Biosensor 2001 - a Retrospect and Foresight

This editorial gives a short retrospect of the BioSensor Symposium 2001 from the point of view of the organizing committee. The symposium was held from 1st to 3rd of April 2001 at the University of Tübingen. The conference is the only German-speaking forum of its kind and provides a unique setting for new research, trends, and perspectives to be shared with peers from both industrial and educational institutions. The new approach of publishing the conference proceedings electronically by the Universitätsbibliothek Tübingen is explained in detail and the possibilities resulting are discussed

Charakterisierung einer Triazin-Bibliothek mittels markierungsfreier HTS-Reflektometrischen Interferenzspektroskopie

Mittels kombinatorischer Chemie werden heute große Substanzbibliotheken organischer und bioorganischer Verbindungen hergestellt. Eine der Standardmethoden ist die Synthese an festen Phasen. Beim Screening solcher Bibliotheken auf Aktivität gegenüber einem bestimmten Target bieten solche Verfahren einen Vorteil, die die Aktivitätsbestimmung, direkt an der festen Phase erlauben und somit das aufwendige Abspalten und Aufreinigen der großen Zahl an Einzelsubstanzen von der Festphase ersparen. Zur Realisierung eines solchen Systems wurde die Festphasensynthese einer Bibliothek in modifizierten Mikrotiterplatten durchgeführt. Die Böden solcher Mikrotiterplatten bestehen aus einer dünnen SiO2-Schicht, die auf eine Glassubstrat aufgetragen wurde. Eine Modifikation der SiO2-Schicht mit funktionellen Polymeren und das Einbringen einer Ankergruppe ermöglichen die Festphasensynthese. Darüber hinaus ist die Detektion von biomolekularer Wechselwirkung der fixierten Substanzen mit den zugehörigen Targets mit Hilfe der Reflektometrischen Interferenzspektroskopie von der Plattenunterseite erlaubt. Durch die Polymerschicht wird die zur Testung notwendige Biokompatibilität gewährleistet

Ein HTS-Phosphorylierungs-Assay mittels Reflektometrischer Interferenzspektroskopie

Die Phosphorylierung ist ein übliches Verfahren zur Charakterisierung von Kinasen und geeigneten Substraten. Für die pharmazeutische Industrie sind neue Verbindungen von Interesse, die in der Lage sind, die Phosphorylierungsaktivität solcher Kinasen zu hemmen. Das Hochdurchsatzscreening hilft bei der Suche nach solchen Inhibitoren. Mit herkömmlichen Methoden wird die Menge des phosphorylierten Proteins bei einer Aktivitätsstudie durch den Einbau von radioaktivem Phosphor bestimmt. Anhand des Ausmaßes der Phosphorylierung kann auf die inhibierende Wirkung der untersuchten Substanzen geschlossen werden. Der Nachweis der Phosphorylierung mit einer markierungsfreien Methode wie der Reflektometrischen Interferenzspektroskopie (RIfS) bedeuten den angestrebten Verzicht auf den Umgang mit radioaktiven Isotopen und machen die Markierung als zusätzlichen Arbeits- und Kostenpunkt überflüssig. Die Reflektometrische Interferenzspektroskopie stellt eine neuartige Methode zur markierungsfreien Messung von Interaktionen zwischen ausreichend großen Reaktionspartnern dar. Mit Ihrer Hilfe kann die spezifische Bindung an eine Sensoroberfläche über den Zuwachs der optischen Schichtdickenänderung ausreichend schnell, reproduzierbar und zuverlässig untersucht werden. Dabei besteht mit Hilfe des hier verwendeten Prototyps die Möglichkeit, in einer Mikrotiterplatte 96 Wells simultan zu vermessen und somit ein Screening von Substanzbibliotheken durchzuführen

Springback compensation of symmetrical and quasi-symmetrical sheet metal car body parts

