Spectroscopy of neutron-rich germanium and krypton isotopes - A quest of triaxiality

This work covers the spectroscopic analysis of 84,86,88Ge and 94,96Kr isotopes populated by different reactions within the SEASTAR campaign 2015. The experimental setup and the data analysis are described in detail. This analysis includes necessary functionality checks and calibrations of the detectors along the beam line. In-flight γ-ray spectroscopy of 84,86,88Ge was performed after various knock-out reactions. γ-spectroscopy of neutron-rich 88Ge was performed for the first time. The Doppler-corrected γ-ray spectra are analyzed with simulated lineshapes of occurring transitions. In total 16 transitions are observed ten of which so far unknown. New level schemes for 86,88 Ge are proposed based on the observed transition intensities and systematics of neighboring Ge isotopes. The obtained level schemes are compared to state-of-the-art theoretical calculations. The assignment of a 3⁺ state of 86Ge agrees with new shell model and SCCM predictions. The agreement to the level orderings from the collective model by Davydov and co-workers points to an amount of rigid triaxiality in 86Ge. This is the first indication of rigid triaxiality in an unstable, neutron-rich nucleus. In addition, an analysis of reaction cross sections, as well as cross sections for the excitation of a particular state is performed. This data set represents one of the first results for this newly-accessible region of the nuclear chart. Furthermore, 84,86Ge and 94,96Kr are investigated after (p,p') reactions, which excite different states than the knock-out reactions. These states are candidates for octupole 3⁻ states, which are the first benchmark for the octupole degree of freedom in this exotic region. The obtained (p,p') cross sections of the 2⁺₁ states from 94,96Kr are compared to the transition strength known from literature based on the deformation length

Einfluss der intestinalen Mikroflora auf die Entwicklung des mukosalen Immunsystems des Hühnerdarms

