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Strong coupling effects in magnetocaloric materials are the key factor to achieve a large magnetic entropy change. Combining insights from experiments and ab initio calculations, we review relevant coupling phenomena, including atomic coupling, stress coupling, and magnetostatic coupling. For the investigations on atomic coupling, we have used Heusler compounds as a flexible model system. Stress coupling occurs in first‐order magnetocaloric materials, which exhibit a structural transformation or volume change together with the magnetic transition. Magnetostatic coupling has been experimentally demonstrated in magnetocaloric particles and fragment ensembles. Based on the achieved insights, we have demonstrated that the materials properties can be tailored to achieve optimized magnetocaloric performance for cooling applications.
Strong coupling effects in magnetocaloric materials are the key factor to achieve a large magnetic entropy change. Combining insights from experiments and ab initio calculations, we review relevant coupling phenomena, including atomic coupling, stress coupling, and magnetostatic coupling. For the investigations on atomic coupling, we have used Heusler compounds as a flexible model system. Stress coupling occurs in first‐order magnetocaloric materials, which exhibit a structural transformation or volume change together with the magnetic transition. Magnetostatic coupling has been experimentally demonstrated in magnetocaloric particles and fragment ensembles. Based on the achieved insights, we have demonstrated that the materials properties can be tailored to achieve optimized magnetocaloric performance for cooling applications.
Reinigung wird in der Lebensmittel- und Pharmaindustrie aufgrund des stetig steigenden Kosten- und Zeitdrucks sowie der hohen Verbrauchererwartungen hinsichtlich Produktsicherheit und -haltbarkeit ein immer zentraleres Thema. Eine verbesserte Reinigbarkeit bedeutet für die produzierende Industrie eine Steigerung der Effizienz der Produktionsanlage. Besonders in der heutigen medienintensiven Zeit kommt ein "Lebensmittelskandal" durch ein unsicheres Produkt einem finanziellen Desaster und immensem Imageverlust gleich. Aus diesem Grund ist die Reinigbarkeit der produktberührenden Oberflächen stets ein wichtiges Kriterium für die Werkstoffauswahl.
Basierend auf den Theorien zu Schmutzhaftung und -entfernung wurde im Rahmen dieser Arbeit überprüft, ob und wie die theoretisch relevanten Parameter auch in den Experimenten den Reinigungserfolg beeinflussen. Der Schwerpunkt wurde auf die Einflussgrößen des Werkstoffes gelegt, um herauszufinden, wie stark eine Oberfläche selbst zu ihrer Reinigbarkeit beitragen kann (self-cleaning).
In den durchgeführten Versuchen hat sich gezeigt, dass die Oberflächenrauheit lediglich bei der Reinigung von kohäsiven Schmutzfilmen eine entscheidende Rolle gespielt hat. Hingegen ist ihr Einfluss auf das Reinigungsergebnis von sich auflösenden Schmutzfilmen und Partikeln nur begrenzt bis gar nicht zur Geltung gekommen. Das Oberflächenmaterial hatte keinen starken, aber dennoch signifikanten Einfluss auf die Reinigbarkeit der untersuchten Oberflächen. Dass die Reinigbarkeit einer Oberfläche keine Materialkonstante sein kann, wurde unter Verwendung spezieller Oberflächen mit definiert geätzten Rauheitsstrukturen nachgewiesen. Der Reinigungserfolg hängt immer auch von der Verunreinigungsart ab, was sich auch in vergleichbaren Versuchen der Einzelpartikelablösung mittels AFM in dem Einfluss der Elastizität bzw. Plastizität der Partikeln geäußert hat.
Praxistaugliche Empfehlungen gehören mit zu den wichtigsten Zielen dieser Arbeit gewesen. Mit Fokus auf die Oberflächenparameter und auf Basis der durchgeführten Untersuchungen wurde zur Optimierung der Reinigung produktberührender Oberflächen für bekannte Kontaminationen eine Checkliste als Orientierungshilfe erarbeitet. Ist die Verunreinigungsart dennoch unbekannt, so sollte der "Grenzwert" von Ra = 1 µm unterschritten werden, um bei Vorhandensein filmartiger Verschmutzungen keine negativen Auswirkungen auf die Reinigbarkeit zu haben. Die Notwendigkeit nach hochpolierten Oberflächen (Ra < 0,3 µm) aus Reinigbarkeitsgründen kann aufgrund der Untersuchungen nicht nachvollzogen werden.
