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Increasing number of studies are focused on how adherent cells respond, in vitro, to different properties of a material. Typical properties are the surface chemistry, topographical cues (at the nano- and micro-scale) of the surface, and the substrate stiffness. Cell Response studies are of importance for designing new biomaterials with applications in cell culture technologies, regenerative medicine, or for medical implants. However, only very few studies take the cell age factor, respectively the donor age, into account. In this work, we tested two types of human vascular cells (smooth muscle and endothelial cells) from old and young donors on (a) micro-structured surfaces made of pol (dimethylsiloxane) or on (b) flat polyacrylamide hydrogels with varying stiffnesses. These experiments reveal age-dependent and cell typedependent differences in the cell response to the topography and stiffness, and may establish the Basis for further studies focusing on cell age-dependent responses.
In vivo, cells encounter different physical and chemical signals in the extracellular matrix (ECM) which regulate their behavior. Examples of these signals are micro- and nanometer-sized features, the rigidity, and the chemical composition of the ECM. The study of cell responses to such cues is important to understand complex cell functions, some diseases, and is basis for the development of new biomaterials for applications in medical implants or regenerative medicine. Therefore, the development of new methods for surface modifications with controlled physical and chemical features is crucial. In this work, we report a new combination of micelle nanolithography (BCML) and soft micro-lithography, for the production of polyethylene glycol (PEG) hydrogels, with a micro-grooved surface and decoration with hexagonally precisely arranged gold nanoparticles (AU NPs). The Au-NPs are used for binding adhesive ligands in a well-defined density. First tests were performed by culturing human fibroblasts on the gels. Adhesion and alignment of the cells along the parallel grooves of the surface were investigated. The substrates could provide a new platform for studying cell contact guidance by micro structures, and may enable a more precise control of cell behavior by nanometrically controlled surface functionalization.
Scanning Near-Field Optical Microscopy (SNOM) has developed during recent decades into a valuable tool to optically image the surface topology of materials with super-resolution. With aperture-based SNOM systems, the resolution scales with the size of the aperture, but also limits the sensitivity of the detection and thus the application for spectroscopic techniques like Raman SNOM. In this paper we report the extension of solid immersion lens (SIL) technology to Raman SNOM. The hemispherical SIL with a tip on the bottom acts as an apertureless dielectric nanoprobe for simultaneously acquiring topographic and spectroscopic information. The SIL is placed between the sample and the microscope objective of a confocal Raman microscope. The lateral resolution in the Raman mode is validated with a cross section of a semiconductor layer system and, at approximately 180 nm, is beyond the classical diffraction limit of Abbe.
Die Produktindividualisierung, Digitalisierung und Automatisierung der Produktion erfordern eine ständige Anpassung der Produktions- und Intralogistikprozesse. Referenzmodelle unterstützen dabei Produktions- und Fabrikplaner mit Standards, Werkzeugen und vielem mehr. Eine Marktrecherche von Referenzmodellen zeigt erhebliche inhaltliche und methodische Unvollständigkeiten auf. Eine daraus abgeleitete Handlungsempfehlung für die Konstruktion eines Intralogistikreferenzmodells wir vorgestellt.
Fabrikplanungsprozesse werden zunehmend durch räumlich und zeitlich verteilte Teams durchgeführt, die agiles Projektmanagement praktizieren. Voraussetzung für den Erfolg ist die Anwendung von Planungssystemen der Digitalen Fabrik sowie moderner Groupware zur Kommunikation, Koordination und Kooperation in den agilen Projektgruppen der jeweiligen Planungsphase. Es wird ein Konzept mit Implementierungshinweisen für einen zukunftsfähigen Fabrikplanungsprozess mit digitalen Systemen vorgestellt.
In einer guten Kunden-Lieferanten-Beziehung, geprägt von einer Win-Win-Situation, wird die Festlegung der Bestell- und Produktionslosgröße häufig diskutiert. Um die kostenoptimale Lösung für das Gesamtsystem zu finden, ist ein ganzheitlicher Ansatz auf Prozesskostenbasis erforderlich. In diesem Beitrag wird ein integrierter Ansatz zur Bestimmung der optimalen Losgröße dargestellt, der basierend auf einer prozesskostenbasierten Berechnung noch weitere Parameter miteinbezieht.
