@masterthesis{Guth2022, type = {Bachelor Thesis}, author = {Guth, Katharina}, title = {aco : eine digitale Anwendung zur Verbesserung der Lebensqualit{\"a}t von Neurodermitis-Patient:innen}, publisher = {FH Aachen}, address = {Aachen}, school = {Fachhochschule Aachen}, pages = {267 Seiten}, year = {2022}, abstract = {Neurodermitis hat in den letzten Jahrzehnten deutlich zugenommen. Etwa 10 bis 15 Prozent der Kinder und 2,5 bis 3,5 Prozent der Erwachsenen sind davon betroffen. F{\"u}r sie stellen Auswirkungen der Hautkrankheit auf K{\"o}rper und Psyche eine enorme Einschr{\"a}nkung der Lebensqualit{\"a}t dar. Die App „aco" m{\"o}chte Neurodermitis-Patient:Innen dabei unterst{\"u}tzen, ihre Behandlung selbst in die Hand zu nehmen. Eine ganzheitliche Therapie umfasst eben nicht nur Fachpersonen, sondern auch Patient:Innen selbst. Durch eine regelm{\"a}ßige Dokumentation erm{\"o}glicht die Anwendung eine aktive Auseinandersetzung mit der Krankheit. Triggerfaktoren werden ausgewertet und es wird Wissen {\"u}ber Behandlungsm{\"o}glichkeiten vermittelt. Zudem wird ein Austausch erm{\"o}glicht, der emotionale und praktische Unterst{\"u}tzung bieten soll. Damit m{\"o}chte „aco" Betroffenen eine M{\"o}glichkeit geben, das Ruder selbst in die Hand zu nehmen und leistet damit einen wichtigen Beitrag zur Therapie von Neurodermitis.}, language = {de} } @masterthesis{Cakir2022, type = {Bachelor Thesis}, author = {Cakir, Asena}, title = {Goldregen : ein Kurzfilm {\"u}ber Traumabew{\"a}ltigung in einer Therapie}, publisher = {FH Aachen}, address = {Aachen}, school = {Fachhochschule Aachen}, pages = {59 Seiten}, year = {2022}, abstract = {Der „Goldregen" besch{\"a}ftigt sich damit, wie Ereignisse der Kindheit nachhaltig das Erwachsenenleben beeinflussen k{\"o}nnen. Erik ist skeptisch, als er wegen k{\"o}rperlichen Beschwerden zum Psychotherapeuten geschickt wird. Zun{\"a}chst weigert sich, die Therapie {\"u}berhaupt ernst zu nehmen. Doch im Laufe der Sitzungen erf{\"a}hrt er immer mehr {\"u}ber sich selbst. Schlussendlich kommen Erinnerungen an verdr{\"a}ngte Kindheitstraumata hoch, und Erik erkennt den Zusammenhang zu seinem gegenw{\"a}rtigen Leiden. Der Anspruch an den Film war, durch gezielte Gestaltung Dynamik und Spannung in einem dialoggetragenen Kammerspiel zu vermitteln. Bildsprache und Musik wurden dazu gezielt auf den Film abgestimmt, um die Handlung bestm{\"o}glich zu unterst{\"u}tzen. „Goldregen" soll die Zuschauer:Innen zum Nachdenken und Diskutieren anregen, um verbreitete Ber{\"u}hrungs{\"a}ngste zum Thema der mentalen Gesundheit abzubauen und Vorbehalte zur Wirksamkeit einer Therapie auf den Pr{\"u}fstand zu stellen.}, language = {de} } @masterthesis{AsmuthDeStefano2022, type = {Bachelor Thesis}, author = {Asmuth, Mara and De Stefano, Miriam}, title = {GummiQs Reisen}, publisher = {FH Aachen}, address = {Aachen}, school = {Fachhochschule Aachen}, pages = {71 Seiten}, year = {2022}, abstract = {Dieser Film ist ein Trailer zur Mini-Serie GummiQs Reisen, welche von den fantastischen Abenteuern der Entdeckerinnen GummiQ und Kreska Kr{\"a}henschreck erz{\"a}hlt. Gemeinsam erkunden sie auf ihrem Kahn, der Kaleidoskop?, eine lebensfrohe Ozeanwelt, die mit winzigen, einzigartigen Inseln gespickt ist. Im Gegensatz zur jungen GummiQ, die zum ersten Mal verreist, ist Kreska schon eine erfahrene Seefahrerin und wird GummiQs Kapitänin und Mentorin. Sie leitet GummiQ nicht nur durch das Meer, sondern auch durch philosophische Gefilde. Denn jede Insel birgt ein eigenes soziales Dilemma, welches das ungew{\"o}hnliche Paar immer wieder dazu herausfordert, die Welt zu hinterfragen, von der sie glaubten, sie zu kennen. Gesprochen von Marianne Graffam. Musik von Eric Michels. Geschrieben und produziert von Miriam De Stefano und Mara Asmuth.