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Die Neurowissenschaften sind in Forschungsarbeiten für Schüler und Studierende immer wieder als eines der schwierigsten Teilgebiete der Biologie angeführt. Die Inhalte werden überwiegend nicht verstanden. Als mögliche Ursache gelten die seltenen praktischen Zugänge für die Lernenden aufgrund limitierter Ressourcen. Diese Ursache konnte in der vorliegenden Arbeit durch eine Befragung der Lehrkräfte zu ihren Praxisumsetzungen bestätigt werden. 70 % der Lehrkräfte gaben an, dass sie keine Experimente in der Schule zum Thema Nervenzellen anbieten. Experimente zur Verhaltensbiologie führen 65 % der Lehrkräfte nicht durch.
Um Schülern die Möglichkeit zu geben, sich experimentell mit den Themenfeldern der Neuro- und Verhaltensbiologie auseinanderzusetzen, wurden im Rahmen der vorliegenden Arbeit Schülerlabortage auf dem Feld der Neurowissenschaften konzipiert. Die Konzepte wurden schülerorientiert umgesetzt und neurowissenschaftliche Forschung durch den eigenen Umgang mit modernen Forschungsapparaturen erfahrbar gemacht. Die drei Labortage für die Sekundarstufe II wurden wissenschaftlich begleitet: 1) Verhaltensbiologie, 2) systemische Ebene der Elektrophysiologie, 3) elektrophysiologische Forschungsmethoden. Um die Qualität und Wirksamkeit der Labortage beurteilen zu können, wurden sie mit Feedbackerhebungen begleitet. Die drei Labortage wurden sowohl von den Lehrkräften als auch von den Schülern bezüglich ihrer Qualität positiv bewertet. Für die Schüler konnte gezeigt werden, dass die Beurteilung weitgehend unabhängig von einem zugrunde liegenden Interesse an Biologie und Forschung ausfällt. Anhand einer retrospektiven Erhebung wird außerdem gezeigt, dass alle drei Labortage eine höchst signifikante, selbsteingeschätzte Steigerung des „Wissens“, der „Anwendungszuversicht“ und des „Interesses“ bewirken. Schüler mit niedrigen Ausgangswerten zeigen einen besonders hohen Anstieg. Für das Interesse kann weiter gezeigt werden, dass auch Schüler mit hohem Ausgangswert eine große Interessenssteigerung durch den Labortag aufweisen. Das Interesse für den verhaltensbiologischen Labortag liegt etwas niedriger – die Labortage mit elektrophysiologischen Inhalten zeigen dagegen für die Anwendungszuversicht etwas niedrigere Werte.
Der Fokus der fachdidaktischen Forschung lag auf der Betrachtung des experimentellen Zugangs zur Elektrophysiologie über ein entwickeltes „EPhys-Setup“. Dabei handelt es sich um einen quasi-realen Messaufbau. Die Umsetzung kombiniert dazu Komponenten eines realen Elektrophysiologie-Setups (Hands-on Komponenten) mit einer speziell entwickelten schülerfreundlichen Software (Neurosimulation) und einem virtuellen Nervensystem in Form einer Platine. Als Modellnervensystem werden für diese Umsetzung Ganglien von Hirudo medicinalis verwendet – der Neurosimulation liegen originale elektrophysiologische Messspuren des Ganglions zugrunde. Experimentelle Vermittlungsansätze für die Elektrophysiologie finden sich kaum für den Schulbereich. Dem Bedarf einer entsprechenden Beforschung wurde mit verschiedenen Testinstrumenten nachgegangen, um den Vermittlungsansatz mit dem EPhys-Setup bewerten zu können. Dafür fand eine Wirksamkeitsanalyse über die Erhebung der Motivation der Schüler statt (Lab Motivation Scale; Dohn et al. 2016). Von Bedeutung war auch, inwiefern gegenüber der Umsetzung eine Technologieakzeptanz vorliegt (Technology Acceptance Model; Davis 1989), die im Schulkontext ausgehend von der steigenden Einbindung von Technologien einen entsprechenden Forschungsbedarf aufweist. Weiter wurde untersucht, ob sich die Bewertung des EPhys-Setups von der Bewertung einer Kontrollgruppe unterscheidet. Für die Kontrollgruppe wurde die Neurosimulation von den Hands-on Komponenten gelöst und die Schüler arbeiteten ausschließlich PC-basiert. Die Ergebnisse zeigen, dass beide Umsetzungen die Motivation förderten und eine Technologieakzeptanz bei den Schülern aufwiesen. Der Unterschied der Untersuchungsgruppen fällt gering aus. Die Abhängigkeiten, die für die verwendete Simulationsumsetzung gefunden wurden, beziehen sich ausschließlich auf Komponenten der „Freude“. Somit wird der intrinsische Bereich von den Schülern die am EPhys-Setup gearbeitet haben höher bewertet. Zur weiteren Analyse der Testinstrumente wurde auch eine Abhängigkeit der Bewertung vom zugrunde liegenden Biologieinteresse sowie von den Computerfähigkeiten vergleichend betrachtet. Der Einfluss auf die Bewertungen der drei Testskalen ist in vielen Fällen höher als der Einfluss der verwendeten Simulation. Vom individuellen Biologieinteresse der Schüler zeigen alle untersuchten Komponenten eine Abhängigkeit. Die größeren Effekte beziehen sich auf die Komponenten der „Lernwirksamkeit“ oder der „Freude“. Von den individuellen Computerfähigkeiten der Schüler zeigen Komponenten zur „Zuversicht bezüglich der Methoden und der Inhalte“ eine Abhängigkeit.
