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In this thesis I explore the preservation problems occurring in English square pianos from 1770. I have investigated three aspects: Which materials do the instruments normally consist of? Which are the common types of damage? What conservation ethics are widely considered among instrument conservators and restorers? With the information from these three questions have I formulated treatment suggestions and general aspects to be aware of when preserving early square pianos. The most important suggestion is not to make any treatment without reflection. It´s also important to be aware of problems regarding storage, humidity, emissions, materials and tuning when preserving an early square piano. I consider these aspects in formulating treatment suggestions to conserve instruments as historical documents and to restore them to playable state. The treatment suggestions can also help and guide conservators without special knowledge of instruments toward better preservation of early square pianos. This thesis aims therefore to improve the care of this fragile cultural heritage.

Cotttaer sandstone is a quite popular material used for sculptures and monuments for almost 1,000 years. Such sculptures and monuments will be damaged after several years. The reasons for that could be different: mechanical damage due to carving by sculptors, expansion stresses due to salt crystallization or temperature change. Damages also happen sometimes after inappropriate consolidation. Cottaer sandstone before and after consolidation was investigated by lab testing and numerical simulations in this thesis. The aim is to develop a simulation strategy which can simulate the thermomechanical coupled damage behavior at grain size level. The main research works of this thesis are as follows: *Uniaxial compression tests, Brazilian tension tests and size effect tests were carried out to investigate the mechanical parameters of original Cottaer sandstone. *Ultrasonic wave velocity measurement and special biaxial flexural tests were carried out to determine how deep the consolidation material penetrates and how much strength of sandstones is increased by using two different injection materials. *A Voronoi-based numerical simulation strategy was developed which considers grain size, grain shape and pore size. Mineral components, intra- and inter-granular contacts and intra- and inter-granular fracturing were considered as well. *Uniaxial compression tests and Brazilian tension tests of unconsolidated sandstone were simulated. This simulation strategy can capture inter- and intra-granular fracturing. *Prediction of thermo-mechanical coupled behavior of consolidated and unconsolidated sandstone samples was performed. The simulation results show that thermal properties of grains and filled pores have influence on temperature distribution and fracture development in the sandstone. Also, thermal induced displacements are strongly influenced by boundary condition.

Eukaryotic cells exhibit an extensive transcriptional diversity. Only about a quarter of the total RNA in the human cell can be accounted for by messenger RNA (mRNA), which convey genetic code for protein generation. The remaining part of the transcriptome consists of rather heterogenous molecules. While some classes are well defined and have been shown to carry out distinct functions, ranging from housekeeping to complex regulatory tasks, a big fraction of the transcriptional output is categorized solely based on the lack of protein-coding capacity and transcript length. Several studies have shown, that as a group, mRNA-like long non-coding RNAs (lncRNAs), are under stabilizing selection, however at much weaker levels than mRNAs. The conservation at the level of primary sequence is even lower, blurring the contrast between exonic and intronics parts, which impedes traditional methods of genome-wide homology search. As a consequence their evolutionary history is a fairly unexplored field and apart from a few experimentally studied cases, the vast majority of them is reported to be poorly conserved. However, the pervasive transcription and the highly spatio-temporal specific expression patterns of lncRNAs suggests their functional importance and makes their evolutionary age and conservation patterns a topic of interest. By employing diverse computational methods, recent studies shed light on the common conservation of lncRNA’s secondary