Podcasts about die partikel

In den letzten Wochen kam es hierzulande mehrmals zum Alarm wegen erhöhter Werte gelben oder Feinstaubs in der Luft. Besonders im Frühjahr werden Mikropartikel gelblichen Sandes aus Wüstenregionen in China und der Mongolei bis nach Südkorea und darüber hinaus geweht. Ein großer Anteil der zunehmenden Luftverschmutzung stammt allerdings aus hausgemachten Emissionen aus Industrie und Straßenverkehr. Die Partikel im Mikrometer-Bereich gelangen ungefiltert in die Atemwege und können zu Reizungen führen und sogar Krebs auslösen. Eine beliebte Schutzmaßnahme dagegen sind Mund-Nasen-Masken wie in der Corona-Pandemie, und weil viele Leute sie tragen, besonders, wenn sie draußen unterwegs sind, könnte es den Anschein erwecken, dass die Maskenpflicht in Korea immer noch nicht aufgehoben wäre. Klären wir also auf!

In dieser Folge vom Koreanischkurs Podcast besprechen wir die koreanischen Partikel. Die Partikel im Koreanischen sind das schwierigste Thema beim Lernen der Sprache, aber wir werden versuchen es euch auf einfache Weise näher zu bringen. Die Partikel können nämlich richtig viel Spaß machen und sind eigentlich auch sehr nützlich. Die wichtigsten koreanischen Partikel und die, die wir in dieser Folge lernen, sind der Subjektpartikel, der Themapartikel und der Objektpartikel, aber es gibt noch viele andere Partikel im Koreanischen.

Gudrun spricht mit Alina Sage, die gerade eine Masterarbeit am Deutschen Krebsforschungszentrum in Heidelberg (DKFZ) abgeschlossen hat. Mit Mark Bangert, dem Leiter der Arbeitsgruppe dort hatte Gudrun vo einigen Monaten über die Physik der Strahlentherapie gesprochen. Auch mit Alina gibt es schon eine Folge im Modellansatz, denn sie hat über ihre Erfahrungen als Studienbotschafterin berichtet. In der Masterarbeit von Alina geht es darum, die Unsicherheiten beim Bestrahlungsvorgang besser zu modellieren. In der Fachsprache heißt das noch recht junge Forschungsgebiet Uncertainty Quantification. Es gibt natürlich unterschiedliche Ursachen, die zu einer nicht punktgenauen Umsetzung des Bestrahlungsplanes für Patienten führen. Alina wählte daraus zwei, die ihr besonders wichtig erschienen: dass der Strahl nicht aus einer Punktquelle kommt, sondern die Quelle um ein Zentrum herum streut dass der Patient nicht ganz exakt an dem Ort liegt, wie er in der Simulation angenommen wird, sondern etwas verschoben dazu. Beide Prozesse lassen sich recht gut mit einer Normalverteilung beschreiben. Eine Normalverteilung wird durch eine glockenförmige Kurve dargestellt. Das Maximum ist der Wert, der als der wahrscheinlichste angenommen wird. Er heißt Erwartungswert. Wie stark die Prozesse von diesem Wert abweichen, ist in der Glockenkurve dadurch ausgedrückt, ob die Kurve steil zu diesem Maximum hin anssteigt und anschließend wieder fällt (dann weicht sie wenig ab) oder eher breit aussieht. Das wird im Parameter Varianz (oder Standardabweichung) ausgedrückt. Um mit Hilfe von Simulationen die Unsicherheit zu beziffern, verwendet Alina das Instrument der Monte-Carlo-Simulation. Sie benutzt die Open source software TOPAS. Insbesondere heißt Monte-Carlo-Simulation, dass sie eine riesige Anzahl von möglichen Pfaden der Strahlungspartikel simulieren lässt, um dann aus Tausenden von solchen Verläufen eine Näherung für den Erwartungswert der im Gewebe deponierten Bestrahlungsdosis zu errechnen. Die Partikel folgen dabei jeweils einem Random Walk. Im Prinzip muss man diese Simulationen für beide Prozesse machen, die mit ihrer Unsicherheit betrachtet werden. Hier kommt Alina jedoch eine Eigenschaft der Normalverteilung zu Gute: wenn zwei normal verteilte Prozesse unabhängig voneinander einwirken, lässt sich die Summe ihrer Wirkungen in einem einzigen normal verteilten Prozess ausdrücken. D.h. hier, dass Alina für diesen Prozess nur einmal die Monte-Carlo-Simulation durchführen muss. Das spart extrem viel Rechenleistung ein. Im Prozess der unabsichtlichen Verschiebung des Patienten um kleine Längen ist es insbesondere von Belang, wenn z.B. in der Nähe der Lunge bestrahlt wird. Fast alle Organe und Gewebe im Körper haben eine Dichte, die der von Wasser entspricht. Damit kann man den Weg der Partikel in Wechselwirkung mit dem Körper recht einfach modellieren. Wenn jedoch die Luft gefüllte Lunge auf dem Partikelweg ist, wird viel weniger Energie deponiert und das Partikel landet an einem Ort, der viel weiter von der Strahlungsquelle entfernt ist als für normales Gewebe. In diesem Fall kann man in der Bestrahlung z.B. den Hinweis geben, besonders auf Verschiebungsvermeidung in bestimmt gefährdete Richtungen zu achten. Literatur und weiterführende Informationen H. Paganetti: Range uncertainties in proton therapy and the role of Monte Carlo simulation. Phys. Med. Biol. 7.06.2012 57(11). A.E. Feiguin: Monte Carlos error analysis online lecture course B. Bednarz, M. Engelsman, and H. Paganetti: Uncertainties and correction methods when modeling passive scattering proton therapy treatment heads with Monte Carlo. Phys Med Biol. 2011;56:2837–2854. Podcasts M. Bangert, G. Thäter: Bestrahlungstherapie, Gespräch im Modellansatz Podcast, Folge 201, Fakultät für Mathematik, Karlsruher Institut für Technologie (KIT), 2019. A. Sage, L. Schenk, G. Thäter: Studienbotschafterinnen, Gespräch im Modellansatz Podcast, Folge 194, Fakultät für Mathematik, Karlsruher Institut für Technologie (KIT), 2019.

