Eldorado - Repositorium der TU Dortmund

Ressourcen aus und für Forschung, Lehre und Studium

Bei diesem Service handelt es sich um das Institutionelle Repositorium der Technischen Universität Dortmund. Hier werden Ressourcen aus und für Lehre, Studium und Forschung gespeichert, erschlossen und der Öffentlichkeit zugänglich gemacht.

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Aktuellste Veröffentlichungen

Goodness‐of‐fit testing based on graph functionals for homogeneous Erdös–Rényi graphs
(Wiley, 2024-09-21) Brune, Barbara; Flossdorf, Jonathan; Jentsch, Carsten
The Erdös–Rényi graph is a popular choice to model network data as it is parsimoniously parameterized, straightforward to interpret and easy to estimate. However, it has limited suitability in practice, since it often fails to capture crucial characteristics of real-world networks. To check its adequacy, we propose a novel class of goodness-of-fit tests for homogeneous Erdös–Rényi models against heterogeneous alternatives that permit nonconstant edge probabilities. We allow for both asymptotically dense and sparse networks. The tests are based on graph functionals that cover a broad class of network statistics for which we derive limiting distributions in a unified manner. The resulting class of asymptotic tests includes several existing tests as special cases. Further, we propose a parametric bootstrap and prove its consistency, which avoids the often tedious variance estimation for asymptotic tests and enables performance improvements for small network sizes. Moreover, under certain fixed and local alternatives, we provide a power analysis for some popular choices of subgraph counts as goodness-of-fit test statistics. We evaluate the proposed class of tests and illustrate our theoretical findings by simulations.
Heating rate sensitive polyethylene terephthalate
(Wiley, 2024-08-13) Jerusalem, Robert David Ludwig; Maricanov, Michail; Raidt, Thomas; Katzenberg, Frank; Tiller, Joerg Christian
Smart materials react to external triggers by changing size, color, mechanical properties, or permeability. The next generation of smart materials will be able to not only recognize and react to external triggers but also to their dynamics. The only existing example of such a material is heating rate-sensitive polymorphous cross-linked syndiotactic polypropylene. This study presents a new principle of a heating rate-sensitive material on the example of cross-linked and fully amorphous quenchable semi-crystalline polyethylene terephthalate (x-PET). The x-PET is stretched to high elongation above its melting temperature and constrained quenched to a fully amorphous state. Then the polymer is heated to 120–170 °C with different heating rates. Due to its heating-rate sensitivity, x-PET shrinks to different stabilized lengths dependent on the heating rate. The new length can be used to read out the heating rate and to specifically answer to this by mechanically switching a process. Detailed analytics of this process reveal that amorphous stretched x-PET is starting the retraction above Tg and simultaneously stopping it by crystallization. The different rates of these processes result in the heating rate sensitivity of x-PET.
Eine valide Datengrundlage für die Kindertagesbetreuung
(2026-06) Meiner-Teubner, Christiane; Birkel-Barmsen, Janine; Carstens, Yannick; Kopp, Katharina
Faberpolynombasierte lokale Zeitschrittverfahren für hyperbolische Systeme der Photonik
(2026) Plotnikov, Wladimir; Schulz, Dirk; Smajic, Jasmin
Klassischerweise wird die Propagation elektromagnetischer Wellen in den unterschiedlichsten Systemen über die Lösung der Maxwell-Gleichungen analysiert. Sofern es die Umstände erlauben, ist eine Visualisierung mit Hilfe einer Simulation stets eine sinnvolle Ergänzung zur theoretischen Betrachtung. Um dies zu ermöglichen, ist der Einsatz numerischer Verfahren notwendig, die die physikalischen Gesetzmäßigkeiten rechnerisch abbilden. Je nach Anwendungsfall kann die Auswertung eines Gleichungssystems mit zahlreichen Freiheitsgraden erforderlich sein. Typische Anwendungsbereiche, für die dies gilt, sind beispielsweise die Photonik und Terahertz-Technik. Hier wird für eine realistische Analyse häufig eine örtliche Auflösung bis in den Nanometerbereich benötigt, um charakteristische Effekte modellieren zu können. Des Weiteren treten in diesen Fällen oft Nichtlinearitäten auf, die sich durch Verstärkung oder Dämpfung bemerkbar machen. Gemessen an diesem Anspruch ist die Lösung der zugrunde liegenden Gleichungssysteme entsprechend mit einer hohen Komplexität verbunden. Bei einigen etablierten Methoden kann zudem eine Beschränkung der Zeitschrittweite auftreten, welche die Komplexität zusätzlich erhöht. Damit trotz dieser Einschränkungen eine reibungslose Implementierung möglich ist, wäre eine Option, die Berechnung auf einem Rechencluster durchzuführen. Dadurch nimmt der Speicherbedarf vermeintlich eine untergeordnete Rolle ein. Dennoch kann sich diese Annahme als trügerisch erweisen, insbesondere wenn Randbedingungen, Materialmodelle oder 3D-Systeme berücksichtigt werden. Ein alternativer Ansatz würde sich auf die reine Programmierung stützen. Wird anstelle impliziter Verfahren eine explizite Methode gewählt, lässt sich das Lösen von Gleichungssystemen vollständig umgehen. Stattdessen genügt die Auswertung von