Anonymization Techniques for Privacy-preserving Process Mining

Process Mining ermöglicht die Analyse von Event Logs. Jede Aktivität ist durch ein Event in einem Trace recorded, welcher jeweils einer Prozessinstanz entspricht. Traces können sensible Daten, z.B. über Patienten enthalten. Diese Dissertation adressiert Datenschutzrisiken für Trace Daten und Process Mining. Durch eine empirische Studie zum Re-Identifikations Risiko in öffentlichen Event Logs wird die hohe Gefahr aufgezeigt, aber auch weitere Risiken sind von Bedeutung. Anonymisierung ist entscheidend um Risiken zu adressieren, aber schwierig weil gleichzeitig die Verhaltensaspekte des Event Logs erhalten werden sollen. Dies führt zu einem Privacy-Utility-Trade-Off. Dieser wird durch neue Algorithmen wie SaCoFa und SaPa angegangen, die Differential Privacy garantieren und gleichzeitig Utility erhalten. PRIPEL ergänzt die anonymiserten Control-flows um Kontextinformationen und ermöglich so die Veröffentlichung von vollständigen, geschützten Logs. Mit PRETSA wird eine Algorithmenfamilie vorgestellt, die k-anonymity garantiert. Dafür werden privacy-verletztende Traces miteinander vereint, mit dem Ziel ein möglichst syntaktisch ähnliches Log zu erzeugen. Durch Experimente kann eine bessere Utility-Erhaltung gegenüber existierenden Lösungen aufgezeigt werden.Process mining analyzes business processes using event logs. Each activity execution is recorded as an event in a trace, representing a process instance's behavior. Traces often hold sensitive info like patient data. This thesis addresses privacy concerns arising from trace data and process mining. A re-identification risk study on public event logs reveals high risk, but other threats exist. Anonymization is vital to address these issues, yet challenging due to preserving behavioral aspects for analysis, leading to a privacy-utility trade-off. New algorithms, SaCoFa and SaPa, are introduced for trace anonymization using noise for differential privacy while maintaining utility. PRIPEL supplements anonymized control flows with trace contextual info for complete protected logs. For k-anonymity, the PRETSA algorithm family merges privacy-violating traces based on a prefix representation of the event log, maintaining syntactic similarity. Empirical evaluations demonstrate utility improvements over existing techniques

Detection, spectroscopy and state preparation of a single praseodymium ion in a crystal

Solid-state emitters with atom-like optical and magnetic transitions are highly desirable for efficient and scalable quantum state engineering and information processing. Quantum dots, color centers and impurities embedded in inorganic hosts have attracted a great deal of attention in this context, but influences from the matrix continue to pose challenges on the degree of attainable coherence in each system. We report on a new solid-state platform based on the optical detection of single praseodymium ions via 4f intrashell transitions, which are well shielded from their surroundings. By combining cryogenic high-resolution laser spectroscopy with fluorescence microscopy, we were able to spectrally select and spatially resolve individual ions. In addition to elaborating on the essential experimental steps for achieving this long-sought goal, we demonstrate state preparation and read out of the three ground-state hyperfine levels, which are known to have lifetimes of the order of hundred seconds

Untersuchungen zur Rolle von Cytochrom P450-Enzymen in der Biosynthese von Aryltetralin-Lignanen in Zellkulturen von Linum spec.

