Die COVID-19-Pandemie machte deutlich, wie wichtig die Verfügbarkeit eines Schnelltests für ein funktionierendes Gesundheitssystem ist. Mit dieser einfachen Technologie kann die Unsicherheit in den unterschiedlichen und teils kontroversen statistischen Kennzahlen signifikant verringert werden. Immunoassays wie LFIA, FPIA und ELISA (Lateral Flow Immunoassay, Fluoreszenzpolarisationsimmunoassay und Enzymimmunoassay) werden in der Diagnostik und der Umweltanalyse eingesetzt. Die Verwendung von LFIA für ein Screening vor Ort bietet eine Alternative zu instrumentellen Methoden sowie komplizierteren Immunoassay-Formaten und liefert innerhalb von 10 bis 15 Minuten Ergebnisse. Verfahren mit Membranen als feste Träger erlauben parallele Assays in derselben Probe. In dieser Arbeit wurden Latex-Mikropartikel-basierte und Gold-Nanopartikel-basierte LFIAs zum Nachweis von Bisphenol A (BPA) entwickelt. Ein Ziel der Arbeit war die Entwicklung von Nitrocellulose-Membranen, Konjugatpads, Membranbehandlungen sowie einer geeigneten LFIA-Vorbehandlung zwecks Optimierung. Die Ergebnisse eines LFIA-Tests können sowohl mit bloßem Auge als auch instrumentell interpretiert werden. Die visuelle Nachweisgrenze (vLOD) wurde bei 10 μg/L gefunden, die berechnete instrumentelle Nachweisgrenze (cLOD) war 0,14 μg/L. Die Synthese der Haptenproteinkonjugate und deren weitere Bewertung in einem ELISA-Aufbau führte zu einem hochempfindlichen Assay mit einer Nachweisgrenze von 0,05 μg/L. Zusätzlich wurde ein Mix-and-Read-FPIA zur Bestimmung von BPA entwickelt. Dafür wurden neue Tracer-Moleküle, welche Fluorophore mit Derivaten des Analyten verbinden, einschließlich eines C6-Spacers (Ahx) synthetisiert. Der Einfluss der Ahx-Tracer-Brückenlänge auf die Assay-Empfindlichkeit wurde abgeschätzt, die Nachweisgrenze lag bei 1,0 μg/L mit einem Arbeitsbereich von 2 bis 155 μg/L. Die Methoden wurden für reale Proben gegen LC-MS/MS als Referenzmethode mit guter Übereinstimmung mit LFIA, FPIA und ELISA validiert. / The COVID-19 pandemic made it obvious how important the availability of a rapid test is for an efficient healthcare system. This simple technology can significantly reduce the uncertainty in the various and sometimes highly controversial statistical figures of a pandemic. Immunoassays, like LFIA, FPIA and ELISA (lateral flow immunoassay, fluorescence polarization immunoassay, enzyme immunoassay) are used in diagnostics and environmental analysis. The use of LFIA for on-site screening is an alternative to instrumental methods and to more sophisticated immunoassay formats. Results from LFIA are obtained within 10 to 15 min. Methods that use membranes as solid supports allow parallel assays to be performed in the same sample. In this work, latex microparticles-based and gold nanoparticles-based LFIAs for a rapid detection of bisphenol A (BPA) were developed. The work focused on the search for suitable nitrocellulose membranes, conjugate pads, membrane treatments, as well as for a proper LFIA pretreatment to optimize the performance. The results of an LFIA test can be interpreted both by naked eye and instrumentally. The visual limit of detection (vLOD) was found to be 10 μg/L, the calculated instrumental limit of detection (cLOD) was 0.14 μg/L. The synthesis of the required hapten-protein conjugates and further evaluation in an ELISA setup resulted in a highly sensitive assay with a limit of detection of 0.05 μg/L. Additionally, a mix-and-read FPIA for determination of BPA was developed. Here, new tracer molecules that link fluorophores to derivatives of the analyte were synthesized, including a C6 spacer (Ahx). The influence of the Ahx tracer bridge length on the assay sensitivity was estimated. The limit of detection was 1.0 μg/L with a working range from 2 to 155 μg/L. The methods were validated for real samples against LC-MS/MS as reference method with good agreement with LFIA, FPIA, and ELISA.