Ein voll entwickeltes Immunsystem ist für die Tiergesundheit und damit auch für das Tierwohl von entscheidender Bedeutung. Dies gilt insbesondere in der intensiven Geflügelhaltung, in der das häufige Auftreten von Infektionserkrankungen durch präventive Impfmaßnahmen oder den Einsatz von Antibiotika kontrolliert wird. Letzterer steht derzeit stark in der Kritik und hat zur intensiven Suche nach Alternativen geführt. Arbeiten der letzten Jahre haben gezeigt, dass die strukturelle und funktionelle Entwicklung des Immunsystems von Mäusen entscheidend von der intestinalen Mikroflora beeinflusst wird. Für landwirtschaftliche Nutztiere und insbesondere für das Geflügel gibt es hierzu nur wenige, überwiegend sehr alte Untersuchungen. Im Rahmen dieser Arbeit sollte daher die Bedeutung einer mikrobiellen Besiedelung des Darms nach dem Schlupf für die Entwicklung des Immunsystems und insbesondere des Darmimmunsystem von Hühnern untersucht werden. Als methodischer Ansatz wurde der Vergleich von keimfrei gehaltenen und konventionell gehaltenen Hühnern gewählt. In die Studie miteinbezogen wurden zwei weitere Tiergruppen, welche mit probiotischen Bakterien rekonstituiert wurden. Eine dieser Gruppen wurde mit dem Escherichia coli Nissle 1917 Stamm mono-rekonstituiert (Mono-Gruppe), die zweite Gruppe erhielt eine Mischung aus den vier Bakterienstämmen Escherichia coli Nissle, Enterococcus faecium, Lactobacillus rhamnosus und Clostridium butyricum (Tetra-Gruppe). Die Untersuchung des Darms der Tiere erfolgte auf morphologischer (Immunhistologie), transkriptioneller (Genexpressionsanalysen) und funktioneller (Immunglobulin-quantifizierung) Ebene. Dabei konnte bei keimfrei gehaltenen Hühnern morphologisch eine massiv reduzierte Anzahl an B-Lymphozyten und das Fehlen von Germinalen Zentren, isolierten lymphatischen Follikeln und der IgA- und IgY-Produktion im Darm festgestellt werden. Dagegen war der Effekt einer fehlenden mikrobiellen Besiedlung auf die T-Lymphozyten im Darm vergleichsweise gering. Für die Zellen des angeborenen Immunsystems konnten morphologisch keinerlei Unterschiede zwischen den untersuchten Tiergruppen festgestellt werden. Der Phänotyp der mono-rekonstituierten Hühner lag hinsichtlich des histologisch erfassten Entwicklungsstandes zwischen der Keimfrei- und der Tetra-Gruppe, die Tetra-Gruppe kam der konventionellen Gruppe am nächsten. Die auf morphologischer Ebene beobachtete Unterentwicklung des Darmimmunsystems der Keimfrei-Gruppe konnte auch auf transkriptioneller Ebene bestätigt werden. Bei den mikrobiell kolonisierten Tiergruppen (konventionell, mono-rekonstituiert, tetra-rekonstituiert) waren zahlreiche immunrelevante Gene signifikant höher exprimiert als bei den keimfreigehaltenen Tieren. Analog zur Morphologie, waren Gene des B-Lymphozyten Systems bei den höher exprimierten Genen überrepräsentiert. Die bei keimfrei gehaltenen Tieren stärker exprimierten Gene wiesen darauf hin, dass bei diesen Transportprozesse, insbesondere des Energiestoffwechsels und des Wasser- und Elektrolythaushalts, eine Rolle zu spielen scheinen. Es fanden sich außerdem Hinweise auf eine Dysregulation der Immunantwort bei den rekonstituierten, insbesondere den tetra-rekonstituierten Tieren, da es in der Tetra-Gruppe zu einer erhöhten Expression von Genen für proinflammatorische Zytokine und Effektorzellen (CD4+, CD8+) kam. Die makroskopische und histologische Untersuchung der tetra-rekonstituierten Tiere lieferte jedoch keinen Hinweis auf ein inflammatorisches Geschehen in dieser Tiergruppe. Die Immunglobulinproduktion wurde ebenfalls signifikant durch die Mikrobiota beeinflusst. Bis zum 28. Lebenstag konnte im Plasma der keimfrei gehaltenen Tiere keinerlei IgA und lediglich deutlich reduzierte Mengen an IgM nachgewiesen werden, wobei die Mono-Rekonstitution mit E.coli Nissle ausreichte, um annähernd normale IgA- und IgM-Plasmakonzentrationen zu induzieren. Am 55. Lebenstag war die Immunglobulin-Konzentration im Plasma der tetra-rekonstituierten Tiere zwar signifikant höher als in der Keimfrei-Gruppe, fiel jedoch geringer aus als in der konventionellen Gruppe. Die diverse Mikroflora der konventionellen Tiere konnte demnach die humorale Immunantwort längerfristig effizienter stimulieren als die Kolonisierung mit nur vier Bakterienstämmen. Des Weiteren konnte für den probiotischen E.coli Nissle Stamm eine effektive spezifische humorale Immunantwort