Collagen-iron oxide nanoparticle based ferrogel: Large reversible magnetostrains with potential for bioactuation

Smart materials such as stimuli responsive polymeric hydrogels offer unique possibilities for tissue engineering and regenerative medicine. As, however, most synthetic polymer systems and their degradation products lack complete biocompatibility and biodegradability, this study aims to synthesize a highly magnetic responsive hydrogel, based on the abundant natural biopolymer collagen. As the main component of vertebratal extracellular matrix, it reveals excellent biocompatibility. In combination with incorporated magnetic iron oxide nanoparticles, a novel smart nano-bio-ferrogel can be designed. While retaining its basic biophysical properties and interaction with living cells, this collagen-nanoparticle hydrogel can be compressed to 38% of its original size and recovers to 95% in suitable magnetic fields. Besides the phenomenology of this scenario, the underlying physical scenarios are also discussed within the framework of network models. The observed reversible peak strains as large as 150% open up possibilities for the fields of biomedical actuation, soft robotics and beyond. © 2020 The Author(s). Published by IOP Publishing Lt

Serotonin Antagonism Improves Platelet Inhibition in Clopidogrel Low-Responders after Coronary Stent Placement: An In Vitro Pilot Study

Increased residual platelet reactivity remains a burden for coronary artery disease (CAD) patients who received a coronary stent and do not respond sufficiently to treatment with acetylsalicylic acid and clopidogrel. We hypothesized that serotonin antagonism reduces high on-treatment platelet reactivity. Whole blood impedance aggregometry was performed with arachidonic acid (AA, 0.5 mM) and adenosine diphosphate (ADP, 6.5 µM) in addition to different concentrations of serotonin (1–100 µM) in whole blood from 42 CAD patients after coronary stent placement and 10 healthy subjects. Serotonin increased aggregation dose-dependently in CAD patients who responded to clopidogrel treatment: After activation with ADP, aggregation increased from 33.7±1.3% to 40.9±2.0% in the presence of 50 µM serotonin (p<0.05) and to 48.2±2.0% with 100 µM serotonin (p<0.001). The platelet serotonin receptor antagonist ketanserin decreased ADP-induced aggregation significantly in clopidogrel low-responders (from 59.9±3.1% to 37.4±3.5, p<0.01), but not in clopidogrel responders. These results were confirmed with light transmission aggregometry in platelet-rich plasma in a subset of patients. Serotonin hence increased residual platelet reactivity in patients who respond to clopidogrel after coronary stent placement. In clopidogrel low-responders, serotonin receptor antagonism improved platelet inhibition, almost reaching responder levels. This may justify further investigation of triple antiplatelet therapy with anti-serotonergic agents

TSPO acts as an immune resistance gene involved in the T cell mediated immune control of glioblastoma

Glioblastoma (GB) IDH-wildtype is the most malignant primary brain tumor. It is particularly resistant to current immunotherapies. Translocator protein 18 kDa (TSPO) is upregulated in GB and correlates with malignancy and poor prognosis, but also with increased immune infiltration. Here, we studied the role of TSPO in the regulation of immune resistance of human GB cells. The role of TSPO in tumor immune resistance was experimentally determined in primary brain tumor initiating cells (BTICs) and cell lines through genetic manipulation of TSPO expression and subsequent cocultures with antigen specific cytotoxic T cells and autologous tumor-infiltrating T cells. Death inducing intrinsic and extrinsic apoptotic pathways affected by TSPO were investigated. TSPO-regulated genes mediating apoptosis resistance in BTICs were identified through gene expression analysis and subsequent functional analyses. TSPO transcription in primary GB cells correlated with CD8+ T cell infiltration, cytotoxic activity of T cell infiltrate, expression of TNFR and IFNGR and with the activity of their downstream signalling pathways, as well as with the expression of TRAIL receptors. Coculture of BTICs with tumor reactive cytotoxic T cells or with T cell-derived factors induced TSPO up-regulation through T cell derived TNFα and IFNγ. Silencing of TSPO sensitized BTICs against T cell-mediated cytotoxicity. TSPO selectively protected BTICs against TRAIL-induced apoptosis by regulating apoptosis pathways. TSPO also regulated the expression of multiple genes associated with resistance against apoptosis. We conclude that TSPO expression in GB is induced through T cell-derived cytokines TNFα and IFNγ and that TSPO expression protects GB cells against cytotoxic T cell attack through TRAIL. Our data thereby provide an indication that therapeutic targeting of TSPO may be a suitable approach to sensitize GB to immune cell-mediated cytotoxicity by circumventing tumor intrinsic TRAIL resistance

