Erzeugung organischer Halbleiter-Nanostrukturen durch Festphasenbenetzung

Die vorliegende Arbeit behandelt Fragen aus dem interdisziplinären Gebiet der Nanowissenschaften durch Untersuchungen mittels Rastertunnelmikroskopie und Computerchemie. Sie steht im Kontext der Entwicklung nanotechnologischer Herstellungsverfahren, die sich auf die "bottom-up"- Fertigungsstrategie beziehen. Diese Strategie verfolgt das Ziel, aus einzelnen elementaren Bausteinen (z.B. Molekülen) grössere funktionelle Strukturen und Systeme kontrolliert zusammenzusetzen. Kern dieser Arbeit ist die Vorstellung eines neuartigen Strukturbildungsprozesses auf molekularer Ebene und die Erschliessung dessen Potentials. Für diesen Prozess wird der Begriff "supramolekulare Festphasenbenetzung" vorgeschlagen. Damit wird ausgedrückt, dass die Ergebnisse als eine neue Bedingung für supramolekulare, spontane Strukturbildung (engl. self-assembly) interpretiert werden, die bei Raumtemperatur an der Grenze zwischen zwei festen Phasen stattfindet. Das vorgestellte Modell beschreibt diesen Prozess durch Nanokristalle, die – in einer Matrix suspendiert – bei Kontakt mit einer Kristalloberfläche ein Verhalten zeigen, das trotz vorhandener Festkörpereigenschaften (kristalline Ordnung) dem Verhalten flüssiger Tropfen bei der Benetzung von Oberflächen verwandt ist. Darauf aufbauend wird das technologische Potential des neuen Prozesses erschlossen: 1. Adsorbatstrukturen von einer Reihe organischer Halbleiter werden erstmals beschrieben. Damit wird zudem gezeigt, dass sich durch supramolekulare Festphasenbenetzung unlösliche Halbleitermoleküle sehr einfach und unter Umgebungsbedingungen geordnet adsorbieren lassen – ein Ergebnis, das sonst nur mit grossen Aufwand (z.B. Molekularstrahlepitaxie im Vakuum) möglich wäre. 2. Ein Erklärungsmodell wird entwickelt, mit dem sich die bislang unverstandene Möglichkeit molekularer Datenspeicherung mittels PTCDA- Moleküle theoretisch erklären und auf weitere, unter (1) vorgestellte Moleküle erweitern lässt. 3. Die Entwicklung eines Nanofabrikationskonzeptes wird vorgestellt, das eine lokale Kontrolle des Wachstums von Nanostrukturen ermöglicht. Der Vorteil gegenüber einer klassischen, Molekül für Molekül durchgeführten Nanostrukturierung liegt darin, dass durch die Spitze eines Rastertunnelmikroskops allein die Information über Wachstumsrichtungen in das System lokal einzubringen ist, die eigentliche Bildung der Strukturen jedoch durch selbständig ablaufende und somit qualitativ und zeitlich hoche¢ziente Wachstumsprozesse stattfindet ("geführtes Wachstum"). Damit lässt sich die bisherige Beschränkung von self-assembly auf streng periodische Strukturen durchbrechen und die vordefinierte Bildung komplexer Strukturen erreichen. 4. Ein Verfahren wird vorgestellt, das eine lokale Adsorption von Molekülen zu geordneten Schichten innerhalb einer Lage fremder Moleküle erlaubt und somit den Aufbau heterogener Adsorbatschichten ermöglicht

The Quantum Mitochondrion and Optimal Health

A sufficiently complex set of molecules, if subject to perturbation, will self-organise and show emergent behaviour. If such a system can take on information it will become subject to natural selection. This could explain how self-replicating molecules evolved into life and how intelligence arose. A pivotal step in this evolutionary process was of course the emergence of the eukaryote and the advent of the mitochondrion, which both enhanced energy production per cell and increased the ability to process, store and utilise information. Recent research suggest that from its inception life embraced quantum effects such as “tunnelling” and “coherence” while competition and stressful conditions provided a constant driver for natural selection. We believe that the biphasic adaptive response to stress described by hormesis – a process that captures information to enable adaptability, is central to this whole process. Critically, hormesis could improve mitochondrial quantum efficiency, improving the ATP/ROS ratio, while inflammation, which is tightly associated with the aging process, might do the opposite. This all suggests that to achieve optimal health and healthy ageing, one has to sufficiently stress the system to ensure peak mitochondrial function, which itself could reflect selection of optimum efficiency at the quantum level

MRI Study of Minor Physical Anomaly in Childhood Autism Implicates Aberrant Neurodevelopment in Infancy

Background: MPAs (minor physical anomalies) frequently occur in neurodevelopmental disorders because both face and brain are derived from neuroectoderm in the first trimester. Conventionally, MPAs are measured by evaluation of external appearance. Using MRI can help overcome inherent observer bias, facilitate multi-centre data acquisition, and explore how MPAs relate to brain dysmorphology in the same individual. Optical MPAs exhibit a tightly synchronized trajectory through fetal, postnatal and adult life. As head size enlarges with age, inter-orbital distance increases, and is mostly completed before age 3 years. We hypothesized that optical MPAs might afford a retrospective 'window' to early neurodevelopment; specifically, inter-orbital distance increase may represent a biomarker for early brain dysmaturation in autism. Methods: We recruited 91 children aged 7-16; 36 with an autism spectrum disorder and 55 age- and gender-matched typically developing controls. All children had normal IQ. Inter-orbital distance was measured on T1-weighted MRI scans. This value was entered into a voxel-by-voxel linear regression analysis with grey matter segmented from a bimodal MRI data-set. Age and total brain tissue volume were entered as covariates. Results: Intra-class coefficient for measurement of the inter-orbital distance was 0.95. Inter-orbital distance was significantly increased in the autism group (p = 0.03, 2-tailed). The autism group showed a significant relationship between inter-orbital distance grey matter volume of bilateral amygdalae extending to the unci and inferior temporal poles. Conclusions: Greater inter-orbital distance in the autism group compared with healthy controls is consistent with infant head size expansion in autism. Inter-orbital distance positively correlated with volume of medial temporal lobe structures, suggesting a link to "social brain" dysmorphology in the autism group. We suggest these data support the role of optical MPAs as a "fossil record" of early aberrant neurodevelopment, and potential biomarker for brain dysmaturation in autism. © 2011 Cheung et al.published_or_final_versio

Omics-based molecular techniques in oral pathology centred cancer: Prospect and challenges in Africa

: The completion of the human genome project and the accomplished milestones in the human proteome project; as well as the progress made so far in computational bioinformatics and “big data” processing have contributed immensely to individualized/personalized medicine in the developed world.At the dawn of precision medicine, various omics-based therapies and bioengineering can now be applied accurately for the diagnosis, prognosis, treatment, and risk stratifcation of cancer in a manner that was hitherto not thought possible. The widespread introduction of genomics and other omics-based approaches into the postgraduate training curriculum of diverse medical and dental specialties, including pathology has improved the profciency of practitioners in the use of novel molecular signatures in patient management. In addition, intricate details about disease disparity among diferent human populations are beginning to emerge. This would facilitate the use of tailor-made novel theranostic methods based on emerging molecular evidences