and gene structures, highlighting the significance of structural features on functionality. Splice sites, in particular, are frequently retained over very large evolutionary time scales, as they maintain the intron-exon-structure of the transcript. Consequently, the conservation of splice sites can be utilized in a comparative genomics approach to establish homology and predict evolutionarily well-conserved transcripts, regardless of their coding capacity. Since splice site conservation cannot be directly inferred from experimental evidence, in the course of this thesis a computational pipeline was established to generate comparative maps of splice sites based on multiple sequence alignments together with transcriptomics data. Scoring schemes for splice site motifs are employed to assess the conservation of orthologs. This resource can then be used to systemically study the conservation patterns of RNAs and their gene structures. This thesis will demonstrate the versatility of this method by showcasing biological applications of three distinct studies. First, a comprehensive annotation of the human transcriptome, from RefSeq, ESTs and GENCODE, was used to trace the evolution of human lncRNAs. A large majority of human lncRNAs is found to be conserved across Eutheria, and many hundreds originated before the divergence of marsupials and placental mammals. However, they exhibit a rapid turnover of their transcript structures, indicating that they are actual ancient components of the vertebrate genome with outstanding evolutionary plasticity. Additionally, a public web server was setup, which allows the user to retrieve sets of orthologous splice sites from pre-computed comparative splice site maps and inspect visualizations of their conservation in the respective species. Second, a more specific data set of non-colinearly spliced latimerian RNAs is studied to fathom the origins of atypical transcripts. RNA-seq data from two coelacanth species are analyzed, yielding thousands of circular and trans-spliced products, with a surprising exclusivity of the majority of their splice junctions to atypically spliced forms, that is they are not used in linear isoforms. The conservation analysis with comparative splice site maps yielded high conservation levels for both cir- cularizing and trans-connecting splice sites. This fact in combination with their abundance strongly suggests that atypical RNAs are evolutionarily old and of functional importance. Lastly, comparative splice site maps are used to investigate the role of lncRNAs in the evolution of the Alzheimer’s disease (AD). The human specificity of AD clearly points out a phylogenetic aspect of the disease, which makes the evolutionary analysis a very promising field of research. Protein- coding and non-protein-coding regions, that have been identified to be differentially expressed in AD patients, are analyzed for conservation of their splice site and evolution of their exon-intron-structure. Both non-coding and protein-coding AD-associated genes are shown to have evolved more rapidly in their gene structure than the genome at large. This supports the view of AD as a consequence of the recent rapid adaptive evolution of the human brain. This phylogenetic trait might have far reaching consequences with respect to the appropriateness of animal models and the development of disease-modifying strategies. / Eukaryotische Zellen legen eine umfangreiche transkriptionelle Vielfalt an den Tag. Nur etwa ein Viertel der in der menschlichen Zelle enthaltenen RNA ist messenger RNA (mRNA), welche den genetischen Code für die Proteingenerierung übermittelt. Der verbleibende Anteil des Transkriptoms besteht aus eher heterogenen Molekülen. Während einigen wohldefinierten Klassen spezifische Funktionen zugeordnet werden können, welche von Zellhaushalt bis zu komplexen regulatorischen Aufgaben reichen, wird ein großer Teil der transkriptionellen Produktion ausschließlich auf Grundlage der fehlenden Kodierungskapazität und der Transkriptlänge kategorisiert. Einige Studien zeigten, dass mRNA-ähnliche lange nicht-kodierende RNA (lncRNA) als Gruppe unter stabilisierender Selektion stehen, wenn auch in einem weitaus geringeren Ausmaß als mRNAs. Die Konservierung auf Ebene der primären Sequenz ist sogar noch niedriger, wodurch der Kontrast zwischen exonischen und intronischen Elementen verschwimmt und Methoden der traditionellen Homologiesuche erschwert werden. Infolgedessen ist