}, language = {de} } @article{KaulenSchwabedalSchneideretal.2022, author = {Kaulen, Lars and Schwabedal, Justus T. C. and Schneider, Jules and Ritter, Philipp and Bialonski, Stephan}, title = {Advanced sleep spindle identification with neural networks}, series = {Scientific Reports}, volume = {12}, journal = {Scientific Reports}, number = {Article number: 7686}, publisher = {Springer Nature}, address = {London}, issn = {2045-2322}, doi = {10.1038/s41598-022-11210-y}, pages = {1 -- 10}, year = {2022}, abstract = {Sleep spindles are neurophysiological phenomena that appear to be linked to memory formation and other functions of the central nervous system, and that can be observed in electroencephalographic recordings (EEG) during sleep. Manually identified spindle annotations in EEG recordings suffer from substantial intra- and inter-rater variability, even if raters have been highly trained, which reduces the reliability of spindle measures as a research and diagnostic tool. The Massive Online Data Annotation (MODA) project has recently addressed this problem by forming a consensus from multiple such rating experts, thus providing a corpus of spindle annotations of enhanced quality. Based on this dataset, we present a U-Net-type deep neural network model to automatically detect sleep spindles. Our model's performance exceeds that of the state-of-the-art detector and of most experts in the MODA dataset. We observed improved detection accuracy in subjects of all ages, including older individuals whose spindles are particularly challenging to detect reliably. Our results underline the potential of automated methods to do repetitive cumbersome tasks with super-human performance.}, language = {en} } @masterthesis{Schnitzler2022, type = {Bachelor Thesis}, author = {Schnitzler, Nora}, title = {Identifikation und Bewertung geeigneter Mikrostrukturierungen zum Schutz von Biohybridbeschichtungen von Zahnimplantaten vor Abrasion beim Z{\"a}hneputzen}, publisher = {FH Aachen}, address = {Aachen}, school = {Fachhochschule Aachen}, pages = {67 S.}, year = {2022}, abstract = {Die Oberfl{\"a}chen dentaler Implantate sind definiert durch eine raue Oberfl{\"a}che, um die Integration in den menschlichen Knochen zu optimieren. Entz{\"u}ndungen des umgebenden Zahnfleisches z{\"a}hlen dabei zu den h{\"a}ufigsten Komplikationen nach einer Implantation. Diese Entz{\"u}ndungen entstehen haupts{\"a}chlich durch bakterielle Infektionen des Weichgewebes an der Implantations-Stelle. Die raue Oberfl{\"a}che tr{\"a}gt jedoch zu einer solchen Infektion bei. Da der Implantat-Kopf zum Teil aus dem Knochen herausragt, erfolgt beispielsweise beim Z{\"a}hneputzen eine Freilegung der Implantat-Oberfl{\"a}che. Die durch die Rauheit vergr{\"o}ßerte Oberfl{\"a}che bietet dabei ideale Voraussetzungen f{\"u}r eine Bakterienansiedlung. In der aktuellen Forschung steht die Entwicklung einer Oberfl{\"a}che im Vordergrund, die eine antibakterielle Funktionalisierung erzeugt. Diese verhindert die Bakterienansiedlung und wirkt einer Entz{\"u}ndung entgegen. Um die Beschichtung vor Verschleiß zu sch{\"u}tzen und ihre Lebensdauer der antibakteriellen Wirkung zu erh{\"o}hen, ist es m{\"o}glich die Oberfl{\"a}che mit einer Mikrostruktur zu versehen. Das Ziel der vorliegenden Arbeit ist