nachgewiesen werden, wogegen der Enterococcus faecium Stamm weniger immunogen erschien. Die Ergebnisse dieser Arbeit zeigen, dass eine frühe Kolonisierung des Darms mit der richtigen Flora entscheidend für die Entwicklung des Darmimmunsystems des Huhns ist. Die gewonnenen Erkenntnisse liefern wichtige Hinweise für die Entwicklung einer probiotischen Flora, welche an Eintagsküken verabreicht, eine schnelle und korrekte Entwicklung des Immunsystems gewährleistet. Als effektive und unbedenkliche Möglichkeit zur Verbesserung der Tiergesundheit, würde sie längerfristig auch einen Beitrag zur Reduktion des Antibiotikaverbrauchs in der Geflügelindustrie leisten.A fully developed mucosal immune system is essential for animal health and welfare. Intensive livestock farming of poultry is promoting the occurrence of infectious diseases and often leads to increasing use of antibiotics, which is a major concern in public health. Thus, there has been a focus on finding alternative ways to promote intestinal health. While the role of microbial colonization of the gut has been studied intensively in mice, little is known about its relevance for the development of the mucosal immune system in birds. In order to address this question, we raised germ free chickens and reconstituted them with an E.coli strain Nissle alone (mono-group) or in combination with an Enterococcus faecium, Lactobacillus rhamnosus and Clostridium butyricum strain (tetra-group). The intestinal immune system of germ free, conventional, mono-reconstituted and tetra-reconstituted animals was analyzed by immunohistology, gene expression analyses and immunoglobulin quantification. Morphologically, germ free chickens showed a massive reduction of B cells, the complete lack of germinal centers and isolated lymphoid follicles and no IgA and IgY production in the gut. The impact of microbial absence on T cells in the gut was less obvious and no differences in numbers and distribution of innate immune cells between the groups could be detected. Overall, the mono-reconstituted birds showed an intermediate state of development, whereas the development of the intestinal immune system of tetra-reconstituted chickens was similar to conventional birds. The results of the morphological studies could be confirmed by gene expression analyses. Many genes, which were significantly higher expressed in the chickens with microbial colonization, could be related to the immune system, in particular to the B cell system. In contrast, numerous genes, which were higher expressed in germ free birds, were associated with transporter activity, energy intake and metabolism and water and electrolyte homeostasis. Furthermore, there were indications of a dysregulation in the immune response of the reconstituted groups, in particular in the tetra-reconstituted animals, as there was an up regulation of genes encoding for proinflammatory cytokines and effector cells (CD4+, CD8+). Yet, there was no evidence for inflammation found during necropsy or in histology. The microbiota also had a significant impact on the production of immunoglobulins. At day 28 after hatch, there were no IgA and only significantly decreased levels of IgM detectable in plasma of germ free chickens, whereas the mono-reconstitution with E. coli Nissle led to almost normal IgA and IgM concentrations. After 55 days of life, the plasma immunoglobulin levels of tetra-reconstituted birds were significantly higher than in germ free birds, but were still lower than in conventionally raised chickens. Thus, the diverse microbiota of conventional chickens was more efficient in inducing a humoral immune response, than just four bacteria in the long term. Additionally, the bacterial strain specific humoral immune response induced by probiotic E. coli Nissle, seemed to be stronger than the response caused by Enterococcus faecium. This study illustrates the importance of early gut colonization with an adequate microflora for the development of the intestinal immune system in chickens. The achieved knowledge can help to identify a set of natural microorganisms, which could be applied to hatchlings under production conditions to support timely development of a fully functional immune system. This would represent a safe and effective method, as an alternative to antibiotic treatments, to contribute to the improvement of animal and public health in the long run