die evolutionäre Geschichte der lncRNAs ein recht unerforschtes Gebiet und abgesehen von ein paar vereinzelten Fallstudien wird die große Mehrheit als schwach konserviert vermeldet. Die tiefgreifende Transkription und die in Raum und Zeit hochspezifischen Expressionsmuster von lncRNA deuten jedoch auf deren funktionelle Bedeutung hin und machen ihr evolutionäres Alter und ihre Konservierungsmuster zu einem Thema von Interesse. Durch die Verwendung von computergestützten Methoden konnten jüngste Studien die verbreitete Konservierung von Sekundär- und Genstruktur von lncRNAs aufzeigen, was die Signifikanz von strukturellen Merkmalen in Bezug auf deren Funktionalität unterstreicht. Spleißstellen im besonderen werden oft über lange evolutionäre Zeitspannen erhalten, da sie die Intron-Exon-Struktur des Transkripts bewahren. Folglich, kann die Konservierung von Spleißstellen durch einen Ansatz der vergleichenden Genomik benutzt werden, um Homologie herzuleiten und evolutionär gut konservierte Transkripte unabhängig von deren Kodierungskapazität zu prognostizieren. Da es nicht möglich ist die Spleißstellenkonservierung direkt anhand von experimentellen Indikatoren abzulesen, wurde im Zuge dieser These eine computergestützte Methode entwickelt, welche, basierend auf multiplen Sequenzalignments und Transkriptomikdaten, “Vergleichskarten” von Spleißstellen erstellt. Ein Punktebewertungssystem für Spleißstellenmotive wird benutzt um die Konservierung der Orthologen zu beurteilen. Diese Resource kann anschließend verwendet werden um systematisch die Konservierungsmuster von RNAs und deren Genstrukturen zu untersuchen. Diese Arbeit wird die Vielseitigkeit dieser Methode demonstrieren, indem die biologische Anwendung in drei verschiedenen Studien präsentiert wird. Zuerst wird eine umfassende Annotation des menschlichen Transkriptoms, basierend auf RefSeq, EST und GENCODE, benutzt, um die Evolution von humanen lncRNAs nachzuvollziehen. Es konnte festgestellt werden, dass eine große Mehrheit der menschlichen lncRNAs innerhalb der Eutheria konserviert ist und mehrere hundert bereits vor der Auseinanderentwicklung von Beuteltieren und höheren Säugetieren entstanden. Dennoch zeigen sie eine rasante Veränderung in ihren Transkriptstrukturen, welche darauf hindeutet, dass sie tatsächlich alte Bestandteile von Vertebratengenomen mit bemerkenswerter evolutionärer Formbarkeit sind. Zusätzlich wurde ein öffentlicher Webserver aufgesetzt, der dem Nutzer ermöglicht Datensätze orthologer Spleißstellen aus vorgenerierten Vergleichskarten zu extrahieren und Visualisierungen der Konservierung in den jeweiligen Spezies zu betrachten. Als zweites wird ein spezifischerer Datensatz von nicht-linear gespleißten Latimeria-RNA untersucht um die Ursprünge untypischer Transkripte zu ergründen. Die Analyse der RNA-seq Daten zweier Exemplare des Quastenflossers ergab tausende zirkulärer und Transspleiß-Produkte, wobei die Mehrheit der Spleißverbindungen eine überraschende Exklusivität für untypisch gespleißte Formen aufzeigt, d.h. diese werden nicht für lineare Isoformen genutzt. Die Konservierungsanalyse mit Spleißstellen-Vergleichskarten ergibt hohe Konservierungsniveaus sowohl für zirkulärisierende als auch für trans-verbindende Spleißstellen. Diese Tatsache in Kombination mit ihrem häufigen Vorkommen, deutet stark darauf hin, dass untypische RNAs evolutionär alt und von funktioneller Bedeutung sind. Zuletzt werden Spleißstellen-Vergleichskarten benutzt um die Rolle von lncRNAs in der Evolution der Alzheimer-Krankheit (AK) zu untersuchen. Die Spezifität der AK auf den Menschen weist klar auf einen phylogenetischen Aspekt der Krankheit hin, was deren evolutionäre Analyse zu einem vielversprechenden Forschungsgebiet macht. Proteinkodierende und nicht-proteinkodierende Regionen, bei denen eine differentielle Expression in AK-Patienten erkannt wurde, werden auf die Konservierung ihrer Spleißstellen und Evolution ihrer Exon-Intron-Strukturen hin analysiert. Es kann nachgewiesen werden, dass sich die Genstruktur von sowohl nicht-kodierenden als auch von proteinkodierenden AK-assoziierten Genen schneller entwickelt als das Genom im Allgemeinen. Das unterstützt die Auffassung, dass AK die Folge einer kürzlichen rasanten adaptiven Evolution des menschlichen Gehirns ist. Diese phylogenetische Eigenschaft könnte weitreichende Konsequenzen in Bezug auf die Angemessenheit von Tiermodellen und die Entwicklung von krankheitsmodifizierenden Strategien haben.