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Unmittelbar nach den Tode beginnen im Koerper chemische Prozesse. Waehrend der Zersetung des Gewebes gehen vom Koerper verschieden Gerueche aus - je nach Dekompositionsstadium. Da aasfressende Insektenarten durch diese charakteristischen Gerueche angelockt werden, kann ihre vorhersehbare Sukzession zusammen mit unserem Wissen ueber ihre Entwicklung genutzt werden, Rueckschlusse auf den post mortem interval (PMI) zu fuehren. Solche Berechnungen anhand von Insektenarten und ihrer Larvenentwicklung basieren auf experimentell ermittelten Daten, da das Auftreten der Arten und Temperaturadaptationen lokal variieren koennen. Jedoch sind die Zusammenhaenge zwichen den aeusseren Bedingungen, die die Dekompostion beeinflussen, und den resultierenden Geruechen unbekannt, und somit entsteht auch eine Luecke in unserem Wissen ueber die Besiedelung des Koerpers durch Insekten. Diese Studie beleuchtet die Zersetzungsprozesse in Zusammenhang auf Klima, die Produktion von fluechtigen Geruchssubstanzen der verschiedenen Dekompositionsstadien und der Attraktivitaet der fuer die Gerueche verantwortlichen Substanzen auf Aasinsekten, beispielhaft gezeigt anhand der Kaisergoldfliege Lucilia caesar Linneus, 1758 (Diptera: Calliphoridae. Weiterhin soll gezeigt werden, dass Individuen der gleichen Insektenart, die einen zersetzenden Koerper besiedeln, von verschiedenen Geruchsmustern, und somit verschiedenen Dekompositionsstadien, angelockt werden, abhaengig vonGeschlecht, Ernaehrung und Entwicklungszustand (vittellogene Phase und Paarungszustand). Die Ergebnisse tragen zum Verstaendnis von geruschssinn- und physiologisch gesteurtem Verhalten der Insekten sowie der Dekompositionsprozesse bei und ermoeglichen zuverlaessigere Leichenliegezeitbestimmungen. / After death a body undergoes chemical processes, which depend on oxygen, bacteria, temperature, humidity, and more. The longer a body remained undetected, the more important it is to know these parameters to estimate the time of death. During the decay, a dead body emits a series of odour types, depending on the stage of decomposition. As necrophagous insect species are attracted by the characteristical decomposition odour, we use their predictable succession on a corpse and our knowledge about the larval development rates to draw conclusions about the post mortem interval (PMI). These estimations are based on case-studies and locally collected data as insect succession and development can vary due to external circumstances, as well as distribution and local temperature-adaptation of the insects. However, the interactions between external factors and the resulting emission of different odours and therefore on insect settlements is largely unknown. This study gives new insights on decomposition processes according to climate conditions, the production of volatile odour pattern of distinct decay stages and the attraction of necrophagous insects, exemplified on Lucilia caesar Linneus, 1758 (Diptera: Calliphoridae), to these odours and separated volatile compounds. Furthermore it is shown that insects of the same species, settling a dead body, are attracted by different odour pattern, thus by different decomposition stages, depending on their sex, nutrition and development stage (vittellogenous phase and mating status). The results contribute to the understanding of insect behaviour mediated by odour and physiological parameters, decomposition processes and help making reliable estimates of the exact time of death.