Matrix-Vektor-Multiplikationen, die wesentlich einfacher zu handhaben sind als die Bestimmung einer Matrixinversen oder von Eigenwerten. Darüber hinaus ließe sich der Ablauf ohne großen Aufwand parallelisieren, wodurch sich die Rechenzeit erheblich verkürzt. Daran anschließend kann durch eine Erhöhung der Zeitschrittweite die Anzahl der Rechenoperationen weiter reduziert werden. Unter Berücksichtigung dieser Vorgaben wird der Ansatz auf Basis der Faberpolynome untersucht, der sich durch eine geringe Limitation und hohe Effizienz bei der Approximation des Matrixexponentials auszeichnet. Durch die Weiterentwicklung der konventionellen Faber-Methode, bei der anstatt eines globalen Operators beliebig viele separate lokale Operatoren evaluiert werden, wird eine deutlich höhere Flexibilität erreicht. Diesbezüglich werden theoretische und praktische Resultate miteinander verglichen, um die Gültigkeit der theoretischen Annahmen zu bewerten. Weiterhin wird gezeigt, dass sich die Konvergenz der Faber-Methode über geeignete numerische Abbildungen in andere Domänen beschleunigen lässt. Ferner kann durch den Einsatz von Unterraum-Verfahren die Gesamtkomplexität um mehrere Größenordnungen verringert werden, was die Modellierung anspruchsvoller Systeme wesentlich verbessert.
Targeting the mitochondrial lysophosphatidic acid-producing enzyme glycerol-3-phosphate acyltransferase 1 in ovarian cancer using a stable knockdown system and the small molecule inhibitor FSG67
(2026) Alvarez de las Heras, Manuel; Hengstler, Jan G.; Thriel, Christoph van
Ovarian cancer is one of the most commonly detected cancers in women. The lack of efficient screening methods complicates early disease detection and thus ovarian cancer is often diagnosed at later stages when more severe symptoms due to metastasis are present and the five-year relative survival rate is only 29%. Recently lysophosphatidic acid (LPA) was reported to play an important role in different diseases, including ovarian cancer. So far, mainly the role of extracellular LPA as a signaling lipid has been studied; however, LPA is also produced intracellularly, and as opposed to extracellular LPA, little is known of its role as a signaling lipid. Intracellular LPA can be produced by several metabolic pathways and enzymes, including the glycerol-3-phosphate acyltransferase (GPAT) enzymes. The glycerol-3-phosphate acyltransferase 1, mitochondrial (GPAM) has been linked to several diseases, including metabolic disorders and cancer. For example, GPAM expression was associated with worse outcome in human ovarian cancer patients, and its silencing reduced tumor growth in a subcutaneous xenograft mouse model. However, the contribution of GPAM to ovarian cancer metastasis has not yet been studied in vivo. Thus, in this PhD thesis, the effect of silencing GPAM with a stable knockdown system, appropriate for in vivo studies, as well as pharmacologically inhibiting its enzymatic activity with the small molecule inhibitor FSG67 was evaluated both in vitro and in vivo. Luciferase-expressing ES-2 ovarian cancer cell lines were generated to be used for in vivo imaging of peritoneal metastasis. The most promising luciferase-expressing ovarian cancer cell line was then chosen to generate stable GPAM knockdown cell lines, suitable for in vivo studies. The stable GPAM knockdown was first evaluated in vitro, revealing that silencing GPAM decreased collective cell migration and the number of colonies formed, but had no effect on colony size nor anoikis resistance, and did not strongly influence individual cell migration. In a subsequent experiment using an in vivo model of peritoneal metastasis, stable GPAM knockdown in ES-2 cells slowed tumor growth suggesting a possible role for GPAM in ovarian cancer metastasis. Moreover, the effect of inhibiting GPAM with the small molecule GPAT inhibitor FSG67 was also evaluated, demonstrating that FSG67 altered the formation of colonies and reduced individual cell migration, collective cell migration and resistance to anoikis in ovarian cancer cells. Additionally, toxicology and pharmacokinetic studies of FSG67 in vivo revealed the compound to be suitable for future in vivo studies, such as antitumor efficacy studies of the compound. To gain further insight into the mechanism behind GPAM’s role in the observed cancer cell phenotypes, its enzymatic product, LPA was studied as a possible autocrine and/or paracrine signaling molecule using mass spectrometry-based measurements of labeled LPA, demonstrating that intracellular LPA was not transported into the extracellular space. In addition, intracellular binding partners of LPA were evaluated on the protein level. Therefore, an LPA-protein pull-down assay was established and subsequently used with sequential window acquisition of all theoretical fragment ion mass spectra (SWATH-MS) based proteomics, identifying S100 calcium-binding protein A7 (S100A7), BPI fold-containing family B member 1 (BPIFB1), suprabasin (SBSN) and actin (ACTB/ACTG) as intracellular LPA-binding protein candidates. In summary, this work shows that silencing GPAM or inhibiting GPAM with FSG67 hinders cancer-relevant processes and that both approaches are suitable for in vivo studies of ovarian cancer metastasis. Furthermore, it identified intracellular LPA-binding protein candidates to be followed up in future studies.