Automation of section acquisition for Array Tomography

Array Tomography hat großes Potential, um die dreidimensionale Struktur von Proben bis zu Nanometer Größenordnungen aufzulösen. Dabei wird eine Probe mechanisch geschnitten um so innen liegende Strukturen freizulegen. Die Schnitte schwimmen zunächst auf einer Wasseroberfläche und werden dann auf starren Substraten zur Bildaufnahme abgelegt. Die Flexibilität und Vielseitigkeit der zur Verfügung stehenden bildgebenden Verfahren ist einzigartig für Array Tomography. Zur Zeit wird eine intensive Nutzung jedoch durch den hohen Arbeitsaufwand und Anspruch an die Bedienung eingeschränkt. Existierende maschinelle Systeme zur Schnittaufnahme schränken entweder die zur Verfügung stehenden Bildgebungsverfahren oder das Probenvolumen ein. In dieser Dissertation wird ein maschinelles Verfahren zur Schnittaufnahme vorgestellt, welches die gleiche Flexibilität und Vielfältigkeit ermöglicht wie die konventionelle manuelle Schnittaufnahme. Fluidkanäle bilden ein mikrofluidisches System mit geringer Reynolds Nummer, in dem sich Schnitte und Substrat gemeinsam bewegen. Die Fluidkanäle formen sich auf der Substratoberfläche durch eine lokale Modifikation der Benetzbarkeit. Die Oberflächenfunktionalisierung wird durch Abscheiden einer hydrophoben Beschichtung und anschließender Plasmastrukturierung erreicht. Das neu entwickelte System umfasst eine maschinelle Probenausrichtung, Schnittaufnahme und Schnittüberwachung. Die Schnitte können auf den für Array Tomography üblichen Substraten abgelegt und somit mit einer Vielzahl von mikroskopischen Verfahren untersucht werden. Durch die maschinelle Schnittaufnahme können große Volumen effizient geschnitten werden, wodurch die Anwedung der Array Tomography in neuen Forschungsgebieten möglich wird. Die maschinelle Schnittaufnahme ist an zwei repräsentativen Proben mit jeweils 1000 Schnitten validiert

Characterization of the electrical behavior of a discontinuous hybrid yarn textile made of recycled carbon and PA6 fibers during Joule heating

The Joule heating of carbon fiber-based textiles enables an energy- and cost-efficient processing of carbon fiber reinforced thermoplastic parts. This article introduces a new method to pass direct current into a dry, not pre-consolidated hybrid yarn textile based on recycled carbon fibers and polyamide 6 fibers. The aim is to melt polyamide fibers, subsequently impregnate carbon fibers, and finally consolidate the material to form a composite part in a single process step. To increase the reliability of this technology, the electrical properties and the behavior of the material during the heating process must be thoroughly investigated. It will be addressed how the material is characterized during the process and how the changing resistivity of the textile affects the current flow between the electrodes to generate intrinsic heat. Moreover, a method to determine the effective material resistivity by finite element simulation on the fiber scale based on a CT scan is presented. Thus, a validated material model with respect to the temperature development in the textile based on ρ = ρ (T) was established

Single Vector System for Efficient N-myristoylation of Recombinant Proteins in E. coli

Background: N-myristoylation is a crucial covalent modification of numerous eukaryotic and viral proteins that is catalyzed by N-myristoyltransferase (NMT). Prokaryotes are lacking endogeneous NMT activity. Recombinant production of N-myristoylated proteins in E. coli cells can be achieved by coexpression of heterologous NMT with the target protein. In the past, dual plasmid systems were used for this purpose. Methodology/Principal Findings: Here we describe a single vector system for efficient coexpression of substrate and enzyme suitable for production of co- or posttranslationally modified proteins. The approach was validated using the HIV-1 Nef protein as an example. A simple and efficient protocol for production of highly pure and completely N-myristoylated Nef is presented. The yield is about 20 mg myristoylated Nef per liter growth medium. Conclusions/Significance: The single vector strategy allows diverse modifications of target proteins recombinantly coexpressed in E. coli with heterologous enzymes. The method is generally applicable and provides large amounts o

Towards a real-time capable plug & produce environment for adaptable factories

Industrial manufacturing is currently undergoing a transformation from mass production with inflexible production systems to individual production with adaptable cells. In order to ensure this adaptability of these systems, technologies such as plug & produce are needed, to integrate, modify and remove devices at runtime. Therefor an exact description of the system, the products and the capabilities / skills of the devices is essential as well as a network for communication between the devices. Deterministic data transmission is particularly important for distributed control systems. We propose an architecture for plug & produce mechanisms with hard real-time capable communication paths between the cyber-physical components using OPC UA PubSub over TSN and the ability to load and execute real-time critical tasks at runtime

RealCaPP: Real-time capable Plug & Produce communication platform with OPC UA over TSN for distributed industrial robot control

The industry of tomorrow is changing from central hierarchical industrial and robot controls to distributed controls on the industrial shop floor. These fundamental changes in network structure make it possible to implement technologies such as Plug & Produce. In other words, to integrate, change and remove devices without much effort at runtime. In order to achieve this goal, a uniform architecture with defined interfaces is necessary to establish real-time communication between the varying devices. Therefore, we propose an approach to use the combination of OPC UA and TSN to automatically configure real-time capable communication paths between robots and other cyber-physical components and execute real-time critical tasks in the distributed control system

Untersuchungen zum Einfluss rechteckiger z-Pins auf die mechanischen Eigenschaften heißaushärtender faserverstärkter Kunststoffe unter quasi-statischer und schwingender Belastung

Klassische Faserverbundkunststoffe sind anfällig für die Bildung von Rissen zwischen den Faserlagen, beispielsweise in Folge stoßartiger Belastungen. Das Einbringen von z-Pins in den Werkstoff ist eine bewährte Methode, der geringen interlaminaren Risszähigkeit dieser Werkstoffe entgegenzuwirken. Inhalt der Dissertation ist die Untersuchung des Einflusses rechteckiger z-Pins auf die Mikrostruktur sowie die mechanischen Eigenschaften heißaushärtender CFK-Laminate unter quasi-statischer und schwingender Belastung und die Gegenüberstellung der erzielten Ergebnisse mit denen kreisrunder z-Pins

Hot-Melt Extrusion of the Thermo-Sensitive Peptidomimetic Drug Enalapril Maleate

The aim of this research was the production of extrudates for the treatment of hypertension and heart failure and the investigation of the degradation of the peptidomimetic drug enalapril maleate (EM) during hot-melt extrusion (HME). A fast HPLC method was developed to quantify enalapril maleate and possible degradation products. Screening experiments revealed that the diketopiperazine derivative (Impurity D) was the main degradation product. Hot-melt extrusion of enalapril maleate with the polymer Soluplus® enabled extrusion at 100 °C, whereas a formulation with the polymer Eudragit® E PO could be extruded at only 70 °C. Extrusion at 70 °C prevented thermal degradation. A stabilizing molecular interaction between enalapril maleate and Eudragit® E PO was identified via FT-IR spectroscopy. Dissolution studies were carried out to study the influence of the formulation on the dissolution behavior of enalapril maleate. These promising results can be transferred to other thermo-sensitive and peptidomimetic drugs to produce extrudates which can be used, for instance, as feedstock material for the production of patient-specific dosage forms via Fused Deposition Modeling (FDM) 3D printing