We report the use of thin film poly(dimethylsiloxane) (PDMS) prints for the arrayed mass production of highly uniform 3-D human HT29 colon carcinoma spheroids. The spheroids have an organotypic density and, as determined by 3-axis imaging, were genuinely spherical. Critically, the array density impacts growth kinetics and can be tuned to produce spheroids ranging in diameter from 200 to 550 µm. The diffusive limit of competition for media occurred with a pitch of ≥1250 µm and was used for the optimal array-based culture of large, viable spheroids. During sustained culture mass transfer gradients surrounding and within the spheroids are established, and lead to growth cessation, altered expression patterns and the formation of a central secondary necrosis. These features reflect the microenvironment of avascularised tumours, making the array format well suited for the production of model tumours with defined sizes and thus defined spatio-temporal pathophysiological gradients. Experimental windows, before and after the onset of hypoxia, were identified and used with an enzyme activity-based viability assay to measure the chemosensitivity towards irinotecan. Compared to monolayer cultures, a marked reduction in the drug efficacy towards the different spheroid culture states was observed and attributed to cell cycle arrest, the 3-D character, scale and/or hypoxia factors. In summary, spheroid culture using the array format has great potential to support drug discovery and development, as well as tumour biology research. / Dieser Beitrag ist mit Zustimmung des Rechteinhabers aufgrund einer (DFG-geförderten) Allianz- bzw. Nationallizenz frei zugänglich.

Eine bevorzugte Zellquelle für den Einsatz im Tissue Engineering sind mesenchymale Stammzellen (MSZ). Diese besitzen, neben einer hohen Proliferationsrate, die Fähigkeit, sich in verschiedene Zellen des mesodermen Ursprungs und in die entsprechenden Gewebetypen zu entwickeln. Um ein funktionales Gewebe zu erhalten ist es Ziel, sich bereits in vitro den in vivo Bedingungen anzunähern. Hierbei spielen neben der dreidimensionalen Struktur der Scaffolds auch die biochemische Mikroumgebung der Zellen in Form der unlöslichen extrazellulären Matrix (EZM) und den löslichen Mediatorproteinen wie Wachstums- und Differenzierungsfaktoren, sowie die physikalische Stimulation der Zellen eine wichtige Rolle. Während sich gegenwärtige Untersuchungen im TE vorwiegend mit den alleinigen Einflussfaktoren beschäftigen, verfolgt die vorliegende Arbeit das Ziel, die Auswirkungen kombinierter Stimuli durch Verwendung einer artifiziellen EZM, bestehend aus definierten Komponenten der nativen EZM, und physikalischer Stimuli durch elektrische Felder zu untersuchen. Letzteres erfolgte mit einem innerhalb der Arbeitsgruppe neu entwickelten System, dass die Stimulation von Zellen mit ausschließlich elektrischen Feldern, ohne störende Nebeneinflüsse, erlaubt.:1 Einleitung und Zielstellung 2 Theoretische Grundlagen 2.1 Der Knochen 2.1.1 Allgemeine Biologie und Physiologie des Knochengewebes 2.1.2 Knochenersatzmaterialien 2.2 Tissue Engineering von Knochengewebe 2.2.1 Trägermaterialien für das TE von Knochen 2.2.2 Zellen für das TE von Knochen 2.2.3 Artifizielle extrazelluläre Matrizes für das TE von Knochen 2.3 Einfluss elektrischer Felder auf Knochenumbauprozesse 2.3.1 Methoden zur Applikation von elektrischen Feldern 2.3.2 In vitro Untersuchungen zum Einfluss elektrischer Felder 2.3.3 Methode der Transformator-ähnlichen Einkopplung (TC) 3 Materialien 3.1 Technische Hilfsmittel und Geräte 3.2 Verbrauchsmaterialien 3.3 Chemikalien, Reagenzien und Kits 3.4 Antikörper 3.5 Oligonukleotide 3.6 