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Schubert K., Polte T., Bönisch U., Schader S., Holtappels R., Hildebrandt G., Lehmann J., Simon J.C., Anderegg U., Saalbach A. Thy-1 (CD90) regulates the extravasation of leukocytes during inflammation. Eur. J. Immunol. 41, 2011; 645-656 / Saalbach A, Haustein UF, and Anderegg U. A ligand of human Thy-1 is localized on polymorphonuclear leukocytes and monocytes and mediates the binding to activated Thy-1 positive microvascular endothelial cells and fibroblasts. J. Invest. Dermatol. 2000; 115: 882-888 / Wetzel A., Wetzig T., Haustein U.F., Sticherling M., Anderegg U., Simon J.C., Saalbach A. Increased Neutrophil Adherence in Psoriasis: Role of the Human Endothelial Cell Receptor Thy-1 (CD90). Journal of Investigative Dermatology. 2006; 126: 441–452 / Saalbach A., Arnhold J., Leßig J., Simon J. C., Anderegg U. Human Thy-1 induces secretion of matrixmetalloproteinase-9 and CXCL8 from human neutrophils. Eur. J. Immunol. 2008; 38: 1391–1403 / Schmidt M., Gutknecht D., Simon J.C., Schulz J.N., Eckes B., Anderegg U., Saalbach A. Controlling the Balance of Fibroblast Proliferation and Differentiation: Impact of Thy-1. J Invest Dermatol. 2015; 135(7):1893-902 / Saalbach, A., Wetzig, T., Haustein, U.F., and Anderegg, U. Detection of human soluble Thy-1 in serum by ELISA: fibroblasts and activated endothelial cells are a possible source of soluble Thy-1 in serum. Cell Tiss. Res. 1999; 298: 307-315 / Wetzel A, Chavakis T, Preissner K, Sticherling M, Haustein U-F, Anderegg U, Saalbach A. Human Thy-1 (CD90) on Activated Endothel Cells is a Counterreceptor for the Leucocyte Integrin Mac-1 (CD11b/CD18). The Journal of Immunology 2004; 172: 3850-3859

Die Arbeit beschreibt zuerst alle relevanten Grundlagen zum angeborenen und erworbenen Immunsystem. Insbesondere die anatomischen und histologischen Bestandteile und deren Funktion, sowie Blutbildung, Lymphozyten-Selektion und Interaktion der Bestandteile. Antikörperklassen und Blutzellen werden dabei ebenso tabellarisch zusammengefasst. Die ablaufenden Prozesse der angeborenen und erworbenen Immunantwort (letztere unterteilt in humoral und zellvermittelt, sowie primär und sekundär) werden näher erläutert. Ebenso wird die Antigenerkennung und die Funktionalität von B-Zellen und T-Zellen detailliert erklärt. Anschließend werden intensiv Störungen des Immunsystems wie Allergien und Immunsuppressionen beschrieben. Anhand etlicher Stoffe und Stoffklassen, wie Cyclosporin A, Thalidomid und polyhalogenierter Kohlenwasserstoffe, werden die vielfältigen Wirkmechanismen toxikologischer Substanzen auf das Immunsystem beschrieben und anschaulich dargestellt. Zuletzt wird ein Vorschlag unterbreitet, wie der Inhalt in das Toxnetz-Körpermodell eingearbeitet werden kann. Als Beispiel wurde der immunmodulierende Antikörper Pembrolizumab ausgewählt, ein Protein, welches bei der Krebstherapie eingesetzt wird und die T-Zell-Erkennung von Krebszellen wieder aktiviert.