Die Bibliotheca Corviniana, die vielgerühmte Bibliothek des Königs Matthias Corvinus von Ungarn (1443-1490), umfasste einst in Buda 2000 bis 2500 Bände mit 4000 bis 5000 antiken, mittelalterlichen und humanistischen Werken. Sie war eine der bedeutendsten fürstichen Büchersammlungen der Renaissance...

Cotttaer sandstone is a quite popular material used for sculptures and monuments for almost 1,000 years. Such sculptures and monuments will be damaged after several years. The reasons for that could be different: mechanical damage due to carving by sculptors, expansion stresses due to salt crystallization or temperature change. Damages also happen sometimes after inappropriate consolidation. Cottaer sandstone before and after consolidation was investigated by lab testing and numerical simulations in this thesis. The aim is to develop a simulation strategy which can simulate the thermomechanical coupled damage behavior at grain size level. The main research works of this thesis are as follows: *Uniaxial compression tests, Brazilian tension tests and size effect tests were carried out to investigate the mechanical parameters of original Cottaer sandstone. *Ultrasonic wave velocity measurement and special biaxial flexural tests were carried out to determine how deep the consolidation material penetrates and how much strength of sandstones is increased by using two different injection materials. *A Voronoi-based numerical simulation strategy was developed which considers grain size, grain shape and pore size. Mineral components, intra- and inter-granular contacts and intra- and inter-granular fracturing were considered as well. *Uniaxial compression tests and Brazilian tension tests of unconsolidated sandstone were simulated. This simulation strategy can capture inter- and intra-granular fracturing. *Prediction of thermo-mechanical coupled behavior of consolidated and unconsolidated sandstone samples was performed. The simulation results show that thermal properties of grains and filled pores have influence on temperature distribution and fracture development in the sandstone. Also, thermal induced displacements are strongly influenced by boundary condition.

Die Kasseler Gemäldegalerie Alte Meister hat ihren Schwerpunkt in der niederländischen, flämischen und deutschen Malerei des 17. und 18. Jahrhunderts. Dazu zählt eine der größten und bedeutendsten Sammlungen von Rembrandt. Die wichtigsten und umfangreichsten Erwerbungen fanden bis zur Mitte des 18. Jahrhunderts unter den Landgrafen von Hessen-Kassel statt. Die Firnisse zahlreicher Gemälde, darunter Hauptwerke der Galerie, sind dick, stark gegilbt und verschiedentlich borkenartig craqueliert. Diese Firnisse sind vielschichtig. Mehrheitlich stammen ihre Firnisschichten von historischen Restaurierungen. Vielfach erscheint eine Firnisabnahme als wünschenswert, in einigen Fällen erweist sie sich aber als riskant und außergewöhnlich schwierig oder aus konservatorischen Gründen als unmöglich. Die Arbeit ist in drei Hauptteile gegliedert. Im ersten Teil wird die Restaurierungsgeschichte der Kasseler Galerie von den 1750er bis zu den 1960er Jahren anhand von schriftlichen Quellen dargestellt. Bedeutende historische Persönlichkeiten der Restaurierung, Maltechnik und Kunsttechnologie waren in Kassel praktisch (Alois Hauser d. Ä. und d. J.) oder als Gutachter (Kurt Wehlte und Max Doerner) tätig. Die restauratorischen Maßnahmen und verwendeten Materialien waren vielfältig. Es fanden ganzflächige und partielle Abnahmen, Dünnungen und Trennungen von Firnissen statt. Firnisse wurden in verschiedener Weise regeneriert, Gemälde wurden neu gefirnisst oder aber überfirnisst. Vielfach kommt ein sensibler Umgang mit den Kunstwerken und ihren Erhaltungszuständen zum Ausdruck. Im zweiten Teil werden die Grundlagen und Methoden der Objektuntersuchung vorgestellt. Deformationen, Rissbildungen und Schichtenstörungen an Gemälden werden auf der Grundlage ausgewählter Literatur der Lack- und Anstrichwissenschaften, der Materialwissenschaften und Bruchmechanik neu betrachtet. Wesentliche Aspekte sind die innere Spannung von Schichten, der Einfluss von Löse- und Quellungsprozessen auf ihre mechanischen Eigenschaften sowie mehrschichtige Systeme und die Interaktion der einzelnen Schichten. Für die lichtmikroskopische Untersuchung der Gemäldeoberflächen und Querschliffe werden verschiedene