Grundlagen für die Planung von ressourcenminimalen urbanen Strukturen

Was zunächst als provokante Frage an seinen Schützling gedacht war, entwickelte sich zu seinem wohl berühmtesten Zitat. Bereits in den 1960er Jahren fragte Richard Buckminster Fuller: „How much does your building weigh?“ In den vorangegangenen Nachkriegsjahren stellte der Leichtbau bzw. das leichte Bauen eine Notwendigkeit dar, die für den Bausektor von essentieller Bedeutung bei der Bewältigung der bevorstehenden Herausforderungen war. Mit Einzug des Wohlstands stieg der Ressourcen- und Rohstoffverbrauch global und vor allem in den Industrienationen deutlich an und erreicht nun durch einen gleichzeitigen immensen Anstieg der Weltbevölkerung jährlich neue Höchstpunkte. Ausgehend vom Jahr 2019, werden bis 2050 weltweit 2,46 Mrd. zusätzliche Menschen in den Städten leben. Für diese Fülle von neuen Stadtbewohnern müssen dort mit den vorhandenen, begrenzten Rohstoffen und Ressourcen Lebensräume geschaffen werden. Es stellt sich die Frage, wie für mehr Menschen mit weniger Material gebaut werden kann. Daher liegt der Fokus dieser Arbeit in der Erforschung von Grundlagen zur Planung von ressourcenminimalen urbanen Strukturen zu Wohnzwecken. Die Forschungsfragen, die sich daraus ergeben, lauten: a) Welche Parameter sind für eine ressourcenspezifische Betrachtung urbaner Strukturen relevant? b) Wie verändert sich in Abhängigkeit von der Bebauungsstruktur der Ressourcen- und Flächenverbrauch von Verkehrsanlagen und Gebäuden, bei einheitlicher baulicher Dichte? c) Wie verändern sich diese Ergebnisse bei veränderter baulicher Dichte? Dazu werden die Parameter Ressourcenverbrauch Gebäude, Ressourcenverbrauch Verkehrsanlagen, Flächenverbrauch, Bebaute Dichte, Gebäudetypologie und Bebauungsstruktur als relevant in Hinblick auf eine ressourcenbezogene Betrachtung identifiziert und auf einem 1 km² großen Betrachtungsfeld in Bezug zueinander gesetzt. Dafür werden drei urbane Dichten von 400, 4.000 und 20.000 Einwohnern pro Quadratkilometer durch fünf unterschiedliche Bebauungsweisen gebildet. Diese bestehen aus einer sortenreinen Bebauung durch Einfamilienhäuser, 4-geschossige Mehrfamilienhäuser, 6-geschossige Mehrfamilien-häuser, 20-geschossige Hochhäuser und 40-geschossige Hochhäuser. Eine Untersuchung von 15 daraus entstehenden Szenarien liefert zum einen Kenntnisse über die zu berücksichtigenden Variablen und deren Auswirkungen und gibt zum anderen Aufschluss darüber, welche Bebauungsstrukturen und Gebäudetypologien unter den hier gewählten Rahmenbedingungen am ressourcenschonendsten sind. Ziel ist es, Grundlagen und -kenntnisse dafür zu schaffen, dass Städteplaner und Architekten in die Lage versetzt werden, die ressourcenspezifischen Auswirkungen unterschiedlich gewählter Bebauungsstrukturen und städtebaulicher Dichten zu begreifen. Es zeigt sich, dass unabhängig von der Dichte, eine Bebauung durch 6-geschossige Mehrfamilienhäuser stets die ressourcenschonendste Bebauungsart darstellt. Obwohl Hochhäuser durch ihren geringen Grund- und Verkehrsflächenbedarf die Ressource Boden am wenigsten beanspruchen, fallen sie aufgrund ihrer schlechten Nutzungsflächeneffizienz und durch den erhöhten Materialverbrauch hinter die Mehrfamilienhausbebauung zurück