Zur Sicherung der Fischbestände muss die Aquakultur ihren Beitrag zur Weltfischversorgung weiter steigern. Solange jedoch die Fischfutter Produktion stark von der Gewinnung von Fischmehl abhängig ist, bestehen für die Aquakultur natürliche Begrenzungen und die Gefahr der Überfischung der Fischbestände bleibt erhalten. Wenn das Wachstumspotenzial der Aquakultur ausgeschöpft werden soll, müssen beträchtliche Mengen von Nährstoffeinträgen in Form von vollständigen Aquakultur-Mischfuttermitteln auf einer nachhaltigen Basis verfügbar sein. Aufgrund des gestiegenen Preises von kommerziellem Fischfutter sind Kleinproduzenten nicht in der Lage dieses zu erwerben. Daher ist es notwendig, ihnen alternatives Fischfutter zur Verfügung zu stellen. Wasserpflanzen können eine bedeutende Nahrungsquelle für herbivore- und omnivore Fische sein. Dennoch ist die Nutzung dieser Pflanzen als Zusatz für Fischfutter durch eine Reihe antinutritiver Substanzen, welche das normale Fischwachstum negativ beeinträchtigen, begrenzt. Unterschiedliche Behandlungen der Pflanzen können den Anteil an antinutritiven Substanzen reduzieren. Das Ziel dieser Dissertation war es, das nutritive Potential von Wasserpflanzen zu bestimmen. Die Wirkung der Behandlungen wie Sonnentrocknung oder Fermentierung zu bewerten und den Effekt ihrer Nutzung als Fischfutter auf das Wachstum von kultivierten Fischen zu erfassen. Dazu wurden Rationen mit einem geringen Gehalt an Fischmehl (3%) und bis zu 25% der Wasserpflanzen an die Fischspezies P. brachypomus und O. niloticus verfüttert. Die Ergebnisse der Untersuchung zeigen dass, eine ausschließlich auf aquatischen Makrophyten basierende Fütterung nicht empfehlenswert ist. Indem sie jedoch mit anderen lokal verfügbaren Agrar-Nebenerzeugnissen oder sogar mit kommerziellen Futtermitteln kombiniert werden, könnten die Futterkosten erheblich reduziert werden und bäuerlichen Kleinbetrieben eine Möglichkeit zum Wettbewerb auf den lokalen Märkten eröffnen. / It is commonly known that aquaculture needs to increase further its net contribution to the total world fish supplies. However, at present almost all farming operations, based on the use of fish feed, are highly dependent on available fishery resources for the production of fish meal, becoming a reducing activity rather than an activity suppling fishery resources. If the aquaculture growth potential is to be maintained, then considerable quantities of nutrient inputs in the form of aquafeeds will have to be available on a sustainable basis. On a long-term the small producers will be unable to depend on commercial aquafeeds based traditionally on fish meal, due to its increased price. Small-scale farmers need an alternative fish feed wherever possible based on the use of non-food grade locally feed resources, which is available in rural areas, is low-cost and is suitable for the proper growth and maintenance of native fish. Aquatic plants are considered important nutritional sources for herbivorous-omnivorous fish. However, the use of plant-derived materials as fish feed ingredient is limited by the presence of wide variety of antinutrients that affect the normal fish growth negatively; so that plants should be processed to reduce the effects of these compounds. Considering these aspects, this study assessed the nutritional potential of aquatic plants available in rural Colombia treated by sun drying and by fermentation and the effect of their use as fish feed on the growth performance of common cultured tropical fish (Piaractus brachypomus and Oreochromis niloticus) fed low fishmeal diets (3%) and until 25% of aquatic plants. The results of this study showed that a feeding exclusively based on aquatic plants is not recommendable; but to combine them with other locally available by-products of agriculture or even with commercial diets might considerably reduce feeding cost and provide to the small-scale farmers the opportunity to compete in local markets.

We investigated the effects of substrate (cellulose or starch) and different clay contents on the production of microbial extracellular polymeric substances (EPS) and concomitant development of stable soil aggregates. Soils were incubated with different amounts of montmorillonite (+ 0.1%, + 1%, + 10%) both with and without two substrates of contrasting quality (starch and cellulose). Microbial respiration (CO2), biomass carbon (C), EPS-protein, and EPS-polysaccharide were determined over the experimental period. The diversity and compositional shifts of microbial communities (bacteria/archaea) were analysed by sequencing 16S rRNA gene fragments amplified from soil DNA. Soil aggregate size distribution was determined and geometric mean diameter calculated for aggregate formation. Aggregate stabilities were compared among 1–2-mm size fraction. Starch amendment supported a faster increase than cellulose in both respiration and microbial biomass. Microbial community structure and composition differed depending on the C substrate added. However, clay addition had a more pronounced effect on alpha diversity compared to the addition of starch or cellulose. Substrate addition resulted in an increased EPS concentration only if combined with clay addition. At high clay addition, starch resulted in higher EPS concentrations than cellulose. Where additional substrate was not provided, EPS-protein was only weakly correlated with aggregate formation and stability. The relationship became stronger with addition of substrate. Labile organic C thus clearly plays a role in aggregate formation, but increasing clay content was found to enhance aggregate stability and additionally resulted in the development of distinct microbial communities and increased EPS production.