Einfluss der intestinalen Mikroflora auf die Entwicklung des mukosalen Immunsystems des Hühnerdarms

Ein voll entwickeltes Immunsystem ist für die Tiergesundheit und damit auch für das Tierwohl von entscheidender Bedeutung. Dies gilt insbesondere in der intensiven Geflügelhaltung, in der das häufige Auftreten von Infektionserkrankungen durch präventive Impfmaßnahmen oder den Einsatz von Antibiotika kontrolliert wird. Letzterer steht derzeit stark in der Kritik und hat zur intensiven Suche nach Alternativen geführt. Arbeiten der letzten Jahre haben gezeigt, dass die strukturelle und funktionelle Entwicklung des Immunsystems von Mäusen entscheidend von der intestinalen Mikroflora beeinflusst wird. Für landwirtschaftliche Nutztiere und insbesondere für das Geflügel gibt es hierzu nur wenige, überwiegend sehr alte Untersuchungen. Im Rahmen dieser Arbeit sollte daher die Bedeutung einer mikrobiellen Besiedelung des Darms nach dem Schlupf für die Entwicklung des Immunsystems und insbesondere des Darmimmunsystem von Hühnern untersucht werden. Als methodischer Ansatz wurde der Vergleich von keimfrei gehaltenen und konventionell gehaltenen Hühnern gewählt. In die Studie miteinbezogen wurden zwei weitere Tiergruppen, welche mit probiotischen Bakterien rekonstituiert wurden. Eine dieser Gruppen wurde mit dem Escherichia coli Nissle 1917 Stamm mono-rekonstituiert (Mono-Gruppe), die zweite Gruppe erhielt eine Mischung aus den vier Bakterienstämmen Escherichia coli Nissle, Enterococcus faecium, Lactobacillus rhamnosus und Clostridium butyricum (Tetra-Gruppe). Die Untersuchung des Darms der Tiere erfolgte auf morphologischer (Immunhistologie), transkriptioneller (Genexpressionsanalysen) und funktioneller (Immunglobulin-quantifizierung) Ebene. Dabei konnte bei keimfrei gehaltenen Hühnern morphologisch eine massiv reduzierte Anzahl an B-Lymphozyten und das Fehlen von Germinalen Zentren, isolierten lymphatischen Follikeln und der IgA- und IgY-Produktion im Darm festgestellt werden. Dagegen war der Effekt einer fehlenden mikrobiellen Besiedlung auf die T-Lymphozyten im Darm vergleichsweise gering. Für die Zellen des angeborenen Immunsystems konnten morphologisch keinerlei Unterschiede zwischen den untersuchten Tiergruppen festgestellt werden. Der Phänotyp der mono-rekonstituierten Hühner lag hinsichtlich des histologisch erfassten Entwicklungsstandes zwischen der Keimfrei- und der Tetra-Gruppe, die Tetra-Gruppe kam der konventionellen Gruppe am nächsten. Die auf morphologischer Ebene beobachtete Unterentwicklung des Darmimmunsystems der Keimfrei-Gruppe konnte auch auf transkriptioneller Ebene bestätigt werden. Bei den mikrobiell kolonisierten Tiergruppen (konventionell, mono-rekonstituiert, tetra-rekonstituiert) waren zahlreiche immunrelevante Gene signifikant höher exprimiert als bei den keimfreigehaltenen Tieren. Analog zur Morphologie, waren Gene des B-Lymphozyten Systems bei den höher exprimierten Genen überrepräsentiert. Die bei keimfrei gehaltenen Tieren stärker exprimierten Gene wiesen darauf hin, dass bei diesen Transportprozesse, insbesondere des Energiestoffwechsels und des Wasser- und Elektrolythaushalts, eine Rolle zu spielen scheinen. Es fanden sich außerdem Hinweise auf eine Dysregulation der Immunantwort bei den rekonstituierten, insbesondere den tetra-rekonstituierten Tieren, da es in der Tetra-Gruppe zu einer erhöhten Expression von Genen für proinflammatorische Zytokine und Effektorzellen (CD4+, CD8+) kam. Die makroskopische und histologische Untersuchung der tetra-rekonstituierten Tiere lieferte jedoch keinen Hinweis auf ein inflammatorisches Geschehen in dieser Tiergruppe. Die Immunglobulinproduktion wurde ebenfalls signifikant durch die Mikrobiota beeinflusst. Bis zum 28. Lebenstag konnte im Plasma der keimfrei gehaltenen Tiere keinerlei IgA und lediglich deutlich reduzierte Mengen an IgM nachgewiesen werden, wobei die Mono-Rekonstitution mit E.coli Nissle ausreichte, um annähernd normale IgA- und IgM-Plasmakonzentrationen zu induzieren. Am 55. Lebenstag war die Immunglobulin-Konzentration im Plasma der tetra-rekonstituierten Tiere zwar signifikant höher als in der Keimfrei-Gruppe, fiel jedoch geringer aus als in der konventionellen Gruppe. Die diverse Mikroflora der konventionellen Tiere konnte demnach die humorale Immunantwort längerfristig effizienter stimulieren als die Kolonisierung mit nur vier Bakterienstämmen. Des Weiteren konnte für den probiotischen E.coli Nissle Stamm