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To date, special interest has been paid to composite scaffolds based on polymers enriched with hydroxyapatite (HA). However, the role of HA containing different trace elements such as silicate in the structure of a polymer scaffold has not yet been fully explored. Here, we report the potential use of silicate-containing hydroxyapatite (SiHA) microparticles and microparticle aggregates in the predominant range from 2.23 to 12.40 μm in combination with polycaprolactone (PCL) as a hybrid scaffold with randomly oriented and well-aligned microfibers for regeneration of bone tissue. Chemical and mechanical properties of the developed 3D scaffolds were investigated with XRD, FTIR, EDX and tensile testing. Furthermore, the internal structure and surface morphology of the scaffolds were analyzed using synchrotron X-ray μCT and SEM. Upon culturing human mesenchymal stem cells (hMSC) on PCL-SiHA scaffolds, we found that both SiHA inclusion and microfiber orientation affected cell adhesion. The best hMSCs viability was revealed at 10 day for the PCL-SiHA scaffolds with well-aligned structure (~82%). It is expected that novel hybrid scaffolds of PCL will improve tissue ingrowth in vivo due to hydrophilic SiHA microparticles in combination with randomly oriented and well-aligned PCL microfibers, which mimic the structure of extracellular matrix of bone tissue.
Bone remodeling can be mimicked in vitro by co-culture models. Based on bone cells, such co-cultures help to study synergistic morphological changes and the impact of materials and applied substances. Hence, we examined the formation of osteoclasts on bovine bone materials to prove the bone resorption functionality of the osteoclasts in three different co-culture set-ups using human monocytes (hMCs) and (I) human mesenchymal stem cells (hMSCs), (II) osteogenic differentiated hMSCs (hOBs), and (III) hOBs in addition of soluble monocyte-colony stimulating factor (M CSF) and cytokine receptor activator of NFkB ligand (RANKL).We detected osteoclast-specific actin morphology, as well as the expression of cathepsin K and CD51/61 in single cells in set-up II and in numerous cells in set-up III. Resorption pits on bone material as characteristic proof of functional osteoclasts were not found in set-up I and II, but we detected such resorption pits in set–up III. We conclude in co culture models without M-CSF and RANKL that monocytes can differentiate into osteoclasts that show the characteristic actin structures and protein expression. However, to receive functional bone resorbing osteoclasts in vitro, the addition of M-CSF and RANKL is needed. Moreover, we suggest the use of bone or bone-like materials for future studies evaluating osteoclastogenesis.
Manufacturing has to adapt to changing situations in order to stay competitive.It demands a flexible and easy-to-use integration of production equipment and ICT systems. The contribution of this paper is the presentation of the implementation of the Manufacturing Integration Assistant (MIALinx). The integration steps range from integrating sensors over collecting and rule-based processing of sensor information to the execution of required actions. Furthermore, we describe the implementation of MIALinx by commissioning it in a manufacturing environment to retrofit legacy machines for Industrie 4.0. Finally, we validate the suitability of our approach by applying our solution in a medium-size company.
Die Mesago Messe Frankfurt als Veranstalter der Formnext 2018 haben von Prof. Dr.-Ing. Steffen Ritter von der Hochschule Reutlingen eine anschauliche Übersicht erstellen lassen, welche die Vielfalt der unterschiedlichen Verfahren zur additiven Fertigung verständlich erklärt. Die kleine, zweisprachige Broschüre mit dem Titel „AM Field Guide“ bietet auf 12 Seiten strukturierte Vergleichsdarstellungen von insgesamt 19 gängigen 3-D-Druck Technologien für Kunststoffe, Metalle sowie andere Werkstoffe und dazu noch einen Überblick über die Phasen und Prozessschritte in Projekten für Bauteile, die additiv hergestellt werden.