Puffer-, Medien- und Lösungszusammensetzungen 3.7 Zellen 4 Methoden 4.1 Polycaprolacton-Co-Lactid (PCL)-Scaffolds 4.1.1 Präparation und Hydrophilisierung der PCL-Scaffolds 4.1.2 Beschichtung der PCL-Scaffolds 4.1.3 Charakterisierung der Beschichtung auf den PCL-Scaffolds 4.2 Zellkulturtechniken 4.2.1 Auftauen und Subkultivierung 4.2.2 Einfrieren 4.2.3 Induktion der osteogenen Differenzierung 4.2.4 Induktion der adipogenen Differenzierung 4.2.5 Induktion der chondrogenen Differenzierung 4.2.6 Besiedlung und Kultivierung der Zell-Matrix-Konstrukte 4.2.7 Elektrische Stimulation der Zell-Matrix-Konstrukte 4.2.8 Blockierung definierter Signaltransduktionswege 4.3 Mikroskopische Analytik der Zellen 4.3.1 Darstellung der Zellverteilung mittels Rasterelektronenmikroskopie (REM) 4.3.2 Qualitative Bestimmung von Fetttröpfchen mittels Oil-Red-O Färbung 4.3.3 Qualitative Bestimmung der Mineralisierung mittels vonKossa- Färbung 4.4 Durchflusszytometrie 4.5 Biochemische Analytik der Zellen 4.5.1 Bestimmung der Zellzahl mittels Lactatdehydrogenase (LDH)- Aktivität 4.5.2 Bestimmung der alkalische Phosphatase (ALP)-Aktivität 4.5.3 Quantitative Bestimmung des Kalziumgehaltes 4.6 Molekularbiologische Analytik / Genexpressionsanalyse 4.6.1 RNA Extraktion 4.6.2 cDNA-Synthese / Reverse Transkriptase PCR (RT-PCR) 4.6.3 Amplifikation von cDNA mittels quantitativer Real-Time PCR (qPCR) 4.7 Statistische Auswertung 5 Weiterentwicklung der Kammer zur TC-Einkopplung 5.1 Grundlegende theoretische Betrachtungen zur TC-Einkopplung 5.1.1 Ersatzschaltbild der TC-Einkopplung 5.1.2 Abschätzung des Eisenkernquerschnitts 5.1.3 Einfluss der Primärwindungszahl 5.2 Neudimensionierung und Aufbau der Stimulationseinrichtung 5.3 Verlauf der elektrischen Größen 5.3.1 Simulation 5.3.2 Messung 5.3.3 Abschätzung des magnetischen Feldes in der Kammer 5.4 Zusammenfassung 6 Zellexperimentelle Ergebnisse 6.1 Charakterisierung der humanen MSZ nach in vitro Kultivierung 6.1.1 Morphologie 6.1.2 Phänotypische Charakterisierung mittels Durchflusszytometrie 6.1.3 Multipotentes Differenzierungspotential 6.2 Zellverhalten auf den unbeschichteten PCL-Scaffolds 6.2.1 Ermittlung eines geeigneten Besiedlungsregimes 6.2.2 Zellverteilung und Proliferation der MSZ 6.2.3 Osteogene Differenzierung der MSZ 6.3 Einfluss der aEZM auf das Zellverhalten von MSZ 6.3.1 Quantitative Bestimmung der aEZM-Komponenten 6.3.2 Einfluss der aEZM auf die Adhärenz und Proliferation von MSZ 6.3.3 Einfluss der aEZM auf die osteogene Differenzierung von MSZ 6.4 Einfluss elektrischer Felder auf das Zellverhalten von MSZ 6.4.1 Einfluss der elektrischen Felder auf die Proliferation und osteogene Differenzierung von MSZ 6.4.2 Einfluss elektrischer Felder in Kombination mit Koll/sHya enthaltenden aEZM auf die Proliferation und osteogene Differenzierung von MSZ 6.4.3 Untersuchungen zu möglichen Signaltransduktionswegen 7 Diskussion der Ergebnisse 7.1 Charakterisierung der humanen MSZ nach in vitro Kultivierung 7.2 Zellverhalten auf den unbeschichteten PCL-Scaffolds 7.3 Einfluss der aEZM auf das Zellverhalten von MSZ 7.4 Einfluss elektrischer Felder auf das Zellverhalten von MSZ 8 Zusammenfassung und Ausblick Literaturverzeichnis Danksagung Eigene Publikationen und Mitautorschaften A Zusatzinformationen für die quantitative RT-PCR A.1 Versuchsdesign der Genexpressionsanalysen A.2 Qualitätskontrolle der isolierten RNA

