The purpose of this Master thesis is to verify migration of mesenchymal stem cells on the principle known as chemotaxis. First part of this study is focused on cell migration in order to explain the whole migration process. Next part describes various chemotaxis methods and selected studies dealing with clinical applications of mesenchymal stem cells in different medical and biomedical fields. The following step describes confocal microscopy, which is used for acquiring images of the cells. The experimental part is focused on cultivation of mesenchymal stem cells in a laboratory, which is necessary for cell vitality. Furthermore, there are designed two main experiments. Firstly there is a 2D experiment with adherent cells for chemotaxis using -Slide Chemotaxis. Secondly Transwell migration test is designed and executed. Finally, the acquired images from confocal microscope are used for image processing, which was done in Matlab R2020a programming environment. The result of this processing is evaluation of cell confluence and migration. In the end, experimental part of this study was optimized according to recommended studies. The results are summarized in the conclusion with proposal for improvements of those methods.

This thesis deals with the control of grid of lift machine and rigid hanging of ropes for elevator with a capacity of 675 kg. The main focus is strength analysis using finite element method. Furthermore, a calculation was performed also for anchoring of slide-ways and strength check was done according to standard ČSN EN 81-1. The thesis contains also the assembly drawing of grid of lift machine and it was executed in cooperation with LIFTMONT CZ s.r.o.

Bien que les résultats métaboliques de la transplantation d’îlots chez le patient diabétique de type 1 soient désormais bien démontrés, ils sont contrebalancés par les effets indésirables des traitements immunosuppresseurs et la perte de fonctionnalité du greffon à long terme.Au cours de cette thèse, nous avons étudié deux approches complémentaires offrant la perspective de s’affranchir du traitement immunosuppresseur tout en protégeant les îlots de l’apoptose et de la perte de fonctionnalité du greffon induites par les mécanismes d’isolement, de culture et de transplantation : l’immunoisolation des îlots dans des capsules de biomatériaux et la co-transplantation avec des cellules souches mésenchymateuses (CSM).Au sein du projet européen de pancréas artificiel BIOCAPAN, nous avons évalué in vitro, la biocompatibilité de différents biomatériaux et mis en évidence un effet combiné de la présence de CSM et des tripeptides RGD sur le maintien de la viabilité et de la fonctionnalité des îlots encapsulés. L’évaluation ultérieure de la biocompatibilité et de l’effet ajouté de la capsule BIOCAPAN sur des animaux diabétiques permettra la validation de la capsule qui sera proposée à des tests d’essais cliniques.Nous avons également démontré, dans un modèle de co-culture d’îlots avec des CSM dans des conditions de culture classiques et exposées à des cytokines pro-inflammatoires, que les CSM régulaient les capacités sécrétrices des îlots probablement via la régulation de l’hème oxygénase 1 (HO-1). L’identification des facteurs de transcription régulant HO-1 ainsi que des médiateurs permettant la communication entre les deux types cellulaires sont des perspectives de développement.Ce travail a souligné l’intérêt, au sein d’une approche immuno-isolante, de la reconstitution d’un environnement favorable au sein de la capsule permettant la préservation de l’îlot notamment via l’utilisation de CSM. / Although, the metabolic results of islets transplantation for patient with type 1 diabetes are now well documented, they are counteracted by the adverse effects of immunosuppressive therapies and the long-term loss in graft functionality.During this thesis, we worked on two complementary approaches offering the perspective of avoiding immunosuppressive treatment while protecting islets from apoptosis and loss of functionality induced by the mechanisms of isolation, culture and transplantation. These two tools are islet immunoisolation in capsules composed of specific biomaterials and islets co-transplantation with mesenchymal stem cells (MSCs) described for their immunomodulatory, proangiogenic and cytoprotective properties.In the european project of bioartificial pancreas BIOCAPAN, we have evaluated in vitro the biocompatibility of several biomaterials and we have highlight a combined effect of the presence of MSCs and tripeptides RGD on the viability and the functionality maintenance of the encapsulated islets. Subsequent in vivo validation of the biocompatibility and the added effect of the BIOCAPAN capsule on diabetic animals will allow the final validation of the capsule to be proposed for clinical trials.We also demonstrated, in an islet co-culture model with MSCs under conventional culture conditions and exposed to pro-inflammatory cytokines, that MSCs regulate the secretory capacity of islets probably via the regulation of heme oxygenase 1 (HO-1) described for its antioxidant and anti-inflammatory properties. The identification of transcription factors regulating HO-1 as well as mediators, allowing communication between the two cell types, are development perspectives.This work underlined the interest, within an immuno-isolation approach, of the reconstitution of a favorable environment within the capsule allowing the preservation of islet physiology thanks to the use of MSCs.