Grundlagen geschaffen. Eine für diese Arbeit konzipierte grafische Strukturanalyse ermöglicht die Darstellung und Auswertung der Schichtenkonstellationen sowie der Rissbildungen und Deformationen der Bildoberflächen. Es wird ein Löseversuch am Querschliff entwickelt, mit dem sich Tendenzen des heutigen Löseverhaltens mehrschichtiger Firnisse darstellen und von Lösemitteln beeinflusste Schadensprozesse rekonstruieren lassen. Die koaxiale oder Hellfeld-Beleuchtung wird als ein wesentlicher Bestandteil der lichtmikroskopischen Untersuchung von Gemäldeoberflächen und Querschliffen etabliert. Zudem werden die Möglichkeiten einer Bestimmung von originalen Firnisschichten durch eine mikroskopische Untersuchung aufgezeigt. Die erstmalige Bestandaufnahme der Sammlung, die heute ca. 1600 Werke zählt, ergibt, dass 74 Gemälde eine erhebliche Firnisgilbung und gleichzeitig auffällige Firnisdeformationen aufweisen. Der dritte und umfangreichste Teil stellt die Untersuchung von vier Gemälden als Fallstudien dar. Die ausgewählten Werke sind Bartholomeus Frans Douven, Susanna und die beiden Alten, 1722, Rembrandt, Die Heilige Familie mit dem Vorhang, 1646, Jacob Jordaens (1593-1678), Das Bohnenfest (Der König trinkt) und Melchior de Hondecoeter (1636-1695), Die weiße Henne mit Küchlein. Auf der Grundlage des maltechnischen Aufbaus und der individuellen Restaurierungsgeschichte der Gemälde werden die Schichten und Schichtenfolgen sowie die Schäden und Veränderungen der Firnisse dargestellt. Zudem wird die Wirkung von Lösemitteln bei früheren Restaurierungen rekonstruiert. Die Fallstudien geben Einblick in die Möglichkeiten, Risiken und Grenzen einer Abnahme, Dünnung oder Trennung von Firnissen mit Lösemitteln. In einer Fallstudie wird zudem eine mechanische Firnisdünnung untersucht. In drei Fallstudien werden partielle Zwischenfirnisse festgestellt, in einem Fall kann ein originaler Firnis bestimmt werden. Die mehrschichtigen Firnisse weisen vielfältige Schichtenstörungen auf, die Folge von historischen Restaurierungen sind. Auffällige borkenartige Deformationen stehen in Zusammenhang mit Vertiefungen entlang ehemaliger Firnisrisse. Im Querschliff und insbesondere im Bereich des Craquelés erkennt man das partielle Anlösen und Auflösen der Schichtgrenzen sowie die Migration von Firnis und Farbe. Die zum Teil gravierende Lösemittelempfindlichkeit der Malschicht resultiert vor allem aus den partiellen Zwischenfirnissen. Ein zusätzliches Schadensrisiko stellt das ungleiche Löseverhalten des Firnisses dar. Der Firnis wird vorrangig entlang des aktuellen und ehemaligen Craquelés ausgeschwemmt, so dass das Lösemittel dort länger direkt auf die Malschicht einwirkt. Die Ursachen dafür liegen wiederum in den Deformationen und Schichtenstörungen des Firnisses. Die mechanische Dünnung durch Abschleifen mit Firnispulver bietet eine aus konservatorischer Sicht unbedenkliche Alternative. Es werden die Möglichkeiten, aber auch die engen Grenzen ihrer Anwendung aufgezeigt. Die vorliegende Arbeit leistet einen Beitrag zur Kunsttechnologie, zur Restaurierungsgeschichte, zu Methoden und Techniken der Untersuchung und Dokumentation und schließlich zur Konzeption von praktischen Restaurierungen. / The main focus of the Old Masters Picture Gallery Kassel is on Dutch, Flemish and German paintings of the 17th and 18th centuries, including one of the largest and most significant Rembrandt collections. The most important and extensive acquisitions were made under the Landgraves of Hesse-Kassel until the mid-18th century. The varnishes of numerous paintings, among them the key works of the gallery, are thick, strongly yellowed and occasionally feature bark-like craquelures. These varnishes are multi-layered, with most layers stemming from historical conservation treatments. Quite often, varnish removal appears desirable, but in some cases it proves to be risky and extraordinarily difficult, or even impossible for conservation reasons. The paper is structured in three main sections. The first section describes the conservation history of the Old Masters Picture Gallery Kassel from the 1750s to the 1960s based on written sources. Prominent historical personalities dedicated to conservation, painting techniques and art technology were practitioners in Kassel (Alois Hauser the Elder and the Younger) or functioned as experts (Kurt Wehlte and Max Doerner). A wide