Polyelectrolyte multilayer coatings (PEM) are prepared by alternative layer-by-layer deposition of cationic and anionic polyelectrolyte monolayers on charged surfaces. The thickness of the coatings ranges from nm to few μm. Their properties such as roughness, stiffness, surface charge and surface energy can be precisely tuned to fulfil different technical or biological requirements. The coating process is based on self-assembly of polyelectrolytes. Advantages of these coatings are their easy handling, no harsh chemistry and the possibility for coatings on complex geometries. The PEM coatings can be prepared from a variety of suitable polyelectrolytes. Their stability varies from very durable PEM coatings that are only soluble in strong solvents to quickly degradable, which may be applied as drug release system. One example of such a degradable PEM system is the one based on the polyelectrolyte pair Hyaluronan (HA) and Chitosan (CHI). These biopolymers originate from natural sources and show low toxicity towards human cells. However, HA/CHI multilayers show only weak adhesiveness for human umbilical vein endothelial cells (HUVEC). In this article, we summarize our approaches to enhance the HA/CHI multilayer by incorporation of a non-polymer substance –graphene oxide– to improve the cell adhesion and keep such properties as low cytotoxicity and biodegradability. Different approaches for incorporation of graphene oxide were performed and the cellular adhesion was tested by metabolic assay.
Die Blockchain-Technologie stellt einen vielversprechenden Ansatz für Transparenz und Resilienz in Lieferketten dar. In diesem Beitrag wird untersucht, welche Blockchain-Lösungen derzeit für die Supply-Chain zur Verfügung stehen, und die bislang umgesetzten Projekte in diesem Bereich analysiert. Die meisten der realisierten Projekte beziehen sich auf einfache Produkte und Supply-Chain-Strukturen. Der Grund ist, dass bislang Lösungen zur ganzheitlichen Abbildung von komplexen Produkten in dynamischen Supply-Chain-Strukturen gefehlt haben. Doch jetzt stehen erste vielversprechende Ansätze zur Verfügung.
Recent advances in artificial intelligence have enabled promising applications in neurosurgery that can enhance patient outcomes and minimize risks. This paper presents a novel system that utilizes AI to aid neurosurgeons in precisely identifying and localizing brain tumors. The system was trained on a dataset of brain MRI scans and utilized deep learning algorithms for segmentation and classification. Evaluation of the system on a separate set of brain MRI scans demonstrated an average Dice similarity coefficient of 0.87. The system was also evaluated through a user experience test involving the Department of Neurosurgery at the University Hospital Ulm, with results showing significant improvements in accuracy, efficiency, and reduced cognitive load and stress levels. Additionally, the system has demonstrated adaptability to various surgical scenarios and provides personalized guidance to users. These findings indicate the potential for AI to enhance the quality of neurosurgical interventions and improve patient outcomes. Future work will explore integrating this system with robotic surgical tools for minimally invasive surgeries.
Verschleiß an Zerspanwerkzeugen mit geometrisch definierter Schneide führt zu schlechter Oberflächenqualität, erhöhten Kräften, Maßabweichungen und Bruch. Bisher wird dieser Verschleiß außerhalb der Maschine oder indirekt (z. B. Durchmesser) erfasst. Der Tausch der Werkzeuge findet nach einer bestimmten Werkstückzahl, Zeit, oder einem Standweg statt. In diesem Beitrag wird ein neuartiges System zur direkten Ermittlung des Freiflächenverschleißes im Arbeitsraum eines Bearbeitungszentrums dargestellt. Dabei wird eine geschützt integrierte Industriekamera mit Objektiv im Arbeitsraum installiert. Die Maschinenachsen bzw. die Bearbeitungsspindel positionieren das Werkzeug davor. Nach einer nur wenige Sekunden dauernden Messung findet die Auswertung des Verschleißes hauptzeitparallel statt.
5G-Campusnetze sind vielversprechende Umgebungen für industrielle Anwendungen in Produktion und Intralogistik. Diese erreichen jedoch bisher nicht die versprochenen Leistungen, um intralogistischen Anwendungen das volle Potenzial von 5G bieten zu können. Die im Rahmen des Projekts 5G4KMU erhobenen und in diesem Beitrag vorgestellten Leistungsmessungen dienen zur Evaluierung der derzeitigen Praxistauglichkeit von 5G-Campusnetzen.