die Identifikation geeigneter Mikrostrukturierungen, die der antibakteriellen Beschichtung einen optimalen Schutz vor Verschleiß bieten. Am Beispiel von Titan-Zahnimplantaten wird der Schutz der aufgetragenen Biohybridbeschichtung gegen abrasiven Verschleiß untersucht. Im Vorfeld wird eine Analyse der fertigungstechnischen M{\"o}glichkeiten mit Blick auf dentale Implantate und Mikrostrukturen durchgef{\"u}hrt, um das ein passendes Verfahren zu identifizieren. Die Analogiebauteile als Probenk{\"o}rper werden, mithilfe des zuvor ausgew{\"a}hlten Verfahrens, mit verschiedenen Mikrostrukturen versehen. Im Rahmen einer Versuchsdurchf{\"u}hrung, die die mechanische Belastung bei einem Zahnputzdurchgang imitiert, werden die verschiedenen Mikrostrukturen auf ihre Eignung f{\"u}r diese Anwendung {\"u}berpr{\"u}ft. Ein Vorversuch dient zur Identifizierung eines geeigneten Ankerpeptids, welches den bindenden Bestandteil der Biohybridbeschichtung darstellt. Aus drei zuvor ausgew{\"a}hlten Ankerpeptiden wird das mit der besten Adh{\"a}sionsf{\"a}higkeit herausgestellt. Im finalen Versuchsdurchlauf wird das Ankerpeptid auf die Oberfl{\"a}chen, die mit den Mikrostrukturen versehen sind, aufgetragen. Dabei ist das Ziel eine Mikrostruktur herauszustellen, die den h{\"o}chstm{\"o}glichen Schutz bietet. Durch eine Fluoreszenzpr{\"u}fung mithilfe eines Flourescence Plate Readers wird jede Kombination nach den Belastungsversuchen auf den Restanteil der Beschichtung {\"u}berpr{\"u}ft. Das Ergebnis stellt eine Mikrostruktur dar, die den bestm{\"o}glichen Schutz bietet. Dies ist erkennbar durch den h{\"o}chsten Anteil an Restbeschichtung. Eine Strukturierung mit sogenannten Micro-Grooves in Kombination mit dem MacHis-Ankerpeptid erzielte in der Analyse der Belastungssimulationen die besten Ergebnisse bez{\"u}glich des Schutzes der Beschichtung. Durch die Versuche best{\"a}tigte sich eine weitere Annahme. Die Strukturierung der Oberfl{\"a}che erzielt einen deutlich h{\"o}heren Schutz im Vergleich zu einer unstrukturierten Oberfl{\"a}che. Zudem hat sich herausgestellt, dass eine Beschichtung mit dem sogenannten PEO-Verfahren eine deutlich gr{\"o}ßere Adh{\"a}sion der Biohybridbeschichtung erzielt. Dies wird jedoch Thema weiterf{\"u}hrender Forschungen sein und kein Bestandteil der vorliegenden Arbeit.}, language = {de} } @article{RichterBraunsteinStaeudleetal.2021, author = {Richter, Charlotte and Braunstein, Bjoern and Staeudle, Benjamin and Attias, Julia and Suess, Alexander and Weber, Tobias and Mileva, Katya N. and Rittweger, Joern and Green, David A. and Albracht, Kirsten}, title = {Contractile behavior of the gastrocnemius medialis muscle during running in simulated hypogravity}, series = {npj Microgravity}, volume = {7}, journal = {npj Microgravity}, number = {Article number: 32}, publisher = {Springer Nature}, address = {New York}, issn = {2373-8065}, doi = {10.1038/s41526-021-00155-7}, pages = {7 Seiten}, year = {2021}, abstract = {Vigorous exercise countermeasures in microgravity can largely attenuate muscular degeneration, albeit the extent of applied loading is key for the extent of muscle wasting. Running on the International Space Station is usually performed with maximum loads of 70\% body weight (0.7 g). However, it has not been investigated how the reduced musculoskeletal loading affects muscle and series elastic element dynamics, and thereby force and power generation. Therefore, this study examined the effects of running on the vertical treadmill facility, a ground-based analog, at