Mehr denn je zeigt ein Blick auf die aktuellen gesellschaftlichen Debatten, wie wichtig angewandte Forschung ist, denn sie liefert fundierte Fakten und Erkenntnisse für den politischen Diskurs. So verstehen wir unseren Auftrag zur Forschung: Wir helfen Gesellschaft und Wirtschaft, Lösungen für die drängenden Fragen unserer Zeit zu entwickeln. Wie wir das machen? Auf den folgenden Seiten bekommen Sie einen kleinen Einblick in die aktuellen Forschungsprojekte an der Hochschule. Sie werden feststellen, dass diesmal ganz der Mensch im Mittelpunkt steht. Gute Forschung ist auch die Grundlage für die Ausbildung hochqualifizierter Absolventinnen und Absolventen, die die Unternehmen so dringend brauchen, um nachhaltig wettbewerbsfähig zu bleiben. Wir machen die Studierenden fit für die „Welt da draußen“ – mit besonderen Laborprojekten (Seite 26), mit spannenden Promotionsarbeiten (Seite 10) und Unterstützung von Ausgründungen (Seite 18).
Background. The application of lean management is standard in many companies all over the world. It is used to continuously optimise existing production processes and to reduce the complexity of administrative processes. Unfortunately, in higher education, the awareness of lean management as a highly effective methodology is quite low.
Research aims. The research aim is to show how the lean strategy can be applied in university environments. Finally, this paper addresses the question why it is so difficult to implement lean in a university environment and how an institution of higher education can move forward towards becoming a lean university.
Methodology. Based on a literature review, five key lean principles are presented and examples of their implementation are discussed using short case studies from our own institution. We also compare our findings with those in the literature.
Key findings. Lean offers the chance to improve the management of higher education institutions. This requires a commitment on the part of the university top management aiming at convincing all stakeholders that a culture of lean helps the institution to be able to adapt to the rapidly changing environment of higher education.
Hauptziel des Projektes war zum einen die Entwicklung einer validen Testmethode auf Grundlage vorliegender Normen, welche die in der betrieblichen Praxis auftretende Degradation abreinigbarer Filtermedien (hohe Temperaturen, aggressive chemische Atmosphären) praxisnah abbilden kann. Die Methode sollte auch die mechanische Alterung der Medien durch Staubbeaufschlagung sowie Abreinigungs Druckstöße berücksichtigen (DIN ISO 11057). Innerhalb des Projektes konnten umfangreiche Praxiserfahrungen mit der Inbetriebnahme und dem Betrieb einer schadgasbeaufschlagten, temperierbaren Testkammer zur chemischen Alterung von Filtermedien auf Grundlage der Vorgaben der DIN EN ISO 16891 gewonnen werden. Sollen vergleichbare Prüfdaten für mehrere Proben verlässlich ermittelt werden, sind bei den Untersuchungen demnach umfangreiche Randbedingungen zu beachten. Insbesondere zeigten die Untersuchungen den hohen technischen Aufwand zur Durchführung der Filtertests auf, welche nicht zuletzt auch aufgrund der erforderlichen Sicherheitstechnik und langen Untersuchungsdauer eine Umsetzung insbesondere bei KMU aus wirtschaftlichen Gründen erschwert ist. Es konnte weiter dargestellt werden, dass die Kombination von chemisch-thermischer und mechanisch(-thermischer) Alterung durch den Einsatz verschiedener Prüfeinrichtungen grundsätzlich umsetzbar ist. Die im Rahmen des Vorhabens entwickelte Testmethode einer chemischen Alterung der Filtermatrices durch Gasphasenexposition in einer Druckkammer ermöglicht kürzere Beanspruchungszeiträume bei reduziertem zu behandelnden Schadgasanfall und kann damit den wirtschaftlichen Betrieb eines entsprechenden Prüfstandes ermöglichen. Kombiniert mit der externen mechanischen Alterung durch Staubbeaufschlagung und Möglichkeit der parallelen Temperaturaufprägung gem. EN ISO 16891 auf mehrere Filtermedien-Proben lässt sich das thermisch, chemisch und mechanisch induzierte Degradationsverhalten von Filtermedien ggf. realitätsnah und mit wirtschaftlich vertretbarem Aufwand in eine Prüfvorschrift überführen. Entsprechende Validierungsarbeiten sind Bestandteil eines aktuell gestarteten Folgeprojektes. Das zweite