@phdthesis{Nikolov2004, author = {Nikolov, Vesselin Kirolov}, title = {Model membranes grafted with long polymers}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:517-0001409}, school = {Universit{\"a}t Potsdam}, year = {2004}, abstract = {Wir untersuchen, welchen Einfluss die Verankerung von langen, hydrophilen Polymeren in Lipidmembranen auf deren elastische Eigenschaften aus{\"u}bt. Theoretisch werden zwei Grenzbereiche f{\"u}r die spontane Kr{\"u}mmung der Membran erwartet: i) bei kleinen Oberfl{\"a}chenkonzentrationen des Polymers (Pilzgebiet) sollte die spontane Kr{\"u}mmung linear von der Oberfl{\"a}chendichte des verankerten Polymers abh{\"a}ngen; ii) bei hoher Bedeckung (B{\"u}rstengebiet) sollte die Abh{\"a}ngigkeit quadratisch sein. Wir versuchen, Vorhersagen f{\"u}r das B{\"u}rstengebiet zu pr{\"u}fen, indem wir die morphologischen Ver{\"a}nderungen beobachten, die bei Riesen (Giant)- Vesikeln hervorgerufen werden. Als lange Polymere verwenden wir fluoreszenzmarkierte \&\#955;-Phage DNA Molek{\"u}le, die durch eine Biotin-Avidin-Biotin Verbindung an biotinhaltigen Lipidvesikeln befestigt sind. Wir kontrollieren die Oberfl{\"a}chenkonzentration der Anker durch Variation der Menge an biotinhaltigem Lipid in der Membran. Die Menge der an der Membran verankerten DNA wird durch Fluoreszenzmessungen quantifiziert. {\"A}nderungen in den elastischen Eigenschaften der Membran bei Anbindung der DNA, werden {\"u}ber eine Analyse der Vesikel-Fluktuationen kontrolliert. Die spontane Kr{\"u}mmung der Membran steigt mit der Oberfl{\"a}chenbeladung. Bei h{\"o}heren Verankerungen bilden die Vesikel Knospen (budding). Die Gr{\"o}ße der Knospen kann ebenfalls zur Bestimmung der Kr{\"u}mmung der Membran verwendet werden. Der Einfluss auf die Biegesteifigkeit ist Thema weiterer Untersuchungen.}, language = {en} } @phdthesis{Linke2005, author = {Linke, Gunnar Torsten}, title = {Eigenschaften fluider Vesikeln bei endlichen Temperaturen}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:517-opus-5835}, school = {Universit{\"a}t Potsdam}, year = {2005}, abstract = {In der vorliegenden Arbeit werden die Eigenschaften geschlossener fluider Membranen, sogenannter Vesikeln, bei endlichen Temperaturen untersucht. Dies beinhaltet Betrachtungen zur Form freier Vesikeln, eine Untersuchung des Adh{\"a}sionsverhaltens von Vesikeln an planaren Substraten sowie eine Untersuchung der Eigenschaften fluider Vesikeln in eingeschr{\"a}nkten Geometrien. Diese Untersuchungen fanden mit Hilfe von Monte-Carlo-Simulationen einer triangulierten Vesikeloberfl{\"a}che statt. Die statistischen Eigenschaften der fluktuierenden fluiden Vesikeln wurden zum Teil mittels Freier-Energie-Profile analysiert. In diesem Zusammenhang wurde eine neuartige Histogrammethode entwickelt.
Die Form f{\"u}r eine freie fluide Vesikel mit frei ver{\"a}nderlichem Volumen, die das Konfigurationsenergie-Funktional minimiert, ist im Falle verschwindender Temperatur eine Kugel. Mit Hilfe von Monte-Carlo-Simulationen sowie einem analytisch behandelbaren Modellsystem konnte gezeigt werden, daß sich dieses Ergebnis nicht auf endliche Temperaturen verallgemeinern l{\"a}sst und statt dessen leicht prolate und oblate Vesikelformen gegen{\"u}ber der Kugelgestalt {\"u}berwiegen. Dabei ist die Wahrscheinlichkeit f{\"u}r eine prolate Form ein wenig gr{\"o}oßer als f{\"u}r eine oblate. Diese spontane Asph{\"a}rizit{\"a}t ist entropischen Ursprungs und tritt nicht bei zweidimensionalen Vesikeln auf. Durch osmotische Dr{\"u}cke in der Vesikel, die gr{\"o}ßer sind als in der umgebenden Fl{\"u}ssigkeit, l{\"a}sst sich die