eine effektive spezifische humorale Immunantwort nachgewiesen werden, wogegen der Enterococcus faecium Stamm weniger immunogen erschien. Die Ergebnisse dieser Arbeit zeigen, dass eine frühe Kolonisierung des Darms mit der richtigen Flora entscheidend für die Entwicklung des Darmimmunsystems des Huhns ist. Die gewonnenen Erkenntnisse liefern wichtige Hinweise für die Entwicklung einer probiotischen Flora, welche an Eintagsküken verabreicht, eine schnelle und korrekte Entwicklung des Immunsystems gewährleistet. Als effektive und unbedenkliche Möglichkeit zur Verbesserung der Tiergesundheit, würde sie längerfristig auch einen Beitrag zur Reduktion des Antibiotikaverbrauchs in der Geflügelindustrie leisten.A fully developed mucosal immune system is essential for animal health and welfare. Intensive livestock farming of poultry is promoting the occurrence of infectious diseases and often leads to increasing use of antibiotics, which is a major concern in public health. Thus, there has been a focus on finding alternative ways to promote intestinal health. While the role of microbial colonization of the gut has been studied intensively in mice, little is known about its relevance for the development of the mucosal immune system in birds. In order to address this question, we raised germ free chickens and reconstituted them with an E.coli strain Nissle alone (mono-group) or in combination with an Enterococcus faecium, Lactobacillus rhamnosus and Clostridium butyricum strain (tetra-group). The intestinal immune system of germ free, conventional, mono-reconstituted and tetra-reconstituted animals was analyzed by immunohistology, gene expression analyses and immunoglobulin quantification. Morphologically, germ free chickens showed a massive reduction of B cells, the complete lack of germinal centers and isolated lymphoid follicles and no IgA and IgY production in the gut. The impact of microbial absence on T cells in the gut was less obvious and no differences in numbers and distribution of innate immune cells between the groups could be detected. Overall, the mono-reconstituted birds showed an intermediate state of development, whereas the development of the intestinal immune system of tetra-reconstituted chickens was similar to conventional birds. The results of the morphological studies could be confirmed by gene expression analyses. Many genes, which were significantly higher expressed in the chickens with microbial colonization, could be related to the immune system, in particular to the B cell system. In contrast, numerous genes, which were higher expressed in germ free birds, were associated with transporter activity, energy intake and metabolism and water and electrolyte homeostasis. Furthermore, there were indications of a dysregulation in the immune response of the reconstituted groups, in particular in the tetra-reconstituted animals, as there was an up regulation of genes encoding for proinflammatory cytokines and effector cells (CD4+, CD8+). Yet, there was no evidence for inflammation found during necropsy or in histology. The microbiota also had a significant impact on the production of immunoglobulins. At day 28 after hatch, there were no IgA and only significantly decreased levels of IgM detectable in plasma of germ free chickens, whereas the mono-reconstitution with E. coli Nissle led to almost normal IgA and IgM concentrations. After 55 days of life, the plasma immunoglobulin levels of tetra-reconstituted birds were significantly higher than in germ free birds, but were still lower than in conventionally raised chickens. Thus, the diverse microbiota of conventional chickens was more efficient in inducing a humoral immune response, than just four bacteria in the long term. Additionally, the bacterial strain specific humoral immune response induced by probiotic E. coli Nissle, seemed to be stronger than the response caused by Enterococcus faecium. This study illustrates the importance of early gut colonization with an adequate microflora for the development of the intestinal immune system in chickens. The achieved knowledge can help to identify a set of natural microorganisms, which could be applied to hatchlings under production conditions to support timely development of a fully functional immune system. This would represent a safe and effective method, as an alternative to antibiotic treatments, to contribute to the improvement of animal and public health in the long run

