversity we reject our hypotheses at this point in time. More results are required to get clarity about the true potential of the NWB format and time will show if it will rise to become the universal data standard in the field of cell-based electrophysiology
Neurodata Without Borders: Creating a Common Data Format for Neurophysiology
The Neurodata Without Borders (NWB) initiative promotes data standardization in neuroscience to increase research reproducibility and opportunities. In the first NWB pilot project, neurophysiologists and software developers produced a common data format for recordings and metadata of cellular electrophysiology and optical imaging experiments. The format specification, application programming interfaces, and sample datasets have been released