Asph{\"a}rizit{\"a}t reduzieren oder sogar kompensieren. Die {\"U}berg{\"a}nge zwischen den beobachteten prolaten und oblaten Formen erfolgen im Bereich von Millisekunden in Abwesenheit osmotisch aktiver Partikel. Bei Vorhandensein derartiger Partikel ergeben sich {\"U}bergangszeiten im Bereich von Sekunden. Im Rahmen der Untersuchung des Adh{\"a}sionsverhaltens fluider Vesikeln an planaren, homogenen Substraten konnte mit Hilfe von Monte-Carlo-Simulationen festgestellt werden, dass die Eigenschaften der Kontaktfl{\"a}che der Vesikeln stark davon abh{\"a}ngen, welche Kr{\"a}fte den Kontakt bewirken. F{\"u}r eine dominierende attraktive Wechselwirkung zwischen Substrat und Vesikelmembran sowie im Falle eines Massendichteunterschieds der Fl{\"u}ssigkeiten innerhalb und außerhalb der Vesikel, der die Vesikel auf das Substrat sinken l{\"a}sst, fndet man innerhalb der Kontakt � ache eine ortsunabh� angige Verteilung des Abstands zwischen Vesikelmembran und Substrat. Dr{\"u}ckt die Vesikel ohne Ber{\"u}cksichtigung osmotischer Effekte auf Grund einer Differenz der Massendichten der Membran und der umgebenden Fl{\"u}ssigkeit gegen das Substrat, so erh{\"a}lt man eine Abstandsverteilung zwischen Vesikelmembran und Substrat, die mit dem Abstand vom Rand der Kontaktfl{\"a}che variiert. Dieser Effekt ist zudem temperaturabh{\"a}ngig. Ferner wurde die Adh{\"a}sion fluider Vesikeln an chemisch strukturierten planaren Substraten untersucht. Durch das Wechselspiel von entropischen Effekten und Konfigurationsenergien entsteht eine komplexe Abh{\"a}ngigkeit der Vesikelform von Biegesteifigkeit, osmotischen Bedingungen und der Geometrie der attraktiven Dom{\"a}nen. F{\"u}r die Bestimmung der Biegesteifigkeit der Vesikelmembranen liefern die existierenden Verfahren stark voneinander abweichende Ergebnisse. In der vorliegenden Arbeit konnte mittels Monte-Carlo-Simulationen zur Bestimmung der Biegesteifigkeit anhand des Mikropipettenverfahrens von Evans gezeigt werden, dass dieses Verfahren die a priori f{\"u}r die Simulation vorgegebene Biegesteifigkeit im wesentlichen reproduzieren kann. Im Hinblick auf medizinisch-pharmazeutische Anwendungen ist der Durchgang fluider Vesikeln durch enge Poren relevant. In Monte-Carlo-Simulationen konnte gezeigt werden, dass ein spontaner Transport der Vesikel durch ein Konzentrationsgef{\"a}lle osmotisch aktiver Substanzen, das den physiologischen Bedingungen entspricht, induziert werden kann. Es konnten die hierf{\"u}r notwendigen osmotischen Bedingungen sowie die charakteristischen Zeitskalen abgesch{\"a}tzt werden. Im realen Experiment sind Eindringzeiten in eine enge Pore im Bereich weniger Minuten zu erwarten. Ferner konnte beobachtet werden, dass bei Vesikeln mit einer homogenen, positiven spontanen Kr{\"u}mmung Deformationen hin zu prolaten Formen leichter erfolgen als bei Vesikeln ohne spontane Kr{\"u}mmung. Mit diesem Effekt ist eine Verringerung der Energiebarriere f{\"u}r das Eindringen in eine Pore verbunden, deren Radius nur wenig kleiner als der Vesikelradius ist.}, subject = {Membran}, language = {de} } @misc{LehrLischeid2020, author = {Lehr, Christian and Lischeid, Gunnar}, title = {Efficient screening of groundwater head monitoring data for anthropogenic effects and measurement errors}, series = {Zweitver{\"o}ffentlichungen der Universit{\"a}t Potsdam : Mathematisch-Naturwissenschaftliche Reihe}, journal = {Zweitver{\"o}ffentlichungen der Universit{\"a}t Potsdam : Mathematisch-Naturwissenschaftliche Reihe}, number = {2}, issn = {1866-8372}, doi = {10.25932/publishup-51199}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:517-opus4-511992}, pages = {15}, year = {2020}, abstract = {Groundwater levels are monitored by environmental agencies to support the sustainable use of groundwater resources. For this purpose continuous and spatially comprehensive monitoring in high spatial and temporal resolution is desired. This leads to large datasets that have to be checked for quality and analysed to distinguish local anthropogenic influences from natural variability of the groundwater level dynamics at each well. Both technical problems with the measurements as well as local anthropogenic influences can lead to local anomalies in the hydrographs. We suggest a fast and efficient screening method for the identification of well-specific peculiarities in hydrographs of groundwater head monitoring networks. The only information required is a set of time series of groundwater heads all measured at the same instants of time. For each well of the monitoring network a reference hydrograph is calculated, describing expected "normal" behaviour at the respective well as is typical for the monitored region. The reference hydrograph is calculated by multiple linear regression of the observed hydrograph with the "stable" principal components (PCs) of a principal component analysis of all groundwater head series of the network as predictor variables. The stable PCs are those PCs which were found in a random subsampling procedure to be rather insensitive to the specific selection of the analysed observation wells, i.e. complete series, and to the specific selection of measurement dates. Hence they can be considered to be representative for the monitored region in the respective period. The residuals of the reference hydrograph describe local deviations from the normal behaviour. Peculiarities in the residuals allow the data to be checked for measurement errors and the wells with a possible anthropogenic influence to be identified. The approach was tested with 141 groundwater head time series from the state authority groundwater monitoring network in northeastern Germany covering the period from 1993 to 2013 at an approximately weekly frequency of measurement.}, language = {en} } @misc{BurneckiWylomanskaChechkin2015, author = {Burnecki, Krzysztof and Wylomanska, Agnieszka and Chechkin, Aleksei V.}, title = {Discriminating between light- and heavy-tailed distributions with limit theorem}, series = {Postprints der Universit{\"a}t Potsdam : Mathematisch-Naturwissenschaftliche Reihe}, journal = {Postprints der Universit{\"a}t Potsdam : Mathematisch-Naturwissenschaftliche Reihe}, number = {495}, issn = {1866-8372}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:517-opus4-408172}, pages = {23}, year = {2015}, abstract = {In this paper we propose an algorithm to distinguish between light- and heavy-tailed probability laws underlying random datasets. The idea of the algorithm, which is visual and easy to implement, is to check whether the underlying law belongs to the domain of attraction of the Gaussian or non-Gaussian stable distribution by examining its rate of convergence. The method allows to discriminate between stable and various non-stable distributions. The test allows to differentiate between distributions, which appear the same according to standard Kolmogorov-Smirnov test. In particular, it helps to distinguish between stable and Student's t probability laws as well as between the stable and tempered stable, the cases which are considered in the literature as very cumbersome. Finally, we illustrate the procedure on plasma data to identify cases with so-called L-H transition.}, language = {en} }