Unsteady flow phenomena in turbine shroud cavities

This paper presents those flow parameters at which coherent structures appear in the blade tip cavities of shrouded turbine blades. To the authors’ knowledge, this is reported for the first time in the open literature. The unsteady flow in a shroud cavity is analysed based on experimental data recorded in a labyrinth seal test rig. The unsteady static wall pressure in the shroud cavity inlet and outlet is measured using time-resolving pressure sensors. Sensors are located at staggered circumferential positions to allow cross-correlation between signals. The unsteady pressure signals are reduced using Fourier analysis and cross-correlation in combination with digital filters. Based on the data, a theory is formulated explaining the phenomena reflected in the measurements. The results suggest that pressure fluctuations with distinct numbers of nodes are rotating in the shroud cavity outlet. Moreover, modes with different node numbers appear to be super-imposed, rotating at a common speed in circumferential direction. The pressure fluctuations are not found at all operating points. Further analysis indicates that the pressure fluctuations are present at operating points matching distinct parameters correlating with the cavity flow coefficient. Unsteady RANS simulations predict similar flow structures for the design operating point of the test rig

How to understand and teach upcycling in the context of the circular economy: Literature review and first phase of Delphi

Transitioning from a linear economy to a circular economy (CE) requires changes in education at all levels, especially in higher education. The changes in education for the transformation towards CE in both formal and informal settings will eventually inform, inspire, and affect professional practices in industries in a positive way. Aligned with CE, a promising umbrella concept and practice called ‘upcycling’ is emerging. The concepts and practices of CE and upcycling overlap depending on the diverse definitions of the terms provided by academics and practitioners in various disciplines and sectors in different parts of the world. This has caused some confusions and misunderstanding by some academics and professionals. For teachers and training providers that aim to teach students and professionals about sustainable production and consumption including upcycling and CE, it is beneficial to distinguish between these two concepts. Understanding the interrelationships between them in theory and practice is important to provide researchers and practitioners with a clear guidance and recommendations. This study aimed to explore how we should understand and teach upcycling in the context of CE utilising a Delphi method. This short paper presents the literature review and preliminary analysis results based on the first phase of Delphi: definitions of upcycling and CE, comparisons between upcycling and CE, upcycling as part of CE (or interrelationships between them), and effective ways to communicate the aforementioned contents

Human amniotic fluid contaminants alter thyroid hormone signalling and early brain development in Xenopus embryos.

Thyroid hormones are essential for normal brain development in vertebrates. In humans, abnormal maternal thyroid hormone levels during early pregnancy are associated with decreased offspring IQ and modified brain structure. As numerous environmental chemicals disrupt thyroid hormone signalling, we questioned whether exposure to ubiquitous chemicals affects thyroid hormone responses during early neurogenesis. We established a mixture of 15 common chemicals at concentrations reported in human amniotic fluid. An in vivo larval reporter (GFP) assay served to determine integrated thyroid hormone transcriptional responses. Dose-dependent effects of short-term (72 h) exposure to single chemicals and the mixture were found. qPCR on dissected brains showed significant changes in thyroid hormone-related genes including receptors, deiodinases and neural differentiation markers. Further, exposure to mixture also modified neural proliferation as well as neuron and oligodendrocyte size. Finally, exposed tadpoles showed behavioural responses with dose-dependent reductions in mobility. In conclusion, exposure to a mixture of ubiquitous chemicals at concentrations found in human amniotic fluid affect thyroid hormone-dependent transcription, gene expression, brain development and behaviour in early embryogenesis. As thyroid hormone signalling is strongly conserved across vertebrates the results suggest that ubiquitous chemical mixtures could be exerting adverse effects on foetal human brain development

Factors Affecting European Farmers’Participation in Biodiversity Policies

This article reports the major findings from an interdisciplinary research project that synthesises key insights into farmers’ willingness and ability to co-operate with biodiversity policies. The results of the study are based on an assessment of about 160 publications and research reports from six EU member states and from international comparative research.We developed a conceptual framework to systematically review the existent literature relevant for our purposes. This framework provides a common structure for analysing farmers’ perspectives regarding the introduction into farming practices of measures relevant to biodiversity. The analysis is coupled and contrasted with a survey of experts. The results presented above suggest that it is important to view support for practices oriented towards biodiversity protection not in a static sense – as a situation determined by one or several influencing factors – but rather as a process marked by interaction. Financial compensation and incentives function as a necessary, though clearly not sufficient condition in this process