600 Technik, Technologie
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The thickness of a material has a significant impact on its fracture load. The aim of the study was to find and describe a mathematical relationship between the material thickness and the fracture load for dental all-ceramics. In total, 180 specimens were prepared from a leucite silicate ceramic (ESS), a lithium disilicate ceramic (EMX), and a 3Y-TZP zirconia ceramic (LP) in five thicknesses (0.4, 0.7, 1.0, 1.3, and 1.6 mm; n = 12). The fracture load of all specimens was determined using the biaxial bending test according to the DIN EN ISO 6872. The regression analyses for the linear, quadratic, and cubic curve characteristics of the materials were conducted, and the cubic regression curves showed the best correlation (coefficients of determination (R2): ESS R2 = 0.974, EMX R2 = 0.947, LP R2 = 0.969) for the fracture load values as a function of the material thickness. A cubic relationship could be described for the materials investigated. Applying the cubic function and material-specific fracture-load coefficients, the respective fracture load values can be calculated for the individual material thicknesses. These results help to improve and objectify the estimation of the fracture loads of restorations, to enable a more patient- and indication-centered situation-dependent material choice.
Understanding the physics of strongly correlated electronic systems has been a central issue in condensed matter physics for decades. In transition metal oxides, strong correlations characteristic of narrow d bands are at the origin of remarkable properties such as the opening of Mott gap, enhanced effective mass, and anomalous vibronic coupling, to mention a few. SrVO3 with V4+ in a 3d1 electronic configuration is the simplest example of a 3D correlated metallic electronic system. Here, the authors' focus on the observation of a (roughly) quadratic temperature dependence of the inverse electron mobility of this seemingly simple system, which is an intriguing property shared by other metallic oxides. The systematic analysis of electronic transport in SrVO3 thin films discloses the limitations of the simplest picture of e–e correlations in a Fermi liquid (FL); instead, it is shown show that the quasi-2D topology of the Fermi surface (FS) and a strong electron–phonon coupling, contributing to dress carriers with a phonon cloud, play a pivotal role on the reported electron spectroscopic, optical, thermodynamic, and transport data. The picture that emerges is not restricted to SrVO3 but can be shared with other 3d and 4d metallic oxides.
The design of novel biomaterials should directly influence the host-immune system and steer it towards high biocompatibility. To date, new implants/materials have been tested for biocompatibility in vitro in cell cultures and in vivo in animal models. The current methods do not reflect reality (cell cultures) or are very time-consuming and deliver results only after weeks (animal model). In this proof-of-concept study, the suitability of a Whole Blood Stimulation Assay (WBSA) in combination with a Protein Profiler Array (PPA), as a readily available and cost-effective screening tool, was investigated. Three different biomaterials based on poly(lactic-co-glycolic acid (PLGA), calcium sulphate/-carbonate (CS) and poly(methyl methacrylate) (PMMA) were exposed to native whole blood from three volunteers and subsequently screened with a PPA. Individual reproducible protein profiles could be detected for all three materials after 24 h of incubation. The most intense reaction resulted from the use of PLGA, followed by CS. If even marginal differences in implants can be reflected in protein profiles, the combination of WBSA and PPA could serve as an early biocompatibility screening tool in the development of novel biomaterials. This may also lead to a reduction in costs and the amount of animal testing required.
A widespread application of 3D bioprinting in basic and translational research requires accessibility to affordable printers able to produce physiologically relevant tissue models. To facilitate the use of bioprinting as a standard technique in biology, an open-source device based on a consumer-grade 3D stereolithography apparatus (SLA) printer is developed. This SLA bioprinter can produce complex constructs that preserve cell viability and recapitulate the physiology of tissues. The detailed documentation of the modifications apported to the printer as well as a throughout performance analysis allow for a straightforward adoption of the device in other labs and its customization for specific applications. Given the low cost, several modified bioprinters could be simultaneously operated for a parallelized tissue production. To showcase the capability of the bioprinter, constructs consisting of patient-derived cholangiocarcinoma organoids encapsulated in a gelatin methacrylate (GelMA)/polyethylene glycol diacrylate (PEGDA) hydrogel are produced. A thorough characterization of different GelMA/PEGDA ratios reveals that the mechanical properties of the bioprinted tumor model can be accurately fine-tuned to mimic a specific tumor micro-environment. Immunofluorescence and gene expression analyses of tumor markers confirm that the bioprinted synthetic hydrogel provides a flexible and adequate replacement of animal-derived reconstituted extracellular matrix.
