Immobilisierung von Bakterien in Hydrogelen und chemische Weiterverarbeitung zu wasserstabilen lebenden Biohybridsystemen

Im Rahmen dieser Dissertationsschrift und der ihr zugrunde liegenden Untersuchungen wurden erfolgreich neue Methoden der Verarbeitung und Anwendungen von lebenden Kompositen auf Basis von Polymeren und Bakterien erforscht. Die Retention der Freisetzung von immobilisierten M. luteus aus PVA-Partikeln bei Kontakt mit wässrigen Lösungen und auf nährstoffhaltigen Agarplatten wurde durch die oberflächeninitierte kontrollierte radikalische Polymerisation von MMA erreicht. Die Schichtdicke von aufgepfropftem PMMA korrelierte direkt mit der Retention der Freisetzung der Bakterien und konnte durch gezielte Wahl der Reaktionszeit variiert werden. Die Verwendung dieser neuartigen lebenden Kern-Hülle-Partikel ermöglicht die gezielte Verarbeitung von Bakterien aus wässrigem Medium. Denkbare Methoden sind hierbei unter anderem die Einbettung in Faservliese durch Elektrospinnen. Zusätzlich zu der Synthese von PMMA wurde die Vielseitigkeit der oberflächeninitiierte ATRP durch die Polymerisation von NIPAm präsentiert. Im Rahmen dieser Schrift wurden lebende, in PNIPAm-PVA-Partikel immobilisierte Bakterien nachgewiesen. In der vorliegenden Schrift wurde außerdem die hydrophe Ausrüstung bakterienhaltiger Fasern durch die Beschichtung mit PPX unter Verwendung der chemischen Gasphasenabscheidung nach Gorham untersucht. Die Immobilisierung von M. luteus in PEO-Nanofasern durch Elektroverspinnen einer bakterienhaltigen PEO-Lösung resultierte in der Herstellung einer lebenden Membran. Weiterhin wurde das Konzept der Immobilisierung von M. luteus in Hydrogelfasern und nachfolgender hydrophober Ausrüstung durch eine variierbare Schichtdicke von PPX durch die Verwendung von PVA-Mikrofasern untersucht. Das Überleben der verkapselten Bakterien wurde durch die Inokulation und Inkubation geeigneter Nährmedien nachgewiesen. Die biologische Aktivität der immobilisierten Bakterien, eine notwendige Voraussetzung für eine spätere Verwendung, wurde in Abhängigkeit der Schichtdicke des PPX-Mantels mittels des Umsatzes von Resazurin zu Resorufin erfolgreich verfolgt. Eine weitere Vorrausetzung für den möglichen Einsatz immobilisierter Mikroorganismen ist deren Separation vom umgebenden Medium zur Vermeidung einer Kontamination. Die hier vorgestellten lebenden Komposite erfüllen beide Voraussetzungen und verhindern die Migration der Bakterien in die Lösung für mindestens 22 Tage. Die in PPX-PVA-Mikrofasern verkapselten Bakterien wurden für die Sequestrierung von Gold-Ionen aus einer sauren Goldsäure Lösung verwendet. Die Abnahme des Goldgehaltes der Lösung wurde mittels ICP-MS Messungen nachgewiesen. Es zeigte sich, dass die Bakterien im immobilisierten Zustand Gold-Ionen aufnehmen und diese abscheiden

Monitoring Cognitive Load with 3D-Printed EEG Headphones

Real-world cognitive load monitoring promises to be an essential foundation for positive adaptive information systems that foster knowledge workers’ productivity and well- being. Towards this goal, our research combines established EEG load monitoring principles with low-cost, 3D-printed headphones. This provides a means for continuous, unobtrusive, and real-time cognitive load detection. Results from two experiments document strong relationships of cognitive load reports with EEG frequency bands (Theta and Alpha), both around the ears and on top of the head. While limitations with Theta band power sensitivity are observed, Alpha band modulations are robust across sessions, task repetitions, and three tasks. Furthermore, short setup durations are found, and only minimal influences of hairstyle or glasses on setup times and load relationships. With a discussion of the remaining challenges for more naturalistic studies, this article documents the system’s future potential for load sensing during knowledge work