Springback compensation for symmetrical and quasi-symmetrical sheet metal parts presents specific challenges. The common approach involves modifying forming tools in the opposite direction of the springback to achieve dimensional accuracy. However, asymmetrical springback effects, such as twisting, can occur even in symmetrical parts. These effects should not be compensated, as they are typically unstable, whether numerical or physical. Numerical distortions can be avoided using symmetry boundary conditions in simulations, but this is not always advisable for quasi-symmetrical parts or symmetrical parts with low stiffness. In quasi-symmetrical cases, it is often unclear whether asymmetry arises from numerical artefacts or slight geometric differences. For theoretically symmetrical parts, ensuring symmetrical behaviour in reality is crucial before applying compensation. This paper analyses springback behaviour in symmetrical and quasi-symmetrical parts and presents a guideline for handling such cases. Quantitative criteria for applying asymmetric compensation are proposed. Additionally, methods are introduced to systematically induce asymmetrical springback to enhance stability

Advances in Neural Network assisted Tool Pressure Prediction

In car body tool engineering spotting patterns are used to validate the quality of the tool active surfaces. The objective is to display a homogeneous pressure distribution at defined drawing depths, as achieved by setting the parameters in the simulation accordingly. However, the qualitative evaluation of pressure distribution performed by human visual inspection of spotting patterns is not sufficient for quantitative analysis. It has been demonstrated that convolutional neural networks (CNNs) can predict pressure distributions from spotting patterns. This publication examines the impact of color quantity and contact pairing on the formation of spotting patterns. Likewise, the repeatability of spotting images is evaluated at the macro-, meso- and microscopic levels. A CNN based regression model estimates the absolute pressure distribution based on images of spotting patterns. The integral force, calculated from the estimated pressure distribution, is compared with the measured process force and used either for validation or as part of the CNN output post-processing. In this process, the CNN output is scaled to absolute values using the known total integral force, allowing the post-processing method to extrapolate the predicted pressure distribution effectively, even in untrained regions

Markierungsfreie Online-Detektion der Hybridisierung auf einem DNA-Chip : Detektionsmethode für den Gensensor

Die Genomforschung hat sich in den letzten Jahren verstärkt in Richtung neuer analytischer Methoden orientiert, um der großen Anzahl an notwendigen Experimenten durch parallele Ansätze zu begegnen. Der größte Entwicklungsschritt ist hierbei die Verwendung von sogenannten DNA-Chips, womit flächige Arrays aus immobilisierten DNA-Fragmenten beschrieben werden, die zu Anwendungen von der Expressionsanalytik (high density arrays) bis hin zu diagnostischen Chips (low density arrays) herangezogen werden. Die Detektion auf Arrays erfolgt in kommerziellen Geräten in der Regel fast ausschließlich durch Fluoreszenzemission von farbstoffmarkierten Oligonukleotiden an der Oberfläche. In mehreren Beispielen wurde bereits die Detektion der Hybridisierung auf markierungsfreien Biosensoren, jedoch nur in Einkanalmessungen, gezeigt, wie z.B. auf SPR (Biacore), Gitterkoppler oder RIfS (Reflektometrische Interferenzspektroskopie). Diese oberflächenbasierten Detektionsmethoden erfordern keinerlei Markierung der zu detektierenden Komponenten, d.h. es kann im Einzelfall direkt mit Extrakten oder Amplifikaten aus komplexen Matrices heraus gearbeitet werden. Der Schritt der Farbstoffmarkierung entfällt und damit entfällt auch die mögliche Beeinflussung der Wechselwirkung durch die Markierung, genauso wie die Beeinflussung der Fluoreszenzintensität an der Oberfläche durch unspezifische Quenchingefffekte oder auch Photobleaching. Im Bremer Forschungs- und Entwicklungsverbund Gensensorik wird mit dem Ziel einer industriellen Umsetzung des Gensensorik Konzeptes an einer Integration der DNA-Chiptechnologie in ein Gesamtkonzept aus Bioinformatik, biochemischer Fragestellung, Oberflächenchemie, Chipproduktion, Detektion und Datenauswertung/-bewertung gearbeitet. Im Rahmen dieses FuE Verbundeses wird die parallele und zeitaufgelöste Detektion von Hybridisierungsreaktionen an der Oberfläche mittels Reflektometrischer Interferenzspektroskopie auf das Chipformat übertragen