simulated 0.7 g on gastrocnemius medialis contractile behavior. The results reveal that fascicle-series elastic element behavior differs between simulated hypogravity and 1 g running. Whilst shorter peak series elastic element lengths at simulated 0.7 g appear to be the result of lower muscular and gravitational forces acting on it, increased fascicle lengths and decreased velocities could not be anticipated, but may inform the development of optimized running training in hypogravity. However, whether the alterations in contractile behavior precipitate musculoskeletal degeneration warrants further study.}, language = {en} } @article{JablonskiPoghossianKeusgenetal.2021, author = {Jablonski, Melanie and Poghossian, Arshak and Keusgen, Michael and Wege, Christina and Sch{\"o}ning, Michael Josef}, title = {Detection of plant virus particles with a capacitive field-effect sensor}, series = {Analytical and Bioanalytical Chemistry}, volume = {413}, journal = {Analytical and Bioanalytical Chemistry}, publisher = {Springer Nature}, address = {Cham}, issn = {1618-2650}, doi = {10.1007/s00216-021-03448-8}, pages = {5669 -- 5678}, year = {2021}, abstract = {Plant viruses are major contributors to crop losses and induce high economic costs worldwide. For reliable, on-site and early detection of plant viral diseases, portable biosensors are of great interest. In this study, a field-effect SiO2-gate electrolyte-insulator-semiconductor (EIS) sensor was utilized for the label-free electrostatic detection of tobacco mosaic virus (TMV) particles as a model plant pathogen. The capacitive EIS sensor has been characterized regarding its TMV sensitivity by means of constant-capacitance method. The EIS sensor was able to detect biotinylated TMV particles from a solution with a TMV concentration as low as 0.025 nM. A good correlation between the registered EIS sensor signal and the density of adsorbed TMV particles assessed from scanning electron microscopy images of the SiO2-gate chip surface was observed. Additionally, the isoelectric point of the biotinylated TMV particles was determined via zeta potential measurements and the influence of ionic strength of the measurement solution on the TMV-modified EIS sensor signal has been studied.}, language = {en} } @article{WeldenNagamineKomesuWagneretal.2021, author = {Welden, Rene and Nagamine Komesu, Cindy A. and Wagner, Patrick H. and Sch{\"o}ning, Michael Josef and Wagner, Torsten}, title = {Photoelectrochemical enzymatic penicillin biosensor: A proof-of-concept experiment}, series = {Electrochemical Science Advances}, volume = {2}, journal = {Electrochemical Science Advances}, number = {4}, publisher = {Wiley-VCH}, address = {Weinheim}, issn = {2698-5977}, doi = {10.1002/elsa.202100131}, pages = {1 -- 5}, year = {2021}, abstract = {Photoelectrochemical (PEC) biosensors are a rather novel type of biosensors thatutilizelighttoprovideinformationaboutthecompositionofananalyte,enablinglight-controlled multi-analyte measurements. For enzymatic PEC biosensors,amperometric detection principles are already known in the literature. In con-trast, there is only a little information on H+-ion sensitive PEC biosensors. Inthis work, we demonstrate the detection of H+ions emerged by H+-generatingenzymes, exemplarily demonstrated with penicillinase as a model enzyme on atitanium dioxide photoanode. First, we describe the pH sensitivity of the sensorand study possible photoelectrocatalytic reactions with penicillin. Second, weshow the enzymatic PEC detection of penicillin.