Influence of HiPIMS pulse widths on the deposition behaviour and properties of CuAgZr compositionally graded films

In this work, the influence of different pulse widths (25, 50 and 100 μs) during high power impulse magnetron sputtering (HiPIMS) of copper, silver and zirconium was investigated in terms of plasma properties and properties of combinatorial composition gradient CuAgZr film libraries. In situ plasma diagnostics via optical emission spectroscopy (OES), time-of-flight mass spectrometry (TOFMS), and modified quartz crystal microbalance (m-QCM), followed by film ex situ X-ray diffraction (XRD) and scanning electron microscopy (SEM) investigations allowed to determine the effect of deposition parameters on the thin films' microstructural changes. Changing the pulse width, while keeping the duty cycle constant, modified the discharge composition in the target region and the ionised fraction of the sputtered species in the substrate region. The maximum Cu ionised fraction (19 %) was found for 50 μs, resulting in compact and smooth morphology for Cu-rich films, whereas short 25 μs pulses provided porous columnar films with rough surfaces, as the result from Ar+ bombardment. For Ag-rich films, Ag segregation allowed the deposition of dense layers, regardless of the used pulse width. Furthermore, low Ag (<10 at.%) CuAgZr films produced via HiPIMS and direct-current magnetron sputtering (DCMS) were compared in terms of structural and mechanical property changes as a function of Zr contents. For the studied chemical composition range, a linear relationship between Zr content, XRD phase shift and mechanical properties was observed for HiPIMS films, in contrast to DCMS's more abrupt transitions. An increase in hardness and elastic modulus (up to 44 % and 22 %, respectively) was found for the HiPIMS films compared to DCMS ones. The obtained results highlight HiPIMS's flexibility in providing a wide range of tailoring possibilities to meet specific application requirements, such as crystalline microstructure, density and associated mechanical properties

Nostocyclopeptides as new inhibitors of 20s proteasome.

Nostocyclopeptides (Ncps) are a small class of bioactive nonribosomal peptides produced solely by cyanobacteria of the genus Nostoc. In the current work, six Ncps were isolated from Nostoc edaphicum strain CCNP1411. The bioactivity of these compounds was tested in vitro against 20S proteasome, a proteolytic complex that plays an important role in maintaining cellular proteostasis. Dysfunction of the complex leads to many pathological disorders. The assays indicated selective activity of specific Ncp variants. For two linear peptide aldehydes, Ncp-A2-L and Ncp-E2-L, the inhibitory effects on chymotrypsin-like activity were revealed, while the cyclic variant, Ncp-A2, inactivated the trypsin-like site of this enzymatic complex. The aldehyde group was confirmed to be an important element of the chymotrypsin-like activity inhibitors. The nostocyclopeptides, as novel inhibitors of 20S proteasome, increased the number of natural products that can be considered potential regulators of cellular processes

From pulsed-DCMS and HiPIMS to microwave plasma-assisted sputtering: Their influence on the properties of diamond-like carbon films

The fabrication of high-hardness non-hydrogenated diamond-like carbon (DLC) via standard magnetron sputtering (MS) is often hindered by the low sputtering yields and ionisation rates of carbon, therefore investigations into pulsed alternatives of MS, else sputtered species post-ionisation methods, are of particular interest. This work focuses on investigating the influence of pulsed-direct current MS (pDCMS), high power impulse magnetron sputtering (HiPIMS) and their microwave plasma-assisted (MA-pDCMS, MA-HiPIMS) variants on the properties of the fabricated DLC films. Two setups were used for the pDCMS- and HiPIMS-based methods, respectively. The films were characterised using Raman spectroscopy, nanoindentation, X-ray reflectometry and scanning electron microscopy, where the pDCMS-produced films were additionally characterised by film-stress measurements. Moreover, in situ time-resolved Langmuir probe plasma analysis was performed under HiPIMS and MA-HiPIMS conditions to analyse the influence of the magnetron and microwave plasmas on one another. For both DCMS- and HiPIMS-based procedures, it was found that the addition of microwave plasma did not facilitate attaining hardnesses beyond 30 GPa, however, it did enable modifying the morphology of the films. Furthermore, this study shows the potential of synchronised sputtering with substrate biasing, as well as the importance of microwave plasma source positioning in relation to the substrate

Deposition and characterisation of c-axis oriented AlScN thin films via microwave plasma-assisted reactive HiPIMS