variety of conservation measures and materials were applied. Complete and partial removals, thinnings and separations of varnish were conducted. Varnishes were regenerated in different ways, paintings were re-varnished or over-varnished. In many instances one can find a sensitive treatment of the artworks and their visibly aged conditions. The second section elaborates the basics and methods of object examination. Deformations, cracking and layer disruptions on paintings are reappraised based on selected literature dealing with organic coating sciences, material sciences and fracture mechanics. Crucial aspects include the internal stress of layers, the impact of dissolution and swelling processes on their mechanical qualities, as well as multi-layered systems and the interaction between individual layers. Different foundations are created for the light-microscopic examination of painting surfaces and cross-sections. A graphical structure analysis conceived for this work allows depicting and evaluating constellations of layers as well as cracking and deformations on the painting surfaces. A solubility test on the cross-section is developed, presenting tendencies of today’s solvent behaviour of multi-layered varnishes and reconstructing damage processes influenced by solvents. The coaxial or bright field illumination is established as a crucial component of the light-microscopic examination of painting surfaces and cross-sections. Furthermore, the possibilities of determining original varnish layers through light-microscopic examination are demonstrated. The first stocktaking of the collection that today comprises ca. 1.600 works comes to the result that 74 paintings reveal considerable varnish yellowing along with conspicuous varnish deformations. The third and longest section presents the examination of four paintings as case studies. The selected works are Bartholomeus Frans Douven, Susanna and the Elders, 1722, Rembrandt, The Holy Family with a Curtain, 1646, Jacob Jordaens (1593-1678), The Bean Festival (The King Drinks), and Melchior de Hondecoeter (1636-1695), The White Hen with Chicken. Based on the structure of the paintings and their individual conservation histories, the layers and layer sequences as well as damage and changes to the varnishes are described. Furthermore, the effect of solvents during earlier conservation treatments is reconstructed. The case studies give an insight into the possibilities, risks and limitations of removing, thinning and separating varnishes with solvents. In one case study, mechanical varnish thinning is also examined. In the case studies, partial intermediate varnishes are ascertained, and in one, an original varnish layer can be determined. The multi-layered varnishes reveal a range of layer defects resulting from historical conservation treatments. Conspicuous bark-like deformations are linked to depressions along former varnish cracks. In the cross-section and especially in the area of the craquelures, the partial solvating and dissolution of layer boundaries as well as the migration of varnish and paint are established. The extreme solvent sensitivity of the paint layer detected in some cases mainly results from the partial intermediate varnishes. The varying solubility of the varnish poses a further damage risk. The varnish is predominantly washed out along the current and former craquelures, so that the solvent directly affects the paint layer for a longer period of time. The reasons for this, in turn, lie in the deformations and layer defects of the varnish. Mechanical thinning by means of sanding with varnish powder offers a harmless alternative from a conservation point of view. The potentials but also strong limitations of its application are shown. This paper makes a contribution to art technology, to the history of conservation, to methods and techniques of examining and documenting, and finally to the conception of practical conservation treatments.

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Die Bibliotheca Corviniana, die vielgerühmte Bibliothek des Königs Matthias Corvinus von Ungarn (1443-1490), umfasste einst in Buda 2000 bis 2500 Bände mit 4000 bis 5000 antiken, mittelalterlichen und humanistischen Werken. Sie war eine der bedeutendsten fürstichen Büchersammlungen der Renaissance...

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