An algorithm is presented which computes a state feedback for a standard linear system which not only stabilizes, but also dampens the closed-loop system dynamics. In other words, a feedback gain vector is computed such that the eigenvalues of the closed-loop state matrix are within the region of the left half-plane where the magnitude of the real part of each eigenvalue is greater than the imaginary part. This may be accomplished by solving one periodic algebraic Riccati equation and one degenerate Riccati equation. The solution to these equations are computed using numerically robust algorithms. Finally, the periodic Riccati equation is unusual in that it produces one symmetric and one skew symmetric solution, and as a result two different state feedbacks. Both feedbacks dampen the system dynamics, but produce different closed-loop eigenvalues, giving the controller designer greater freedom in choosing a desired feedback.

The experimental program ¨SPC-PM Po 3D¨ is part of the ongoing research of the Chemnitz research group Scientific Parallel Computing (SPC) into finite element methods for problems over three dimensional domains. The package in its version 2.0 is documented in two manuals. The User's Manual provides an overview over the program, its capabilities, its installation, and handling. Moreover, test examples are explained. The aim of the Programmer's Manual is to provide a description of the algorithms and their realization. It is written for those who are interested in a deeper insight into the code, for example for improving and extending. In Version 2.0 the program can solve the Poisson equation and the Lam'e system of linear elasticity with in general mixed boundary conditions of Dirichlet and Neumann type. The domain $\Omega\subset\R^3$ can be an arbitrarily bounded polyhedron. The input is a coarse mesh, a description of the data and some control parameters. The program distributes the elements of the coarse mesh to the processors, refines the elements, generates the system of equations using linear or quadratic shape functions, solves this system and offers graphical tools to display the solution. Further, the behavior of the algorithms can be monitored: arithmetic and communication time is measured, the discretization error is measured, different preconditioners can be compared. We plan to extend the program in the next future by including a multigrid solver, an error estimator and adaptive mesh refinement, as well as the treatment of coupled thermo-elastic problems. The program has been developed for MIMD computers; it has been tested on Parsytec machines (GCPowerPlus-128 with Motorola Power PC601 processors and GCel-192 on transputer basis) and on workstation clusters using PVM. The special case of only one processor is included, that means the package can be compiled for single processor machines without any change in the source files.

In this report we describe the conversion of a simple Master-Worker parallel program from global blocking communications to non-blocking communications. The program is MPI-based and has been run on different computer architectures. By moving the communication to the background the processors can use the former waiting time for computation. However we find that the computing time increases by the time the communication time decreases in the used MPICH implementation on a cluster of workstations. Also using non-global communication instead of the global communication slows the algorithm down on computers with optimized global communication routines like the Cray T3D.

From the viewpoint of the adaptive solution of partial differential equations a finit e element method on hierarchical triangular meshes is developed permitting hanging nodes arising from nonuniform hierarchical refinement. Construction, extension and restriction of the nonuniform hierarchical basis and the accompanying mesh are described by graphs. The corresponding FE basis is generated by hierarchical transformation. The characteristic feature of the generalizable concept is the combination of the conforming hierarchical basis for easily defining and changing the FE space with an accompanying nonconforming FE basis for the easy assembly of a FE equations system. For an elliptic model the conforming FEM problem is solved by an iterative method applied to this nonconforming FEM equations system and modified by projection into the subspace of conforming basis functions. The iterative method used is the Yserentant- or BPX-preconditioned conjugate gradient algorithm. On a MIMD computer system the parallelization by domain decomposition is easy and efficient to organize both for the generation and solution of the equations system and for the change of basis and mesh.