Mechanistic and structural studies of membrane proteins require their stabilization in specific conformations. Single domain antibodies are potent reagents for this purpose, but their generation relies on immunizations, which impedes selections in the presence of ligands typically needed to populate defined conformational states. To overcome this key limitation, we developed an in vitro selection platform based on synthetic single domain antibodies named sybodies. To target the limited hydrophilic surfaces of membrane proteins, we designed three sybody libraries that exhibit different shapes and moderate hydrophobicity of the randomized surface. A robust binder selection cascade combining ribosome and phage display enabled the generation of conformation-selective, high affinity sybodies against an ABC transporter and two previously intractable human SLC transporters, GlyT1 and ENT1. The platform does not require access to animal facilities and builds exclusively on commercially available reagents, thus enabling every lab to rapidly generate binders against challenging membrane proteins.
A nucleoprotein of a vitrous consistency was extracted from the gonads of the coalfish (Gadus virens).
The preparation of deoxyribonucleic acid (DNA) from this nucleoprotein and from staphylococci is described. Both of these different kinds of DNA have been mixed with bovine serum albumin or cytochrom c respectively to produce solutions which subsequently were spread onto the Langmuir trough under defined conditions.
After transfer of aliquots from the surface monolayers to carbon support films the preparations were examined with the electron microscope. The micrographs show threads of various lengths, partly stretched, partly folded in loops, consisting of DNA molecules embedded in a protein envelope.
Measurements and calculations of 5900 particles of the complex of Gadus virens-DNA-Albumin, with relatively short threads show a distribution of discontinuous character. If length is plotted against number then it occurs that there are maxima of different lengths of threads. The abscissae of these maxima obey the ratio 1 : 2 : 4 : 8. This holds for longer threads too the maxima of which, however, have smaller ordinate values.
Geometrical frustration among interacting spins combined with strong quantum fluctuations destabilize long-range magnetic order in favor of more exotic states such as spin liquids. By following this guiding principle, a number of spin liquid candidate systems were identified in quasi-two-dimensional (quasi-2D) systems. For 3D, however, the situation is less favorable as quantum fluctuations are reduced and competing states become more relevant. Here we report a comprehensive study of thermodynamic, magnetic and dielectric properties on single crystalline and pressed-powder samples of PbCuTe2O6, a candidate material for a 3D frustrated quantum spin liquid featuring a hyperkagome lattice. Whereas the low-temperature properties of the powder samples are consistent with the recently proposed quantum spin liquid state, an even more exotic behavior is revealed for the single crystals. These crystals show ferroelectric order at TFE ≈ 1 K, accompanied by strong lattice distortions, and a modified magnetic response—still consistent with a quantum spin liquid—but with clear indications for quantum critical behavior.
Background: Since sorafenib has shown activity in different tumour types and gemcitabine regimens improved the outcome for biliary tract cancer (BTC) patients, we evaluated first-line gemcitabine plus sorafenib in a double-blind phase II study.
Patients and methods: 102 unresectable or metastatic BTC patients with histologically proven adenocarcinoma of gallbladder or intrahepatic bile ducts, Eastern Cooperative Oncology Group (ECOG) 0–2 were randomised to gemcitabine (1000 mg/m2 once weekly, first 7-weeks + 1-week rest followed by once 3-weeks + 1-week rest) plus sorafenib (400 mg twice daily) or placebo. Treatment continued until progression or unacceptable toxicity. Tumour samples were prospectively stained for sorafenib targets and potential biomarkers. Serum samples (first two cycles) were measured for vascular endothelial growth factors (VEGFs), vascular endothelial growth factor receptor 2 (VEGFR-2) and stromal cell-derived factor 1 (SDF1)α by enzyme-linked immunosorbent assay (ELISA).
Results: Gemcitabine plus sorafenib was generally well tolerated. Four and three patients achieved partial responses in the sorafenib and placebo groups, respectively. There was no difference in the primary end-point, median progression-free survival (PFS) for gemcitabine plus sorafenib versus gemcitabine plus placebo (3.0 versus 4.9 months, P = 0.859), and no difference for median overall survival (OS) (8.4 versus 11.2 months, P = 0.775). Patients with liver metastasis after resection of primary BTC survived longer with sorafenib (P = 0.019) compared to placebo. Patients who developed hand-foot syndrome (HFS) showed longer PFS and OS than patients without HFS. Two sorafenib targets, VEGFR-2 and c-kit, were not expressed in BTC samples. VEGFR-3 and Hif1α were associated with lymph node metastases and T stage. Absence of PDGFRβ expression correlated with longer PFS.
Conclusion: The addition of sorafenib to gemcitabine did not demonstrate improved efficacy in advanced BTC patients. Biomarker subgroup analysis suggested that some patients might benefit from combined treatment.