}, language = {en} } @article{OliveiraMolinnusBegingetal.2021, author = {Oliveira, Danilo A. and Molinnus, Denise and Beging, Stefan and Siqueira Jr, Jos{\´e} R. and Sch{\"o}ning, Michael Josef}, title = {Biosensor Based on Self-Assembled Films of Graphene Oxide and Polyaniline Using a Field-Effect Device Platform}, series = {physica status solidi (a) applications and materials science}, volume = {218}, journal = {physica status solidi (a) applications and materials science}, number = {13}, publisher = {Wiley-VCH}, address = {Weinheim}, issn = {1862-6319}, doi = {10.1002/pssa.202000747}, pages = {1 -- 9}, year = {2021}, abstract = {A new functionalization method to modify capacitive electrolyte-insulator-semiconductor (EIS) structures with nanofilms is presented. Layers of polyallylamine hydrochloride (PAH) and graphene oxide (GO) with the compound polyaniline:poly(2-acrylamido-2-methyl-1-propanesulfonic acid) (PANI:PAAMPSA) are deposited onto a p-Si/SiO2 chip using the layer-by-layer technique (LbL). Two different enzymes (urease and penicillinase) are separately immobilized on top of a five-bilayer stack of the PAH:GO/PANI:PAAMPSA-modified EIS chip, forming a biosensor for detection of urea and penicillin, respectively. Electrochemical characterization is performed by constant capacitance (ConCap) measurements, and the film morphology is characterized by atomic force microscopy (AFM) and scanning electron microscopy (SEM). An increase in the average sensitivity of the modified biosensors (EIS-nanofilm-enzyme) of around 15\% is found in relation to sensors, only carrying the enzyme but without the nanofilm (EIS-enzyme). In this sense, the nanofilm acts as a stable bioreceptor onto the EIS chip improving the output signal in terms of sensitivity and stability.}, language = {en} } @article{MolinnusIkenJohnenetal.2022, author = {Molinnus, Denise and Iken, Heiko and Johnen, Anna Lynn and Richstein, Benjamin and Hellmich, Lena and Poghossian, Arshak and Knoch, Joachim and Sch{\"o}ning, Michael Josef}, title = {Miniaturized pH-Sensitive Field-Effect Capacitors with Ultrathin Ta₂O₅ Films Prepared by Atomic Layer Deposition}, series = {physica status solidi (a) applications and materials science}, volume = {219}, journal = {physica status solidi (a) applications and materials science}, number = {8}, publisher = {Wiley-VCH}, address = {Weinheim}, issn = {1862-6319}, doi = {10.1002/pssa.202100660}, pages = {7 Seiten}, year = {2022}, abstract = {Miniaturized electrolyte-insulator-semiconductor capacitors (EISCAPs) with ultrathin gate insulators have been studied in terms of their pH-sensitive sensor characteristics: three different EISCAP systems consisting of Al-p-Si-Ta2O5(5 nm), Al-p-Si-Si3N4(1 or 2 nm)-Ta2O5 (5 nm), and Al-p-Si-SiO2(3.6 nm)-Ta2O5(5 nm) layer structures are characterized in buffer solution with different pH values by means of capacitance-voltage and constant capacitance method. The SiO2 and Si3N4 gate insulators are deposited by rapid thermal oxidation and rapid thermal nitridation, respectively, whereas the Ta2O5 film is prepared by atomic layer deposition. All EISCAP systems have a clear pH response, favoring the stacked gate insulators SiO2-Ta2O5 when considering the overall sensor characteristics, while the Si3N4(1 nm)-Ta2O5 stack delivers the largest accumulation capacitance (due to the lower equivalent oxide thickness) and a higher steepness in the slope of the capacitance-voltage curve among the studied stacked gate insulator systems.}, language = {en} }