In this work, we demonstrate that highly oriented c-axis aluminium scandium nitride (AlScN) piezoelectric thin films can be deposited via microwave plasma-assisted reactive high power impulse magnetron sputtering (MAR-HiPIMS), without the necessity of substrate heating. A combination of in situ plasma diagnostics, i.e. time-of-flight mass spectrometry (ToF-MS), modified quartz crystal microbalance (m-QCM), and magnetic field measurements allowed to optimise the deposition conditions, in turn maximising the nitrogen supply and ionic flux at the substrate region, while maintaining stable discharge conditions. The AlScN thin films synthesised in this study were deposited as chemically gradient coatings with varying levels of scandium doping, and were characterised using scanning electron microscopy (SEM), energy-dispersive X-ray spectroscopy (EDX), and X-ray diffraction (XRD). Obtaining highly textured films was made possible with the addition of microwave plasma to the optimised HiPIMS discharge, where the wurtzite AlScN films (with up to 20 at. % Sc) exhibited a stronger texture in the (0002) orientation compared to films prepared without microwave plasma. Additionally, the use of a microwave plasma led to a significant decrease in oxygen content in the films and increase in nitrogen content, ensuring stoichiometric compositions. Based on the results mentioned above, it is expected that the AlScN thin films fabricated via MAR-HiPIMS would exhibit a strong piezoelectric response

Cyanopeptolins with trypsin and chymotrypsin inhibitory activity from the cyanobacterium nostoc edaphicum CCNP1411.

Cyanopeptolins (CPs) are one of the most frequently occurring cyanobacterial peptides, many of which are inhibitors of serine proteases. Some CP variants are also acutely toxic to aquatic organisms, especially small crustaceans. In this study, thirteen CPs, including twelve new variants, were detected in the cyanobacterium Nostoc edaphicum CCNP1411 isolated from the Gulf of Gdańsk (southern Baltic Sea). Structural elucidation was performed by tandem mass spectrometry with verification by NMR for CP962 and CP985. Trypsin and chymotrypsin inhibition assays confirmed the significance of the residue adjacent to 3-amino-6-hydroxy-2-piperidone (Ahp) for the activity of the peptides. Arginine-containing CPs (CPs-Arg2) inhibited trypsin at low IC50 values (0.24–0.26 µM) and showed mild activity against chymotrypsin (IC50 3.1–3.8 µM), while tyrosine-containing CPs (CPs-Tyr2) were selectively and potently active against chymotrypsin (IC50 0.26 µM). No degradation of the peptides was observed during the enzyme assays. Neither of the CPs were active against thrombin, elastase or protein phosphatase 1. Two CPs (CP962 and CP985) had no cytotoxic effects on MCF-7 breast cancer cells. Strong and selective activity of the new cyanopeptolin variants makes them potential candidates for the development of drugs against metabolic disorders and other diseases

Sensorimotor Analysis of Oxaliplatin Treated Rats

There is currently no direct evidence that chemotherapy induced peripheral neuropathy (CIPN) necessarily explains the sensorimotor deficits seen in 90% patients treated with oxaliplatin (OX). Some patients develop sensory symptoms without CIPN. Our laboratory reported abnormal signaling from IA afferents in OX treated rats with no evidence of neuropathy. We hypothesized that in the absence of CIPN, the behavioral disability is associated with impaired sensory encoding in OX treated rats. The purpose of this study was to investigate the sensorimotor abilities of OX treated rats. The battery of behavioral tests was designed to address proprioception and sensorimotor integration. In the absence of CIPN, few OX rats revealed signs of decreased performance, as compared to controls. In conclusion, this study reproduced some of the results seen in the clinical studies and established a rat model, which can be used in further investigation of chronic sensorimotor symptoms of OX

Analysis of coiled coil domain containing 33 protein (CCDC33) and determination of infertility causes in mutant mouse line with the deletion of six germ cell-specific genes