Corina Schwitzke ist Gruppenleiterin im Institut für thermische Strömungsmaschinen (ITS) am KIT. Gudrun wollte gern ein Gespräch über partikelbehaftete Strömungen mit ihr führen, denn dies ist ein wichtiges Thema in beiden Arbeitsgruppen. In Corinas Institut gilt das Interesse vor allem der Zerstäubung von Kerosin zu feinen Tröpfchen in Flugtriebwerken Seit 10 Jahren gibt es dort Strömungssimulation mit einer sogenannten Partikelmethode. Die Partikel in dieser Anwendung sind Stützstellen der Rechenmethode und repräsentieren die Flüssigkeit, z.B. Kerosin, und das Gas, d.h. die verdichtete Luft. Vom Blickpunkt der Simulation aus sind die Partikel eigentlich nur Diskretisierungspunkte, die sich mit der Strömung mitbewegen. Sie repräsentieren dabei ein Volumen und die benutzten Koordinaten "schwimmen" mit dem Fluid, d.h. die Methode benutzt ein Lagrange-Koordinatensystem. Die Gleichungen, die der Simulation zugrunde liegen, sind die Navier-Stokes Gleichungen - zunächst isotherm. Falls die Temperaturänderung mitbetrachtet werden muss, dann erfolgt das durch das Lösen der Energiegleichung, für die die diskrete Fassung sehr einfach zu realisieren ist. Das für den Zerstäubungsprozess gut geeignete numerische Verfahren, das am ITS umgesetzt wurde (und dort auch noch weiter entwickelt wird) ist Smoothed particle Hydrodynamics (SPH). Die Methode wurde zu Beginn der 1970er Jahre für die Simulation von Galaxie-Entstehung entwickelt. Ein großer Vorteil ist, dass das Verfahren sich extrem gut parallel implementieren läßt und die Simulation Gebiete ausspart, wo zunächst nichts passiert. Außerdem ist es einfacher, die Physik des Tröpfchenzerfalls zu modellieren als mit den klassischen kontinuumsmechanischen Ansätzen. Der wichtigste Aspekt für die Simulation der Kraftstoffzerstäubung ist die Oberflächenspannung. Sie muss physikalisch und numerisch richtig beschrieben werden und führt dann dazu dass ein Flüssigkeitsfilm in Tropfen zerfällt. Hier geht das Wissen um Oberflächenspannungskoeffizienten ein, die aus Experimenten gewonnen werden ebenso wie die erwartbaren Kontaktwinkel an Wänden. Das Kräftegleichgewicht von angreifenden Scher- und Oberflächenkräften muss die modellierende Physik abbilden - die numerischen Partikel bekommen daraus direkt eine Geschwindigkeit zugewiesen, die auch ausdrückt, ob der Film reißt oder zusammenhängend bleibt. Diese Partikelmethode vermeidet die Probleme von gitterbasierten Verfahren beim Reißen des Films, denn Grenzflächen werden automatisch mittransportiert. Durch die gut skalierende parallele Implementierung ist es möglich, mit einigen Milliarden Partikeln zu rechnen. Die Ergebnisse der Simulationen haben vielfältige Anwendungen. Eine ist es Schadstoffemission zu minimieren. Das ist möglich durch erzwingen der vollständigen Verbrennung des Kraftstoffes oder durch die Vermeidung der Entstehung von Stick- und Schwefeloxiden im Prozess. Das kann durch die Kraftstoffverteilung und über die Temperaturniveaus gesteuert werden. Eine andere Anwendung, die mit diesen Ideen schon funktioniert, ist die Kühlung von Zahnrädern in Getrieben durch einen Flüssigkeitsstrahl. In Zukunft soll auch die Simulation von Zerstäubung einer Biomasse möglich werden, die nichtnewtonsche Fließeigenschaften hat. Das große Ziel am ITS, das in naher Zukunft umgesetzt werden soll, ist ein virtueller Prüfstand für Zerstäubungsprozesse. Corina Schwitzke (geb. Höfler) hat Verfahrenstechnik an der Uni Karlsruhe studiert mit einem Schwerpunkt in Richtung Strömungsmechanik und Verbrennungstechnik. Ihre Diplomarbeit fertigte sie in Los Angeles zu einem Thema im Kontext von Verbrennung an. Es folgte eine Promotion an der KIT-Fakultät Maschinenbau in Karlsruhe, in der sie die Grundlage für die physikalische Modellierung der Zerstäubung mittels der SPH-Methode leistete. Studierende aus der Technomathematik und Informatik sowie dem Maschinenbau unterstützen das Institut in der Implementierung des Verfahrens.Literatur und weiterführende Informationen M.C. Keller e.a.:Turbomachinery Technical Conference and Exposition : Volume 2B - Turbomachinery Proceedings of ASME Turbo Expo 2017, Charlotte, North Carolina, USA, 26th - 30th June 2017, Art.Nr. GT2017-63594, ASME, New York (NY). doi:10.1115/GT2017-63594, 2017. M.C. Keller e.a.: Numerical Modeling of Oil-Jet Lubrication for Spur Gears using Smoothed Particle Hydrodynamics, 11th International SPHERIC Workshop, Munich, Germany, June 13-16, 2016, 69-76. S. Braun e.a.: Simulation of Primary Atomization: Assessment of the Smoothed Particle Hydrodynamics (SPH) Method ICLASS 2015 / 13th International Conference on Liquid Atomization and Spray Systems : August 23-27, 2015, Tainan, Taiwan. Ed.: Ta-Hui Lin C. Höfler:Entwicklung eines Smoothed Particle Hydrodynamics (SPH) Codes zur numerischen Vorhersage des Primärzerfalls an Brennstoffeinspritzdüsen. Dissertation. 2013. Karlsruhe. doi:10.5445/IR/1000048880 J.J. Monaghan: Smoothed Particle Hydrodynamics. Annu. Rev. Astrophys. 1992.Podcasts T. Henn: Partikelströmungen, Gespräch mit G. Thäter im Modellansatz Podcast, Folge 115, Fakultät für Mathematik, Karlsruher Institut für Technologie (KIT), 2016. S. Höllbacher: Finite Volumen, Gespräch mit G. Thäter im Modellansatz Podcast, Folge 122, Fakultät für Mathematik, Karlsruher Institut für Technologie (KIT), 2017.