Hauptziel des Projektes war es Ausrüstungen zu entwickeln, die zu einer verbesserten Beständigkeit gegenüber aggressiven Komponenten führen. Die Ergebnisse zeigten, dass mit dem Sol-Gelverfahren mechanisch stabile Beschichtungen auf Faservlies dauerhaft aufgetragen werden konnten, welche insbesondere die chemisch induzierte Degradation von Aramiden reduzieren können. Bei Aramiden handelt es sich um relativ teure Hochleistungsmaterialien, von welchen bekannt ist, dass ihre Beständigkeit sowohl gegen über UV-Strahlung als auch unterschiedlichen Schadgasen gering ist. Daher stellen die Beständigkeit der Materialien verbessernde Ausrüstungen eine wichtige Entwicklung für Unternehmen dar, um auf diese Weise beständigere Aramid-basierte Produkte zu erhalten. Als besonders geeignet stellten sich dabei Fluorcarbonausrüstungen, organisch-anorganische Hybride auf Basis von GPTMS und Zirkonium-haltige Ausrüstungen heraus.
Modern persistent Key/Value stores are designed to meet the demand for high transactional throughput and high data ingestion rates. Still, they rely on backwards-compatible storage stack and abstractions to ease space management, foster seamless proliferation and system integration. Their dependence on the traditional I/O stack has negative impact on performance, causes unacceptably high write-amplification, and limits the storage longevity.
In the present paper we present NoFTL KV, an approach that results in a lean I/O stack, integrating physical storage management natively in the Key/Value store. NoFTL-KV eliminates backwards compatibility, allowing the Key/Value store to directly consume the characteristics of modern storage technologies. NoFTLKV is implemented under RocksDB. The performance evaluation under LinkBench shows that NoFTL-KV improves transactional throughput by 33%, while response times improve up to 2.3x. Furthermore, NoFTL KV reduces write-amplification 19x and improves storage longevity by imately the same factor.
Background: Internationally, teledermatology has proven to be a viable alternative to conventional physical referrals. Travel cost and referral times are reduced while patient safety is preserved. Especially patients from rural areas benefit from this healthcare innovation. Despite these established facts and positive experiences from EU neighboring countries like the Netherlands or the United Kingdom, Germany has not yet implemented store-and-forward teledermatology in routine care.
Methods: The TeleDerm study will implement and evaluate store-and-forward teledermatology in 50 general practitioner (GP) practices as an alternative to conventional referrals. TeleDerm aims to confirm that the possibility of store-and-forward teledermatology in GP practices is going to lead to a 15% (n = 260) reduction in referrals in the intervention arm. The study uses a cluster-randomized controlled trial design. Randomization is planned for the cluster “county”. The main observational unit is the GP practice. Poisson distribution of referrals is assumed. The evaluation of secondary outcomes like acceptance, enablers and barriers uses a mixed methods design with questionnaires and interviews.
Discussion: Due to the heterogeneity of GP practice organization, patient management software, information technology service providers, GP personal technical affinity and training, we expect several challenges in implementing teledermatology in German GP routine care. Therefore, we plan to recruit 30% more GPs than required by the power calculation. The implementation design and accompanying evaluation is expected to deliver vital insights into the specifics of implementing telemedicine in German routine care.
We present an approach for segmenting individual cells and lamellipodia in epithelial cell clusters using fully convolutional neural networks. The method will set the basis for measuring cell cluster dynamics and expansion to improve the investigation of collective cell migration phenomena. The fully learning-based front-end avoids classical feature engineering, yet the network architecture needs to be designed carefully. Our network predicts how likely each pixel belongs to one of the classes and, thus, is able to segment the image. Besides characterizing segmentation performance, we discuss how the network will be further employed.