Die Schwerpunktsetzung der Dissertation fokussiert die lehrkraftorientierte und berufsschulbezogene Auseinandersetzung mit Heterogenität; dabei werden bereits existente Lösungsansätze berücksichtigt. Ein Ziel der Arbeit ist, den Lehrkräften theoretisch fundierte adäquate Umgangsformen mit Heterogenität von Jugendlichen in den Klassen und Lerngruppen zu offerieren. Als theoretische Grundlage dient die Beschreibung von Heterogenitätsmerkmalen von Schülern, die in der einschlägigen Literatur für das erfolgreiche Lernen als signifikant relevant eingeschätzt werden. Des Weiteren rückt die Arbeit die Lehrkräfte mit ihren subjektiven Theorien, Kompetenzbündeln, Belastungsempfindungen und die lernförderlichen Umgangsformen der Lehrkräfte mit Heterogenitäten ins Zentrum sowie die kritische Betrachtung von Konzepten der inneren Differenzierung als mögliches Lösungskonzept. Die empirischen Untersuchungen erfolgen in ausgewählten staatlichen Berliner beruflichen Schulen im Berufsfeld Wirtschaft und Verwaltung mittels Leitfadeninterviews und deren Analyse in Anlehnung an die dokumentarische Methode in vertikaler und horizontaler Richtung. Ergänzt wird der qualitative Forschungsansatz durch eine statistische Dokumentenanalyse. Ein Ergebnis der Arbeit ist, dass Lehrkräfte Heterogenität nicht eindeutig als entweder Belastung oder als pädagogische Herausforderung empfinden, sondern dass der jeweils wahrgenommene Belastungsgrad stark durch die Intensität der jeweils vorliegenden Schülervarianzen in der Klasse/Lerngruppe geprägt ist. Es geht deshalb in den unterrichtsnah formulierten Hilfestellungen, die mittels einer Checkliste ermittelt werden können, um individuell zugeschnittene Handlungsempfehlungen, die sich entweder auf den Kern der Heterogenitätsvorstellung, auf die Reflexion der eigenen Handlungskompetenz, auf spezielle Heterogenitätsdimensionen, auf konkrete Hilfen für die Umsetzung der inneren Differenzierung oder auf die Belastungsreduktion im Berufsalltag beziehen. / The present thesis focuses on the ways in which vocational school teachers address student heterogeneity, giving due consideration to existing approaches. One of the goals is to provide teachers with theoretically well-founded, adequate forms of accommodating adolescent heterogeneity in various class and learning groups. The theoretical basis of this study is provided by a description of student heterogeneity features deemed to be significantly relevant to successful learning in the literature. Another primary concern is with teachers’ professional activity, including their subjective theories, their individual sets of competences, their feelings of stress and learning-conducive ways of addressing heterogeneity. Critical attention is given to differentiation by activity or outcome as a potential approach to dealing with heterogeneity. Empirical studies were conducted in a selection of Berlin-based vocational schools specializing in business and administration, using guided interviews and analyzing these by means of a methodology borrowing from the documentary method and availing itself of both vertical and horizontal perspectives. This qualitative approach is complemented by a statistical document analysis. One finding is that teachers do not view heterogeneity unambiguously as either a stress factor or a pedagogical challenge; rather, the degree of stress felt by teachers is heavily dependent on the extent of student variance inside the class or learning group. Instead, this study offers a checklist that teachers can use to obtain support and recommendations tailored to their individual needs and readily applicable to classroom settings. These recommendations concern the core of teachers’ perceptions of heterogeneity, their ability to reflect on their own ‘action competence’, specific dimensions of heterogeneity, concrete support for implementing differentiation inside the classroom, and stress reduction in day-to-day professional practice.