Alzheimer’s disease (AD) is the most prevalent neurodegenerative disease causing dementia and poses significant health risks to middle-aged and elderly people. Brain magnetic resonance imaging (MRI) is the most widely used diagnostic method for AD. However, it is challenging to collect sufficient brain imaging data with high-quality annotations. Weakly supervised learning (WSL) is a machine learning technique aimed at learning effective feature representation from limited or low-quality annotations. In this paper, we propose a WSL-based deep learning (DL) framework (ADGNET) consisting of a backbone network with an attention mechanism and a task network for simultaneous image classification and image reconstruction to identify and classify AD using limited annotations. The ADGNET achieves excellent performance based on six evaluation metrics (Kappa, sensitivity, specificity, precision, accuracy, F1-score) on two brain MRI datasets (2D MRI and 3D MRI data) using fine-tuning with only 20% of the labels from both datasets. The ADGNET has an F1-score of 99.61% and sensitivity is 99.69%, outperforming two state-of-the-art models (ResNext WSL and SimCLR). The proposed method represents a potential WSL-based computer-aided diagnosis method for AD in clinical practice.
Cryovalues beyond high expectations: endurance and the construction of value in cord blood banking
(2022)
Cryopreservation attracts attention as a practice grounded in high expectations: current life is suspended for future use—to generate life, to save life, and to resurrect life. But what happens when high expectations in cryobanking give way to looming uselessness and the risk of failure? Based on ethnographic insights into the case of umbilical cord blood (CB) banking in Germany, this contribution investigates the liminal state of “non-failure.” Averting failure amid a lack of success in this field requires putting effort into the construction of value. The resulting practices and dynamics overflow generic stories of commercialization and instrumentalization of biological material and are best grasped as an expanded version of the recently coined notion of “cryovalue.” The long-term availability of cryopreserved CB facilitates the steady yield of social and economic capital beyond and after promise. Moreover, the value construction is reoriented from CB itself toward the socio-technical cryo-arrangements in which it is embedded. In exemplifying how it expands the understanding of the diversity of valuation and valorization practices, continuities, and economic endurance in cryoeconomies and bioeconomies, the paper advocates the study of their ambivalent and allegedly uneventful sites.
D-Galacturonic acid (GalA) is the major constituent of pectin-rich biomass, an abundant and underutilized agricultural byproduct. By one reductive step catalyzed by GalA reductases, GalA is converted to the polyhydroxy acid l-galactonate (GalOA), the first intermediate of the fungal GalA catabolic pathway, which also has interesting properties for potential applications as an additive to nutrients and cosmetics. Previous attempts to establish the production of GalOA or the full GalA catabolic pathway in Saccharomyces cerevisiae proved challenging, presumably due to the inefficient supply of NADPH, the preferred cofactor of GalA reductases. Here, we tested this hypothesis by coupling the reduction of GalA to the oxidation of the sugar alcohol sorbitol that has a higher reduction state compared to glucose and thereby yields the necessary redox cofactors. By choosing a suitable sorbitol dehydrogenase, we designed yeast strains in which the sorbitol metabolism yields a “surplus” of either NADPH or NADH. By biotransformation experiments in controlled bioreactors, we demonstrate a nearly complete conversion of consumed GalA into GalOA and a highly efficient utilization of the co-substrate sorbitol in providing NADPH. Furthermore, we performed structure-guided mutagenesis of GalA reductases to change their cofactor preference from NADPH towards NADH and demonstrated their functionality by the production of GalOA in combination with the NADH-yielding sorbitol metabolism. Moreover, the engineered enzymes enabled a doubling of GalOA yields when glucose was used as a co-substrate. This significantly expands the possibilities for metabolic engineering of GalOA production and valorization of pectin-rich biomass in general.