Vokabeln と　to 　- 　mit / und 家族　かぞく　kazoku 　- 　Familie 私は家族と海へ行きました。　わたしはかぞくとうみへいきました。　Watashi wa kazoku to umi he ikimashita.    –    Ich bin mit meiner Familie ans Meer gefahren. 散歩します　さんぽします　sanpo shimasu 　- 　spazieren gehen 毎日犬と散歩します。　まいにちいぬとさんぽします。    mainichi inu to sanpo … Weiterlesen Der Beitrag Podcast 34: Die Partikel to erschien zuerst auf Japanisch Podcast.

Vokabeln どこ　Doko　－　wo どこへ　Dokoe　－　wohin Tipp:  Die Partikel へ  = he wird in diesem Zusammenhang wie え = e ausgesprochen. 家　うち　Uchi　－　das Zuhause 駅　えき　Eki　－　Bahnhof 週末　しゅうまつ　Syuumatsu　－　Wochenende 夏　なつ　Natsu　－　Sommer 休み　やすみ　Yasumi　－　Ferien/Pause 夏休み　なつやすみ　Natsuyasumi　－　Sommerferien 春　はる　Haru　－　Fruehling 春休み　はるやすみ　Haruyasumi　－　Frühlingsferien 冬　ふゆ　Fuyu　－　Winter 冬休み　ふゆやすみ　Fuyuyasumi　－　Winterferien 秋　あき　Aki　－　Herbst 秋休み　あきやすみ　Akiyasumi　－　Herbstferien Der Beitrag Podcast 14: doko und dokoe erschien zuerst auf Japanisch Podcast.