COMPATIBILITY OF AUTOMATIC MILKING SYSTEMS WITH ANIMAL WELFARE IN ORGANIC DAIRY FARMING

The distribution of automatic milking systems (AMS) on dairy farms has increased significantly worldwide since the last millennium. For organic farms in Germay, the use of this technique is increasingly interesting, as organic dairy farms often have herd sizes between 50 and 150 cows which suit best for automatic milking systems. The implementation of AMS does not only bring along changes in terms of the milking process, but also affects the entire housing system, management and feeding. AMS is often connected with a restriction of pasturing and indirectly the risk of lame cows may increase. The aim of this study was to clarify whether the use of AMS is compatible with animal welfare in organic dairy farming, paying particular attention to impacts on pasture use. In an online survey, 42 organic dairy farmers with AMS have been asked for their feeding and pasture system before and after AMS implementation on their farms. The results of the survey showed that the herd size had partially grown significantly since the introduction of the AMS. The herd growth led to a significant decrease in the average grazing area per cow on the farms with pasture use. In addition, total area used as pasture decreased on the majority of the farms. Some farms had even completely ceased pasture use. Summarized, the impact of the AMS on animal welfare depends significantly on the housing conditions and the management of the farmers. In organic dairy farming, impairments of animal health and welfare by AMS have to be avoided. Especially the implementation of AMS should not be connected with ceasing grazing for cattle

Software in the Manufacturing Industry: A Review of Security Challenges and Implications

Software defines digital infrastructures in the manufacturing industry, connecting services and computation resources to machines and devices. These infrastructures aim at increased flexibility, scalability, and a wider application portfolio for automated manufacturing processes. At the same time, the complexity of securing software increases dramatically. Threats to confidentiality, integrity, and availability of software can result in critical losses for automated industrial production and impact manufacturing companies. In order to map existing and emerging security challenges, we present the results of a hermeneutic literature review structured along abstraction levels and vertical integration of software. Based on this structure, we derive implications for academia and practice focused on operators, developers, and security auditors of digital infrastructures. Thereby, we discuss courses of action mapped to software security black boxes, infrastructure heterogeneity, and the adaptation of security for operational usage

Zeitgeschichte untersuchen - Topic Modeling von #blackouttuesday-Inhalten auf Instagram

Das Forschungsprojekt dient der Untersuchung des New Social Movements Black Lives Matter und spezifisch den Solidaritätsbezeugungen am #blackouttuesday als Reaktion auf die Ermordung George Floyds. Um Sujets und Themen der Instagram-Nutzer*Innen rundum #blackouttuesday zu identifizieren und deren quantitative Analyse zu ermöglichen, wird ein Korpus aus den Bildunterschriften von Posts mit dem #blackouttuesday vom 02.06.2020 erstellt. Unter Anwendung des Latent Dirichlet Allocation Algorithmus sollen Topics gefunden werden. So kann der Diskurs über racial justice mit der quantitativen Methode des Topic Modeling untersucht werden. Das Forschungsprojekt kann in den Bereich der digitalen Kulturwissenschaft eingeordnet werden

Immobilisierung von Bakterien in Hydrogelen und chemische Weiterverarbeitung zu wasserstabilen lebenden Biohybridsystemen

Im Rahmen dieser Dissertationsschrift und der ihr zugrunde liegenden Untersuchungen wurden erfolgreich neue Methoden der Verarbeitung und Anwendungen von lebenden Kompositen auf Basis von Polymeren und Bakterien erforscht. Die Retention der Freisetzung von immobilisierten M. luteus aus PVA-Partikeln bei Kontakt mit wässrigen Lösungen und auf nährstoffhaltigen Agarplatten wurde durch die oberflächeninitierte kontrollierte radikalische Polymerisation von MMA erreicht. Die Schichtdicke von aufgepfropftem PMMA korrelierte direkt mit der Retention der Freisetzung der Bakterien und konnte durch gezielte Wahl der Reaktionszeit variiert werden. Die Verwendung dieser neuartigen lebenden Kern-Hülle-Partikel ermöglicht die gezielte Verarbeitung von Bakterien aus wässrigem Medium. Denkbare Methoden sind hierbei unter anderem die Einbettung in Faservliese durch Elektrospinnen. Zusätzlich zu der Synthese von PMMA wurde die Vielseitigkeit der oberflächeninitiierte ATRP durch die Polymerisation von NIPAm präsentiert. Im Rahmen dieser Schrift wurden lebende, in PNIPAm-PVA-Partikel immobilisierte Bakterien nachgewiesen. In der vorliegenden Schrift wurde außerdem die hydrophe Ausrüstung bakterienhaltiger Fasern durch die Beschichtung mit PPX unter Verwendung der chemischen Gasphasenabscheidung nach Gorham untersucht. Die Immobilisierung von M. luteus in PEO-Nanofasern durch Elektroverspinnen einer bakterienhaltigen PEO-Lösung resultierte in der Herstellung einer lebenden Membran. Weiterhin wurde das Konzept der Immobilisierung von M. luteus in Hydrogelfasern und nachfolgender hydrophober Ausrüstung durch eine variierbare Schichtdicke von PPX durch die Verwendung von PVA-Mikrofasern untersucht. Das Überleben der verkapselten Bakterien wurde durch die Inokulation und Inkubation geeigneter Nährmedien nachgewiesen. Die biologische Aktivität der immobilisierten Bakterien, eine notwendige Voraussetzung für eine spätere Verwendung, wurde in Abhängigkeit der Schichtdicke des PPX-Mantels mittels des Umsatzes von Resazurin zu Resorufin erfolgreich verfolgt. Eine weitere Vorrausetzung für den möglichen Einsatz immobilisierter Mikroorganismen ist deren Separation vom umgebenden Medium zur Vermeidung einer Kontamination. Die hier vorgestellten lebenden Komposite erfüllen beide Voraussetzungen und verhindern die Migration der Bakterien in die Lösung für mindestens 22 Tage. Die in PPX-PVA-Mikrofasern verkapselten Bakterien wurden für die Sequestrierung von Gold-Ionen aus einer sauren Goldsäure Lösung verwendet. Die Abnahme des Goldgehaltes der Lösung wurde mittels ICP-MS Messungen nachgewiesen. Es zeigte sich, dass die Bakterien im immobilisierten Zustand Gold-Ionen aufnehmen und diese abscheiden