Jahresbericht 1999 / UMEG
(2000)
Täglich nutzen wir Einrichtungen, die uns selbstverständlich geworden sind. Sie gehören uns, den Bürgern, nur in einem übertragenen Sinn, und wir beherrschen sie auch nicht. Die hinter ihnen stehenden technischen und politischen Voraussetzungen verstehen wir meist nur ansatzweise. Wir verbrauchen Strom und Trinkwasser, werden mit Fernwärme, Erdgas oder Öl "versorgt", informieren uns (man beachte die Wassermetaphern) "aus allgemein zugänglichen Quellen" einschließlich des "Surfens" im Internet (Art. 5 Abs. 1 GG), steigen in öffentliche Verkehrsmittel, fahren über wohlgeglättete Straßen oder fliegen mit gebremsten Angstgefühlen von Kontinent zu Kontinent. Währenddessen werden unsere Abwässer geklärt und wird unser Müll entsorgt. Dies alles vollzieht sich durch gewaltige Netzwerke, Röhrensysteme und Kabel im Untergrund sowie über der Erde auf Verkehrsflächen und Schienen, durch Überlandleitungen, Versorgungs- und Entsorgungseinrichtungen, die wir kaum noch wahrnehmen. Wir sind auf sie angewiesen und bezahlen sie auch, mehr oder weniger stillschweigend, über Gebühren oder Steuern. Wir erwarten, dass ein weit verstandener "Staat" oder eine von ihm kontrollierte Privatwirtschaft dies alles unterhält und finanziert, einschließlich ehrgeiziger Großprojekte wie "Stuttgart 21", "Flughafen Berlin" oder "Elbphilharmonie". Was seit Ernst Forsthoffs berühmter Studie von 1938 "Daseinsvorsorge" genannt und ständig erweitert wurde, heißt seit den fünfziger Jahren – vermittelt über den Wortgebrauch der NATO – "Infrastruktur". In ihr versammeln sich alle Garantien unseres Lebensstils, aber sie bilden zugleich das "Gehäuse unserer Hörigkeit" wie man mit Max Weber sagen könnte. Insgeheim fürchten wir die damit verbundenen Abhängigkeiten, die alltäglichen Risiken, die Gefahren des Kollapses und die Verletzlichkeit gegenüber externen Angriffen. ...
Simulationsmodelle
(2016)
Mit der Entwicklung elektronischer Computer in den 1940er Jahren und höheren Programmiersprachen in den 1950er Jahren hält ein neuer Modelltyp Einzug in die Wissenschaften: Simulationsmodelle. Bekannteste Vertreter sind wohl Klima- und Wettermodelle, die mittlerweile Teil der Alltagskultur geworden sind. Kaum eine Natur- oder Technikwissenschaft kommt heute noch ohne Simulationsmodelle aus und neben der traditionellen Einteilung in Theorie und Empirie fügt sich die Simulation als 'dritte Methode' im Rahmen von 'Computational Departments' in die Wissenschaftslandschaft ein. Dabei ist der Begriff des Simulierens durchaus nicht eindeutig definiert. In einem weiten Sinne kann er im wissenschaftlichen Kontext für jegliche Form des Nachahmens und Imitierens verwendet werden: ein Crashtest im Labor simuliert einen Autounfall, ein Schiffsmodell im Strömungskanal bildet maßstabsgerecht ein Containerschiff nach und ein Ball-Stick-Model imitiert ein Molekül. Dennoch hat sich im wissenschaftlichen Kontext der Begriff des Simulierens auf die Computersimulation zentriert und in unterschiedliche Subkategorien ausdifferenziert:
– deterministische Simulationen basierend auf Differentialgleichungen
– stochastische Simulationen basierend auf stochastischen Differentialgleichungen oder
Zufallsläufeerzeugungsmethoden wie der Monte-Carlo-Simulation
– ereignisbasierte Simulationen, in denen bestimmte Ereignisse andere Ereignisse auslösen
– sogenannte 'Soft Computing'-Methoden wie Agentenbasierte Simulationen, Genetische
Programmierung, Evolutionäre Algorithmen oder Neuronale Netze.