Das Ziel des Vorhabens wurde erreicht.
Background: Host–pathogen interactions can lead to dramatic changes in host feeding behaviour. One aspect of this includes self-medication, where infected individuals consume substances such as toxins or alter their macronutrient consumption to enhance immune competence. Another widely adopted animal response to infection is illness-induced anorexia, which is thought to assist host immunity directly or by limiting the nutritional resources available to pathogens. Here, we recorded macronutrient preferences of the global pest cockroach, Blatta orientalis to investigate how shifts in host macronutrient dietary preference and quantity of carbohydrate (C) and protein (P) interact with immunity following bacterial infection.
Results: We fnd that B. orientalis avoids diets enriched for P under normal conditions, and that high P diets reduce cockroach survival in the long term. However, following bacterial challenge, cockroaches signifcantly reduced their overall nutrient intake, particularly of carbohydrates, and increased the relative ratio of protein (P:C) consumed. Surprisingly, these behavioural shifts had a limited efect on cockroach immunity and survival, with minor changes to immune protein abundance and antimicrobial activity between individuals placed on diferent diets, regardless of infection status.
Conclusions: We show that cockroach feeding behaviour can be modulated by a pathogen, resulting in an illness-induced anorexia-like feeding response and a shift from a C-enriched to a more P:C equal diet. However, our results also indicate that such responses do not provide signifcant immune protection in B. orientalis, suggesting that the host’s dietary shift might also result from random rather than directed behaviour. The lack of an apparent beneft of the shift in feeding behaviour highlights a possible reduced importance of diet in immune regulation in these invasive animals, although further investigations employing pathogens with alternative infection strategies are warranted.
The importance of soldiers to termite Society defence has long been recognized, but the contribution of soldiers to other societal functions, such as colony immunity, is less well understood.
We explore this issue by examining the role of soldiers in protecting nestmates against pathogen infection. Even though they are unable to engage in grooming behaviour, we find that the presence of soldiers of the Darwin termite, Mastotermes darwiniensis, significantly improves the survival of nestmates following entomopathogenic infection.
We also show that the copious exocrine oral secretions produced by Darwin termite soldiers contain a high concentration of Proteins involved in digestion, chemical biosynthesis, and immunity. The oral secretions produced by soldiers are sufficient to protect nestmates against infection, and they have potent inhibitory activity against a broad spectrum of microbes. Our findings support the view that soldiers may play an important role in colony immunity, and broaden our understanding of the possible function of soldiers during the origin of soldier-first societies.
Due to the adsorption of biomolecules, the control of the biodistribution of nanoparticles is still one of the major challenges of nanomedicine. Poly(2-ethyl-2-oxazoline) (PEtOx) for surface modification of nanoparticles is applied and both protein adsorption and cellular uptake of PEtOxylated nanoparticles versus nanoparticles coated with poly(ethylene glycol) (PEG) and non-coated positively and negatively charged nanoparticles are compared. Therefore, fluorescent poly(organosiloxane) nanoparticles of 15 nm radius are synthesized, which are used as a scaffold for surface modification in a grafting onto approach.
With multi-angle dynamic light scattering, asymmetrical flow field-flow fractionation, gel electrophoresis, and liquid chromatography-mass spectrometry, it is demonstrated that protein adsorption on PEtOxylated nanoparticles is extremely low, similar as on PEGylated nanoparticles. Moreover, quantitative microscopy reveals that PEtOxylation significantly reduces the non-specific cellular uptake, particularly by macrophage-like cells. Collectively, studies demonstrate that PEtOx is a very effective alternative to PEG for stealth modification of the surface of nanoparticles.