Eldorado - Repository of the TU Dortmund
Resources for and from Research, Teaching and Studying
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Recent Submissions
On the fundamentals and the use of tripodal tris(silanolate) ligands
(2025) Korber, Johannes Nepomuk; Fürstner, Alois; Krause, Norbert
Die Alkinmetathese ist eine Reaktion von strategischem Wert für die Naturstoffsynthese. Ihrer Anwendung wurde bisher durch den Mangel an leicht verfügbaren und stabilen Katalysatoren behindert. Eine neue Generation von Alkinmetathese Katalysatoren wurde mit dem Ziel entwickelt diese Beeinträchtigung zu überwinden. Die vorgestellten Molybdän-Alkylidin-Komplexe mit neuartigen tripodalen Tris(silanolat)-Liganden zeichnen sich durch eine beispiellose Stabilität und Nutzerfreundlichkeit aus, ohne dabei die Vorzüge früherer Katalysatorgenerationen einzubüßen.
Der Schlüssel zum Erfolg lag in der Kombination mehrere Designelemente, darunter das flexiblere tripodale Ligandengerüst sowie ein externer stabilisierender Ligand. Das entsprechende Addukt konnte im Gramm-Maßstab hergestellt werden und lässt sich routinemäßig an der Luft handhaben. In Lösung ist der zusätzliche Ligand jedoch labil und gibt bei Raumtemperatur durch spontane Dissoziation den aktiven Katalysator frei. Über eine standardisierte Testreaktion wurde die katalytische Aktivität der neuen Komplexe mit einer Reihe von Katalysatoren aus vorhergehenden Generationen verglichen. Zudem wurde erstmals auch die Luftstabilität der Komplexe untersucht. Das Addukt bleibt über viele Monate hinweg an Luft intakt und übertrifft damit alle bisherigen Hochleistungskatalysatoren. Darüber hinaus hat es ein ausgezeichnetes Anwendungsprofil, welches durch eine Reihe von anspruchsvollen Ringschlussreaktionen aus der Naturstoffsynthese demonstriert werden konnte.
Im zweiten Teil dieser Arbeit wurden explorative Untersuchungen zur Koordinationschemie einer besonderen Klasse tridentater Silanolat-Liganden vorgenommen. Die ‚Canopy-Liganden‘ zeichnen sich durch ihre starke Präferenz für eine C3-symmetrische Konformation aus. Aus diesem Grund sind sie für die Herstellung von Komplexen von Interesse, die an Metallzentren auf Kieselgeloberflächen in der heterogenen Katalyse erinnern.
Das Potential der erhaltenen Komplexe für Anwendungen in der Katalyse wurde anhand der Zyklisierung von Citronellal zu Isopulegol veranschaulicht. Die für die (industrielle) Synthese von (−)-Menthol interessante Reaktion verläuft mir guter Diastereoselektivität und ausgezeichneter Chemoselektivität. Die Temperaturstabilität des eingesetzten Komplexes übertrifft das bisherige Standard-Katalysatorsystem der Industrie und ermöglicht es, das Produkt und den Katalysator durch Destillation voneinander zu trennen.
Leveraging real-world biomarker data: Statistical methods for investigating missingness and longitudinal information for patient risk assessment
(2025) Hunsdieck, Berit; Ickstadt, Katja; Rahnenführer, Jörg
The increasing reliance on big data within the pharmaceutical industry underscores significant challenges related to noise and missingness, which can adversely impact data quality and the interpretation of patient outcomes. Noise arises from various sources across different data types, with genomic and transcriptomic data influenced by genetic and environmental factors, while proteomic and metabolomic data are affected by a wider array of variables, complicating the extraction of meaningful insights. Additionally, missing data—whether classified as missing completely at random (MCAR), missing at random (MAR), or missing not at random (MNAR)—further complicates analyses, particularly in longitudinal studies. To address these challenges, this thesis emphasises the importance of replicating real-world conditions, enabling researchers to better understand data behaviour and develop robust statistical methodologies.
The thesis comprises three papers that tackle these challenges from multiple perspectives. The first paper focusses on missingness in metabolomics data, proposing a novel clustering method that integrates missingness information, rather than relying solely on imputed values, to enhance clustering accuracy. This two-step clustering procedure aims to improve patient clustering outcomes, particularly when data are MNAR, and demonstrates superior performance compared to standard methods as confirmed by external validation measures. The second paper addresses the complexities of utilising longitudinal Electronic Health Record (EHR) data for health risk assessment by employing joint models that integrate longitudinal and survival data. This study simulates realistic longitudinal EHR data, incorporating noise, sample size, and cohort homogeneity, to analyse how various data quality characteristics impact model performance. The findings reveal conditions under which joint models outperform traditional Cox models in risk prediction. The third paper explores the modelling and prediction of blood pressure trajectories using data from wearable devices in hypertensive patients. For that, a framework is developed for simulating realistic blood pressure trajectories. This framework is used for evaluating the performance of novel statistical approaches for the prediction of treatment effects of antihypertensive drugs.