Im vorliegenden Zusammenhang soll der Begriff des Simulierens jedoch einzig auf deterministische Simulationen bezogen werden. Diese Simulationsart ist nicht nur die weitest verbreitete in den Natur- oder Technikwissenschaften, sie ist auch die älteste und damit klassische Form der Simulation.
'Innovation', 'Technologie', 'Grundlagenforschung' oder 'Exzellenz' gehören - wie viele andere Schlagworte auch - zum Vokabular, mit dem in unserer Gesellschaft über Wissenschaft, Forschung und Technik kommuniziert wird. Wissenschaftspolitische Expertinnen ebenso wie Laien, die sich auf die eine oder andere Weise mit Wissenschaft und Technik auseinandersetzen, scheinen ein Grundverständnis von dem zu haben, was mit diesen Begriffen gemeint ist. Versucht man sich jedoch an konkreten Deinitionen, so erweist sich das schnell als ein schwieriges Unterfangen. Die Begriffe sind vielschichtig, kontextabhängig und mitunter sehr unscharf. Als Bestandteile unserer wissenschaftspolitischen Sprache sind sie hochgradig normativ aufgeladen und können dabei sowohl negativ als auch positiv konnotiert sein.
Als im Sommer 1912 die zweite Optical Convention in London ihre Türen öffnete, füllten die ausgestellten Instrumente gleich mehrere Räume im Imperial College und im Science Museum in South Kensington. Alle einschlägigen Firmen waren nach London gekommen, um ihre Mikroskope, Kameras, Teleskope, Theodoliten, Spektroskope oder Ophthalmoskope einer interessierten Öffentlichkeit vorzustellen. Da bedurfte es schon einer raffinierten Inszenierung und einer gezielten Medienkampagne, um die Aufmerksamkeit des Publikums auch noch für das 'Optophon' zu mobilisieren, einen vergleichsweise unscheinbaren Holzkasten. Bereits am Vortag seiner öffentlichen Vorführung war deshalb mit entsprechend viel Fanfare in der Londoner 'Pall Mall Gazette' zu lesen: "To-morrow the Optical Convention is to let loose a new invention on the world. An ingenious Birmingham scientist has turned the element of selenium to account by making light audible, and we are to be dazzled and deafened both at once. Sunlight makes a roaring sound, and lightening, presumably, anticipates its concomitant thunder. All we require now is to increase the anticipative process, and then day light will awaken us every morning a couple of minutes before it arrives. What a point for the day light savers!"
Im Folgenden werden einige Facetten dieses weiten Feldes [der Synästhesie] herausgegriffen, nämlich das der Farblichtmusik und der Verbindung von Ton und Bild zwischen 1920 und 1930 mittels apparativer Verschaltungen. Hierzu werden zwei technische Anordnungen gegenübergestellt, die eine Ton-Bild-Wandlung auf eine Weise vornahmen, die radikaler als die damals weit verbreiteten Lichtorgeln vorging, indem sie nicht nur metaphorisch mit der gleichschwingenden Kraft von Tönen und Bildern agierten, sondern diese zum Gegenstand medientechnischer Anordnungen machten. Die eine dieser Apparaturen wurde im Kontext der Kunst entwickelt und stammt von Raoul Hausmann, während die andere von dem Fernmeldetechniker Fritz Winckel realisiert wurde. Indem Hausmann und Winckel die Zuordnung von Tönen und Bildern nicht assoziativ realisierten wie die meisten Lichtorgeln dieser Zeit, sondern die Ton- und Bildquellen mit analoger Technik direkt verschalteten, riefen sie umso mehr den Vergleich mit der durch Menschen wahrgenommenen Synästhesie auf, weshalb zu Beginn auf diese etwas breiter eingegangen werden muss. Hier ist zu fragen, was geschieht, wenn Synästhesie zu einem künstlerischen Konzept wird und welche Rhetoriken von Kunstschaffen in den 1920er Jahren daran gebunden waren. Es soll deutlich werden, dass die vom Menschen wahrgenommene Synästhesie in ihrer körperlichen Grundlage sowie in ihrem ästhetischen Empfinden nicht mehr als eine Metapher für ihr medientechnisches Pendant sein konnte. Synästhetische Wahrnehmung und verschaltete Medien bringen jeweils ihre eigenen ästhetischen Reiche hervor. Andererseits boten die unscharfen und vielschichtigen Konzepte der Synästhesie zahlreiche Anregungen für Künstler, schufen Raum für eine Synthese der Künste und waren der Anstoß für neue künstlerische Ausdrucksformen mittels Medientechnik und damit eine frühe Form der Medienkunst.