Contextualizing System Calls in Containers for Anomaly-Based Intrusion Detection

Container technology has gained ground in the industry for its scalability and lightweight virtualization, especially in cloud environments. Nevertheless, research has shown that containerized applications are an appealing target for cyberattacks, which may lead to interruption of business-critical services and financial damage. State-of-the-art anomaly-based host intrusion detection systems (HIDS) may enhance container runtime security. However, they were not designed to deal with the characteristics of containerized environments. Specifically, they cannot effectively cope with the scalability of containers and the diversity of anomalies. To address these challenges, we introduce a novel anomaly-based HIDS that relies on monitoring heterogeneous properties of system calls. Our key idea is that anomalies can be accurately detected when those properties are examined jointly within their context. To this end, we model system calls leveraging a graph-based structure that emphasizes their dependencies within their relative context, allowing us to precisely discern between normal and malicious activities. We evaluate our approach on two datasets of 20 different attack scenarios containing 11,700 normal and 1,980 attack system call traces. The achieved results show that our solution effectively detects various anomalies with reasonable runtime overhead, outperforming state-of-the-art tools

From dogmatic views on conservation agriculture adoption in Zambia towards adapting to context

Conservation Agriculture (CA) has been widely promoted in sub-Saharan Africa (SSA) as a sustainable agricultural practice, yet with debatable success. Most authors assume successful adoption, only if all three principles of CA are implemented: (1) minimum or zero tillage, (2) maintenance of a permanent soil cover, and (3) integration of crop rotations. Based on this strict definition, adoption has declined or remained stagnant. Presently, not much attention has been given to context-suited adaptation possibilities, and partial adoption has not been recognized as an entry point to full adoption. Furthermore, isolated success cases have not been analysed sufficiently. By applying the QAToCA approach based on focus group discussions complemented by semi-structured qualitative expert and farmer interviews, we assessed the reasons behind positive CA adaptation and adoption trends in Zambia. Main reasons behind Zambia’s emerging success are (1) a positive institutional influence, (2) a systematic approach towards CA promotion – encouraging a stepwise adaptation and adoption, and (3) mobilization of strong marketing dynamics around CA. These findings could help to eventually adjust or redesign CA promotion activities. We argue for a careful shift from the ‘dogmatic view’ on adoption of CA as a packaged technology, towards adapting its principles to the small-scale farming context of SSA

DISC1-mediated dysregulation of adult hippocampal neurogenesis in rats

Adult hippocampal neurogenesis, the constitutive generation of new granule cells in the dentate gyrus of the mature brain, is a robust model of neural development and its dysregulation has been implicated in the pathogenesis of psychiatric and neurological disorders. Previous studies in mice have shown that altered expression of Disrupted-In-Schizophrenia 1 (Disc1), the mouse homolog of a risk gene for major psychiatric disorders, results in several distinct morphological phenotypes during neuronal development. Although there are advantages to using rats over mice for neurophysiological studies, genetic manipulations have not been widely utilized in rat models. Here, we used a retroviral-mediated approach to knockdown DISC1 expression in dividing cells in the rat dentate gyrus and characterized the morphological development of adult-born granule neurons. Consistent with earlier findings in mice, we show that DISC1 knockdown in adult-born dentate granule cells in rats resulted in accelerated dendritic growth, somatic hypertrophy, ectopic dendrites, and mispositioning of new granule cells due to overextended migration. Our study thus demonstrates that the Disc1 genetic manipulation approach used in prior mouse studies is feasible in rats and that there is a conserved biological function of this gene across species. Extending gene-based studies of adult hippocampal neurogenesis from mice to rats will allow for the development of additional models that may be more amenable to behavioral and in vivo electrophysiological investigations. These models, in turn, can generate additional insight into the systems-level mechanisms of how risk genes for complex psychiatric disorders may impact adult neurogenesis and hippocampal function