Dans le domaine du droit de la vente, on peut trouver beaucoup de règles qui sont limitées dans leur champ d’application ratione personae (par exemple aux seuls contrats Business to Consumer, B2C, ou aux contrats B2B). Ces différenciations sont souvent dues à des raisons historiques (par exemple la transposition de directives européennes en matière de droit de la consommation). Cependant, ces différenciations, qui compliquent les dispositions en matière du droit de la vente pour la jurisprudence ainsi que pour les utilisateurs et praticiens du droit, ne sont souvent pas justifiées par des raisons matérielles. La présente étude a l’objectif de trouver une réponse à la question quelles différenciations sont réellement utiles et dans quelles dispositions il est souhaitable de prévoir davantage une règle uniforme pour toutes les hypothèses ratione personae. A cette fin, le travail examine le droit de la vente français et allemand ainsi que des réglementations et principes européennes et internationaux (CVIM, DCEV, Principes UNIDROIT, CCR) et les analyse en se référant, outre que l’argumentation juridique, à la méthode fonctionnelle du droit comparé et à l’analyse économique du droit. / In sales law, there are many provisions that have limited personal scope of application, for instance special rules for so-called B2C (Business-to-Consumer) or B2B (Business-to-Business) contracts. Those personal differentiations, that make the application for judges, contracting parties as well as legal practitioners very complicated, are often due to historical reasons (for example the transposition of European Directives in the field of consumer law), but not justified by substantial arguments like differences between those personal categories.The present comparative study aims at finding out where these differentiations are useful and justified by substantial reasons and at what point it is preferable to provide a uniform rule for all personal configurations. In order to answer this question, this work examines the German and French sales law as well as European and international regulations and principles of soft law (CISG, CESL, UNIDROIT Principles, CFR) and analysis the rules using, apart from legal argumentation, the functional method of comparative law as well as the law and economics approach. / Insbesondere im Kaufrecht findet man immer wieder einzelne Vorschriften, Gesetzesabschnitte oder ganze Gesetzbücher mit eingeschränkten personalen Anwendungsbereichen (z.B. beschränkt auf Business to Consumer Verträge, B2C, oder auch auf B2B-Verträge. Jedoch scheint dieses komplizierte Netz aus personalen Differenzierungen keiner bestimmten Logik zu folgen und basiert häufig auf rein historischen Gründen (z.B. der Umsetzung von europäischen Verbraucherrichtlinien) oder auf beschränkter legislativer Kompetenz.Die vorliegende Arbeit untersucht daher, an welcher Stelle derartige personal differenzierende Vorschriften tatsächlich durch materielle Gründe gerechtfertigt sind und wo es besser wäre, die Differenzierung zu beseitigen, um das Kaufrecht zu vereinfachen und für dessen Adressaten und Anwender zugänglicher zu machen. Somit richtet sich die Arbeit nicht nur an die Gesetzgeber, um die existierenden Regelungen zu vereinfachen, sondern auch an die Rechtsprechung und die Praxis. Um dieses Ziel zu erreichen untersucht die Arbeit das deutsche und französische Kaufrecht sowie internationale und europäische Regelwerke (CISG, CESL, UNIDROIT-Principles, CFR). Dabei werden außer der juristischen Argumentation die funktionale Methode der Rechtsvergleichung und die Ökonomische Analyse des Rechts verwendet.

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