Vokabeln へ　he　－　nach Tipp: Die Partikel へ  (he) wird in diesem Zusammenhang wie え (e) ausgesprochen. 行きます　いきます　Ikimasu　－　fahren, gehen 来ます　きます　Kimasu　－　kommen 帰ります　かえります　Kaerimasu　－　zurückfahren, zurückgehen に　ni　－　in を　wo　－  aus 入ります　はいります　hairimasu　－　reingehen 出ます　でます　demasu　－　rausgehen 学校　がっこう　gakkoo　－　Schule 大学　だいがく　daigaku　－　Universität Der Beitrag Podcast 13: Die Partikel e,ni und o erschien zuerst auf Japanisch Podcast.

EBV ist ein Herpesvirus, welches in über 90% aller Erwachsenen nachgewiesen werden kann und in den wenigsten Fällen Beschwerden verursacht. Unter bestimmten Umständen kann es aber zur Ausbildung einer Infektiösen Mononukleosekommen und auch an der Entstehung einer Reihe von Krebserkrankungen, allenvoran die PTLD (posttransplant lymphoproliferative disease), das Burkitt- und das Hodgkin-Lymphom, ist EBV ursächlich beteiligt. Trotz zahlreicher Bemühungen und einiger vielversprechender Ansätze ist bis heute kein wirksamer Impfstoff gegen das Epstein-Barr Virus vorhanden. Im Bereich Exosomen als Mittel zur Induktion von Immunantworten wird seit gut 10 Jahren geforscht und ihre Wirksamkeit konnte bereits in klinischen Studien zur Behandlung mehrerer Krebsarten getestet werden. In dieser Doktorarbeit wurden HEK 293-Zellen und ein auf diesen Zellen basierendes Verpackungssystem für virale Vektoren auf ihre Eignung hin untersucht, rekombinante Exosomen und Virus-like-Particles (VLPs) zu produzieren, welche eventuell als DNA-freies Vakzin gegen EBV eingesetzt werden könnten. In EBV-positiven Verpackungszelllinien konnte durch Induktion des lytischen EBV-Zyklus die Freisetzung DNA-freier VLPs erreicht werden. Genau wie Exosomen aus 293-Zellen, die zuvor mit Expressionsplasmiden für EBV-Antigene transfiziert worden waren, konnten sie aus dem Zellkulturmedium aufgereinigt werden. Ihr großes immunogenes Potential zeigte sich bei der Reaktivierung von EBV-spezifischen TZellklonen und Gedächtnis-T-Zellen aus PBMCs, wo bereits geringe Mengen für eine Stimulation ausreichten. Zu der hohen Effizienz der Partikel trug ihr Tropismus bei, der auf virale Glykoproteine, vor allem gp350, zurückzuführen war. Die Partikel besaßen dadurch eine Affinität zu B-Zellen, über die effizient die Präsentation der Exosomen und Virus-like-Particles erfolgte. Auch in in vivo-Versuchen, bei denen mit dem hu-PBMC-Rag-Mausmodell und dem MHV-68-Mausmodell gearbeitet wurde, konnten durch Immunisierung mit Exosomen bzw. Virus-like-Particles virusspezifische humorale wie zelluläre Imunantworten ausgelöst werden. In Stimulationsexperimenten von malignen Zellen aus Patienten mit chronisch lymphatischer B-Zellleukämie (B-CLL) konnte ich weiterhin zeigen, dass Exosomen und VLPs auch als Überträger funktioneller Moleküle wie den CD40L, einem Mitglied der Tumor-Nekrose-Faktor-Familie, fungieren können. Dieser bewirkte in den sonst nicht immunogenen und deshalb vom Immunsystem nicht erkannten CLL-Zellen eine verstärkte Expression kostimulatorischer, Adhäsions- und apoptoseassoziierter Moleküle. Auf diese Weise war es möglich, autologe Tumor- und EBV-spezifische T-Zellen zu reaktivieren. Exosomen und Virus-like-Particles könnten deshalb bei der Behandlung der B-CLL eine vielversprechende Alternative zur Gentherapie darstellen.