Together, these studies contribute to a deeper understanding of the challenges posed by noise and missingness in pharmaceutical big data, while offering innovative methodologies to enhance data analysis and patient outcomes.
Semiconductor detectors and their applications
(2024) Knodel, Valerie Vanessa; Kröninger, Kevin; Rhode, Wolfgang
Semiconductor detectors have long been used in high-energy particle physics. Due to continuous improvements of experiments, more efficient sensors are required. The characterisation of different sensors is presented in this thesis in order to estimate the quality of the delivered sensors. This study supports the decision to select the final manufacturers. Both investigated manufacturers are qualified to produce sensors for the ATLAS experiment.
Knowledge of silicon sensors is also useful for medical applications. In this thesis, fast silicon sensors are characterised to be useful for a time-of-flight system in order to measure the energy of traversing particles. For this purpose, the time resolution of different sensors is systematically investigated at the TU Dortmund University and new analysis methods are developed. Finally, the design and construction of a prototype is presented as well as first measurements under real conditions in the proton beam of a treatment facility.
Synthese und Charakterisierung von Wirt-Gast-vernetzten Hydrogelen für 3D-Zellanwendungen
(2025) Schnettger, Wiebke; Weberskirch, Ralf; Tiller, Jörg
In den letzten Jahren erfolgte eine rasche Entwicklung selbstheilender Hydrogele für Anwendungen in der Biomedizin, da diese eine einfache Methode zur dreidimensionalen (3D) Verkapselung von Zellen darstellen. Die 3D-Verkapselung von lebenden Zellen hat aufgrund ihrer vielfältigen Anwendungen, wie beispielsweise für die Wiederherstellung funktioneller Gewebe, die in vitro-Zellkultur, als vaskuläre Strukturen oder makroskopische Zellkonstrukte, an Bedeutung gewonnen. Allerdings stellt die gezielte Anpassung der mechanischen und chemischen Eigenschaften der Hydrogele an die Anforderungen der verschiedenen Anwendungen eine Herausforderung dar.
Daher wurde in dieser Arbeit ein vollsynthetisches, selbstheilendes Hydrogel, dessen Zusammensetzung gut kontrollierbar ist, entwickelt. Das Hydrogel basiert auf reversiblen Wirt-Gast-Vernetzungen zwischen β-Cyclodextrin (β-CD) und Adamantan (Ad). Durch die Variation der Parameter Vernetzungsdichte und Gesamtpolymerkonzentration konnten die Steifigkeit, die Elastizität und die Selbstheilung der Hydrogele gezielt eingestellt werden. Außerdem konnte durch eine Kombination der Wirt-Gast-Vernetzung mit einer kovalenten Vernetzung über Poly(ethylenglykol)diacrylat eine Erhöhung der Steifigkeit auf das Neun- bis Zehnfache der Wirt-Gast-Hydrogele bei gleichzeitigem Erhalt der Fähigkeit zur Selbstheilung erzielt werden. Darüber hinaus wurde das Hydrogelsystem erfolgreich über eine Copolymerisation bzw. über eine polymeranaloge Immobilisierung von Peptidliganden biofunktionalisiert. In 3D-Zellexperimenten wurde die Biokompatibilität der Hydrogele sowie eine Förderung der Adhäsion von B16F1-Zellen durch RGD-Funktionalisierung der Hydrogele nachgewiesen.
Cosmic neutrinos and gravity
(2025) Hellmann, Dominik; Päs, Heinrich; Hiller, Gudrun; Deppisch, Frank
We explore the potential of neutrino flavour oscillations to constrain and probe new physics models in various settings.
First, we show that a coupling between an axion like dark matter candidate and a sterile neutrino with altered dispersion relations can be used to reconcile the sterile flavour with cosmological bounds.
The allowed model parameter space is determined by comparing the predicted values for a set of central quantities to those extracted from experiment.
Moreover, we discuss how astrophysical and atmospheric neutrinos can be utilised to probe effective low energy models of quantum gravity.
We propose that if quantum gravity violates global quantum numbers, neutrino oscillations provide new possibilities to study the hypothetical fermionic dark sector.
We perform a thorough statistical analysis to estimate the sensitivity of atmospheric oscillation experiments, like IceCube, to the considered class of models.
Finally, we discuss potential effects of classical gravity on the neutrino flavour dynamics and the respective implications for current and near-future neutrino experiments.
In the course of this, we derive a formula for the amplitude of neutrino flavour transitions in curved spacetimes.