Lignane sind phenolische Verbindungen des pflanzliche Sekundärstoffwechsels, die sich von der Aminosäure Phenylalanin ableiten, über das Pflanzenreich weit verbreitet sind und die vielfältige pharmazeutisch-medizinische Bedeutungen haben können. Podophyllotoxin (PTOX), ein Aryltetralin-Lignan, ist stark cytotoxisch und dient u.a. als Ausgangs-substanz der halbsynthetischen Glycoside Etoposid und Teniposid, die als Chemotherapeutika eingesetzt werden. Wildsammlungen von Podophyllum spec. stellen momentan die hauptsächliche Bezugsquelle für Podophyllotoxin dar. Außerdem konnten Aryltetralin-Lignane auch in einigen Leinarten (Linum spec.) nachgewiesen werden. In der vorliegenden Arbeit werden Untersuchungen zur Biosynthese von Lignanen wie PTOX oder 6-Methoxypodophyllotoxin (MPTOX) in Suspensionskulturen von Linum album, L. flavum und L. nodiflorum beschrieben. Ein besonderer Schwerpunkt der Arbeit liegt auf der Rolle beschriebener oder vermuteter Cytochrom P450-abhängiger Oxygenasen, einer Enzymklasse, die viele oxidative Reaktionen im pflanzlichen Sekundärstoffwechsel katalysiert. Biotransformationsversuche in L. nodiflorum deuten darauf hin, dass der Umsatz von Desoxypodophyllotoxin (DOP) zu PTOX durch eine DOP7H Cytochrom P450-abhängig sein könnte, da er durch den spezifischen Inhibitor Tetcyclacis gehemmt wird. In Mikrosomen-präparationen aus Linum nodiflorum war keine DOP7H-Aktivität nachweisbar. Die kürzlich in L. flavum beschriebene Desoxypodophyllotoxin 6-Hydroxylase (DOP6H), die den Umsatz von DOP zu -Peltatin katalysiert, konnte in Zellkulturen von L. nodiflorum nachgewiesen und in zellfreien Extrakten charakterisiert werden. Ihre höchste Aktivität weist die DOP6H aus L. nodiflorum bei pH 7,4 und etwa 35 °C auf. Die hemmende Wirkung verschiedener Cytochrom P450-spezifischer Inhibitoren, wie Cytochrom c oder Tetcyclacis wurde gezeigt. Außerdem konnten hemmende Effekte des Substratanalogons 4’-Demethyl-DOP, sowie divalenter Kationen, insbesondere Mn2+ festgestellt werden. Als Km-Werte für das Substrat Desoxypodophyllotoxin (DOP) und das Cosubstrat NADPH wurden 8,3 µM und 47 µM ermittelt. Die Bedeutung des alternativen Cosubstrats NADH wurde untersucht, wobei kein synergistischer (überadditiver) Effekt festgestellt werden konnte, wie er von vielen tierischen und humanen Cytochrom P450-Systemen bekannt ist. Die geringe Enzymaktivität mit NADH verweist auf eine mögliche Beteiligung von Cytochrom b5 an der Elektronen-transport-kette zur DOP6H in vitro. Außerdem werden Ansätze zur biotechnologischen Verwendbarkeit der DOP6H, wie die Verwendung von Zn/Co(III)-Sepulchrat als alternative Elektronendonatoren anstelle von NADPH und eine Aufreinigungsstrategie über eine Affinitäts-chromato-graphie mit Hilfe des Substratanalogons 4’-Demethyl-DOP diskutiert. Yatein gilt als mögliche direkte Vorstufe von DOP in der Lignan-Biosynthese. Ein Umsatz von Yatein zu DOP, wie in Podophyllum spec. beschrieben, konnte in den untersuchten Zellkulturen nicht nachgewiesen werden. Dies kann als Hinweis darauf gewertet werden, dass die Biosynthesewege in den Gattungen Linum und Podophyllum unterschiedlich verlaufen könnten. Die mögliche Bedeutung von Yatein wird diskutiert. Zusätzlich wurde damit begonnen NADPH:Cytochrom P450-Reduktasen (CPR) aus den genannten Zellkulturen zu klonieren. Für den Ablauf Cytochrom P450-abhängiger Reaktionen sind diese Reduktasen als Elektronendonatoren notwendig. Durch RT-PCR konnten mit Hilfe genspezifischer Primer Teilklone für CPRs aus L. album, L. flavum und L. nodiflorum isoliert werden. DOP scheint ein Verzweigungspunkt in der Lignan-Biosynthese zu sein, da es eine Vorstufe sowohl von PTOX als auch MPTOX ist. Das genauere Verständnis der enzymatischen Umsetzung von DOP ermöglicht eine Abschätzung des bio-techno-logischen Potentials der Lignan-Biosynthese in Zellkulturen von Linum spec

Hot punching of high-aspect-ratio 3D polymeric microstructures for drug delivery

Hot punching: a highly versatile method of fabricating high-aspect-ratio 3D microstructures for drug delivery with good replication fidelity and yield.</p