Using influence matrices as a design and analysis tool for adaptive truss and beam structures

Due to the already high and still increasing resource consumption of the building industry, the imminent scarcity of certain building materials and the occurring climate change, new resource- and emission-efficient building technologies need to be developed. This need for new technologies is further amplified by the continuing growth of the human population. One possible solution proposed by researchers at the University of Stuttgart, and which is currently further examined in the context of the Collaborative Research Centre (SFB) 1244 Adaptive Skins and Structures for the Built Environment of Tomorrow is that of adaptivity. The integration of sensors, actuators, and a control unit enables structures to react specifically to external loads, when needed (e.g., in the case of high but rare loads). For example, adaptivity in load-bearing structures allows for a reduction of deflections or a homogenization of stresses. This in its turn allows for ultra-lightweight structures with significantly reduced material consumption and emissions. To reach ultra-lightweight structures, i.e., adaptive load-bearing structures, two key questions need to be answered. First, the question of optimal actuator placement and, second, which type of typology (truss, frame, etc.) is most effective. One approach for finding the optimal configuration is that of the so-called influence matrices. Influence matrices, as introduced in this paper, are a type of sensitivity matrix, which describe how and to which extend various properties of a given load-bearing structure can be influenced by different types of actuation principles. The method of influence matrices is exemplified by a series of studies on different configurations of a truss structure

Sakramentale Repräsentation : Substanz, Zeichen und Präsenz in der Frühen Neuzeit

Dieser Band führt das Modell der 'Sakramentalen Repräsentation' ein als Werkzeug zur Beschreibung und Untersuchung frühneuzeitlicher Phänomene der Übertragung von sakramentalen Geltungs- und Bedeutungsmustern auf allgemeine kulturelle Phänomene. 'Sakramentale Repräsentation' meint dabei weder die Repräsentation sakramentaler Rituale oder Gegenstände, noch impliziert sie eine bestimmte Definition des Sakraments, etwa in Absetzung von 'sakramentaler Präsenz'. Vielmehr fragen wir, wie in Repräsentationen, Bedeutungsstiftungen und Deutungen der Vormoderne sakramentale Muster herangezogen werden, um einer Sache Geltung, Legitimation, Durchsetzungskraft oder auch so etwas wie poetische oder bildliche Wirksamkeit zu verschaffen.Enthält: Sakramentale Repräsentation als Modell und Figur / Daniel Weidner Ein Beispielfall nach der Reformation: Sakrament, Rhetorik und Repräsentation bei Theodore de Bèze / Daniel Weidner Blut und Farbe: Sakramentale Dimensionen der frühneuzeitlichen Bild- und Kunsttheorie / Heike Schlie Der Körper des Wortes: Sakrament und Poetik in der geistlichen Lyrik / Daniel Weidner Der Vollzug durch das Bild: Vertrag und Eid als Sakrament / Heike Schlie Testament und Siegel: Sakramentsrhetorik und Sozialsemantik / Stefanie Ertz Aufführung des Wortes: Theater und Sakrament / Daniel Weidner Das Sakramentale am emblematischen Vollzug / Stefan Manns Bilder am Altar: Konstante und Umdeutung der Sakramentalen Mitte / Heike Schlie Die Oberflächen der Substanz: Descartes, Leibniz und die Eucharistie / Stefanie Ertz Die Linguistik der Präsenz: Port-Royal oder das sakramentale Zeichen in den Umbrüchen der neuzeitlichen Epistemologie / Stefanie Ertz Das Nachleben Sakramentaler Repräsentation / Heike Schlie und Daniel Weidne