Der Elektrik/Elektronik- und der IT-Anteil steigt derzeit in den aktuellen Premium -Fahrzeugen stetig an. Durch den Verbau von immer mehr (hochvernetzten) Steuergeräten im Fahrzeug wird versucht, dem Wunsch der Kunden nach mehr Funktionalität, Sicherheit, etc. gerecht zu werden. Aufgrund der Komplexität und der großen Entwicklungssprünge sind jedoch die neuen Steuergeräte meistens nicht mehr kompatibel mit den Vorgänger-Steuergeräten. Hier ist ein großes Einsparpotenzial vorhanden und dies ist auch der Ansatzpunkt des Forschungsthemas ”CompA“ (Compatibility Analysis of Electronic Control Units), das in diesem Dokument beschrieben wird. Im Rahmen dieses Forschungsthemas wird eine Methode definiert, mit der zwei Steuergeräte auf Rückwärtskompatibilität untersucht werden können. Der Ansatz baut auf drei Schwerpunkten auf: • Definition eines Spezifikationsansatzes zur hinreichenden Beschreibung von Steuergeräten auf Basis eines XML-Schemas. Es werden hierbei sowohl die statischen als auch die dynamischen Eigenschaften abgebildet. Dieser neuartige Spezifikationsansatz bildet die Basis für den nächsten Schwerpunkt. • Definition einer Methode zur Analyse von Rückwärtskompatibilität von Steuergeräten auf Basis eines XML-Schemas. Die Rückwärtskompatibilität zweier Steuergeräte bzw. Systeme wird auf Basis der zugehörigen XML-Dokumente analysiert. Kern der Vergleichsmethode ist hierbei ein effizientes Mapping der XML-Dokumente und ein Experten-Regelwerk. • Definition einer Methode zur Kompatibilitätsanalyse von Message Sequence Charts (MSC). MSCs werden eingesetzt, um dynamisches Verhalten an der Schnittstelle von Steuergeräten zu beschreiben. In diesem Dokument wird ein Ansatz definiert, mit dem MSCs zueinander auf Rückwärtskompatibilität geprüft werden können. Der Vergleich erfolgt auf Basis deterministischer Automaten. Des Weiteren wird im vorliegenden Dokument ein Konzept für eine graphische Benutzeroberfläche (GUI) vorgestellt, die zur Spezifikation von Steuergeräten geeignet ist und sich adaptiv unterschiedlichen Schemata anpasst. Alle vorgestellten Konzepte wurden in einem Software-Tool implementiert und die Gültigkeit an mehreren Beispielen validiert.

Artikulärer Knorpel weist ein geringes Selbstheilungspotential auf und aktuelle Methoden zur Therapie von Knorpeldefekten resultieren meist im Aufbau fibrösen, mechanisch inferioren Regenerationsgewebes. Deshalb wird stetig versucht neue Therapiemethoden zu entwickeln, die häufig auf Tissue Engineering basieren. Ein Ansatz sind biogedruckte Tissue Engineering Konstrukte, die es ermöglichen durch das „Eindrucken“ vitaler Zellen die komplexen zellulären Strukturen des Knorpelgewebes nachzubilden. Trotz vielsprechender Ergebnisse in vitro, scheitert die langfristige Regeneration von Knorpeldefekten mittels Tissue Engineering jedoch häufig an der mangelnden Fixierung und Integration der Konstrukte in das umliegende Gewebe. Besonders um biogedruckte Hydrogelkonstrukte, für die viele gängigen Fixierungsoptionen ungeeignet sind, für das Knorpel Tissue Engineering nutzbar zu machen, müssen daher neue Fixierungs- und Integrationsmethoden entwickelt werden. Als Ansatz zur Verbesserung der osteochondralen Integration von Knorpelersatzmaterialien wurde im Rahmen dieser Arbeit ein GDF-5 beladener Gewebekleber getestet. GDF-5, ein Knorpelmorphogenetisches Protein, kann die chondrogene Differenzierung sowie die Hypertrophie von Vorläuferzellen fördern. Durch den Einsatz eines GDF-5 beladenen Gewebeklebers sollen in den Defekt einwandernde, wirtseigene Progenitorzellen zur chondrogenen Differenzierung und Mineralisierung angeregt werden, mit dem Ziel eine mineralisierte Knorpelgewebsschicht zwischen der subchondralen Knochen-platte und dem implantierten Tissue Engineering Konstrukt zu generieren und so dessen Integration zu verbessern.

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