Zusammenfassung Da die meisten Fälle männlicher Unfruchtbarkeit immer noch idiopatisch bleiben, könnte eine Untersuchung der Mechanismen, in denen Gene der Spermatogenese-Kontrolle involviert sind, helfen, die Gründe besser zu verstehen. Diese Arbeit besteht aus zwei Teilen die zwei verschiedene Aspekte humaner Fertilitätsforschung betreffen. Das erste Projekt betrifft die Analyse des coiled coil domain containing 33 (CCDC33) Proteins und seiner Rolle als peroxisomal testis specific 1 (PXT1) Interaktionspartner. Im zweite Projekt haben wir die Ursache männlicher Unfruchtbarkeit in Mäusen mit multiplen knockouts bestimmt und den Phänotyp anlaysiert. Folgende Gene wurden ausgeknocked: Tnp2, Hist1h1t, Theg, Acr, Creb3l4 and Tex22. Im ersten Teil dieser Arbeit wurden Domänen, die bei der CCDC33 und PXT1-Interaktion beteilgt sind, identifiziert. Die Interaktion dieser beiden Proteine wurde duch Kaczmarek identifiziert (Kaczmarek, 2009). Wir zeigten, dass nicht die coiled coil Domänen für die Interaktion mit PXT1 verantwortlich sind, sondern eine Aminosäuresequenz welche der Sequenz in Leucin-reichen Domänen ähnlich ist. Durch induzierte Mutagenese in der PXT1-Sequenz haben wir Aminosäuresequenzen identifiziert, die für die Interaktion von PXT1 und CCDC33 bedeutend sind. PXT1 ist ein erstes peroxisomales Protein das eine funktionale BH3-ähnliche Domäne enthält, die dafür bekannt ist Apoptose zu induzieren. Aufgrund von Experimenten mit Co-transfizieretn HeLa Zellen konnten wir eine Co-Lokalisation von CCDC33 und PXT1 im Zytoplasma nachweisen. Zudem zeigten Zellen mit Co-Lokalisation beider Proteine eine Reduktion der Apoptoserate im Vergleich zu Zellen die nur mit dem PXT1-Konstrukt transfiziert waren. Dieser Befund könnte suggerieren, dass die physikalische Bindung beider Proteine die PXT1-induzierte Apoptose verhindert. Durch Western Blot und immunhistochemische Experimente konnten wir zeigen, dass das CCDC33 Protein in den Hoden während der Spermatogenese ab dem Spermatocyten- Stadium lokalisiert ist. Sowohl die Interaktion von CCDC33 und PXT1 als auch das Expressionsmuster beider Gene implizieren, dass Ccdc33 in der Kontrolle der Spermatogenese involiert sein könnte. Wir postulieren, dass CCDC33 ein neues peroxisomales Protein sein könnte, welches Apoptose während der Spermatogenes reguliert. Jedoch sind weitere Untersuchungen, u.a. die Analyse von CCDC33 knockout Maus-Modellen, nötig, um feststellen zu können ob Ccdc33 für die männliche Fertilität essentiell ist. Im zweiten Teil dieser Arbeit wird die Analyse von knockout Mäuselinien, in denen 6 keimzellspezifische Gene funktionsunfähig gemacht wurden, beschrieben. In ca. 20% der Mäuse wurde Unfruchtbarkeit festgestellt. In beiden, männlichen fruchtbaren und unfruchtbaren 6xKO Mäusen, ist die Zahl an Spermatozoa mit abnormalen Kopf erhöht und Sperma-Motilität reduziert. Nach Kreuzung von weiblichen wildtyp Mäusen mit männlichen 6xKO Tieren, benötigte das Sperma bemerkenswert längere Zeit um die Oocyte zu befreuchten as im Vergleich zu WT Sperma. Die Unterschiede im Phänotyp der 6xKO Mäuse sind sowohl dem genetischen Hintergrund als auch der Inaktivierung der sechs keimzellspezifischen Gene zuzuschreiben. Um genauer zu untersuchen welche Gene bei der Unfruchhtbarkeit der 6xKO Mäuse involviert sein könnten haben wir ein Transkriptom Assay durchgeführt und die Genexpression in den Hoden von 5xKO Tieren, die fertil waren, mit der in 6xKO Mäusen, die infertil waren, verglichen. Wir haben ein neues Gen, 4933400A11Rik, identifiziert und charakterisiert, welches für die Unfruchtbarkeit männlicher 6xKO Mäuse verantwortlich sein könnte. In WT Mäusen ist 4933400A11Rik in den Keimzellen exprimiert. 4933400A11Rik mRNA wurde ab Tag 16 post partum, wenn primäre Spermatozyten produziert werden, bis zu den ausgewachsenen Spermien detektiert. Es ist jedoch nicht klar, ob die mRNA die in den Spermien entdeckt wurde ein Ergebniss der Expression von 4933400A11Rik sind, oder ob es sich dabei um restliche Moleküle handelt welche während der Spermatogenese nicht abgebaut wurden. 4933400A11RIK weist Sequenzähnlichkeiten zur Aktinfilament capping Proteinfamile auf. Wir zeigten, dass 4933400A11RIK mit F-Aktin capping Protein Untereinheit alpha-1 colokalisiert. Proteine dieser Familie sind bekannt dafür das Wachstum des Zytoskeletts durch Regulation der Aktinfilament-Reorganisation zu kontrollieren. Deregulation der Aktinzytoskelett-Reorganisation in Keimzellen könnte die zugrundeliegende Ursache der männlichen Unfruchtbarkeit in 6x KO Mäusen sein, denn 4933400A11Rik wird in den Hoden fertiler 6xKO Mäuse, aber nicht in den Hoden infertiler 6xKO Mäuse exprimiert. Um die Frage eindeutig zu beantworten, ob das Gen 4933400A11Rik die Fertilität beeinflusst, sollten 4933400A11Rik knockout Mäuse generiert und analysiert werden. Das ´Rescue-Experiment´ könnte ebenso die Involvierung dieses Gens bei männlichen Fertilität bestätigen. Zusammenfassend präsentiert diese Arbeit interessante Erkenntnisse über die potentielle Funktion von CCDC33 bei der Regulation der Spermatogenese. Außerdem zeigen wir kumulierte Effekte von 6 keimzellspezifischen Genen und einem neuen Gen, 4933400A11Rik, welches für die weitere Forschung männlicher Unfruchtbarkeit interessant sein könnte