Unternehmen sind heutzutage nicht mehr nur Hersteller von Gebrauchsgegenständen. Ihr Firmenname und ihr Logo bedeuten für die Kunden mehr als die Kennzeichnung der hergestellten Produkte und ihre Bedeutung scheint über das bloße Verständnis von Markenprodukten als Statussymbole und Prestigeobjekte hinaus zu gehen. Wie sonst ist zu erklären, dass Menschen vor den Geschäften der Bekleidungskette „Abercrombie & Fitch“ Schlange stehen und lange Wartezeiten in Kauf nehmen, um sich Kleidung zu kaufen? Und warum sonst, musste dem Ansturm auf den Apple-Store in Peking beim Verkaufsstart des iPhone 4GS mit der Polizei entgegengewirkt werden?
Das Vorkommen von Steinkohlen am Piesberge muss sehr frühzeitig bekannt gewesen sein, denn schon seit Jahrhunderten fanden die Steinkohlen von dort technische Verwendung beim Betriebe der Stadt Osnabrück gehörigen Kalköfen.
In dieser Arbeit werden die Anfänge und die Entwicklung der Piesberger Bergbau bis 1885 geschildert.
Die Mehrzahl der z. Z. vorhandenen technischen Filme zeigt, daß das Wesen und die Möglichkeiten dieser Filmart noch nicht recht erfaßt sind. Nur dem planmäßig ausgearbeiteten und fachgerecht aufgebauten Film ist ein erfolg.reicher Einsatz für Rationalisierung, Werbung, Unterricht und Forschung vorbehalten. Hier liegt eine Gestaltungsaufgabe großen Ausmaßes vor, für die von der Planung bis zur psychologisch richtigen Formung Richtlinien aufgestellt werden. In Anbetracht der Bedeutung des technischen Filmes wäre es wünschenswert, daß sich auch die Hochschulen beratend zur Verfügung stellten.
Früher u.d.T.: UMEG, Gesellschaft für Umweltmessungen und Umwelterhebungen <Karlsruhe>: Jahresbericht / UMEG, Gesellschaft für Umweltmessungen und Umwelterhebungen mbH Jahresbericht / UMEG, Gesellschaft für Umweltmessungen und Umwelterhebungen mbH : Ergebnisse der Immissionsmessungen an den automatischen Luftmeßstationen des Luftmeßnetzes Baden-Württemberg, flächendeckender Immissionsmessungen, aus Sondermeßprogrammen, von Wirkungsuntersuchungen, der Emissionserhebungen des Jahres ... ; Bericht im Auftrag des Ministeriums für Umwelt und Verkehr Baden-Württemberg ; erstellt auf der Grundlage des Geschäftsbesorgungsvertrages vom Januar 1990 Der Jahresbericht der UMEG beschreibt in gewohnter Weise den Sachstand der Messung und Erhebung von Umweltdaten im Berichtsjahr sowie von sonstigen Untersuchungen der Wirkungen auf unser Lebensumfeld. Er gibt als Nachschlagewerk einen schnellen Überblick über die Luftgüte und deren Langzeitentwicklung in Baden-Württemberg sowie über die sonstigen Erkenntnisse, die wir in den unterschiedlichen Aufgabenfeldern gefunden haben. Weiter zeigt er an Einzelbeispielen das Engagement der Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter innerhalb unseres breiten Einsatz- und Aufgabenspektrums sowie die Erfolge der Tätigkeiten der UMEG auf.