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Bacillus thuringiensisCHGP12 uses a multifaceted approach for the suppression of Fusarium oxysporum f. sp. ciceris and to enhance the biomass of chickpea plants
Authors: Fatima Rida , Mahmood Tahir , Moosa Anam , Aslam Muhammad Naveed , Shakeel Muhammad Taimoor , Maqsood Ambreen , Shafiq Muhammad Umar , Ahmad Tanvir , Moustafa Mahmoud , Al‐Shehri Mohammad
Published: September 2022

BACKGROUND

Bacillus species synthesize antifungal lipopeptides (LPs) making them a sustainable and eco‐friendly management option to combat Fusarium wilt of chickpea.

RESULTS

In this study, 18 endophytic Bacillus strains were assessed for their antifungal activity against Fusarium oxysporum f. sp. ciceris (FOC) associated with Fusarium wilt of chickpea. Among them, 13 strains produced significant inhibition zones in a direct antifungal assay while five strains failed to produce the inhibition of FOC. Bacillus thuringiensis CHGP12 exhibited the highest inhibition 3.45 cm of FOC. The LPs extracted from CHGP12 showed significant inhibition of the pathogen. Liquid chromatography–mass spectrometry (LC–MS) analysis confirmed that CHGP12 possessed the ability to produce fengycin, surfactin, iturin, bacillaene, bacillibactin, plantazolicin, and bacilysin. In an in vitro qualitative assay CHGP12 exhibited the ability to produce lipase, amylase, cellulase, protease, siderophores, and indole 3‐acetic acid (IAA). IAA and gibberellic acid (GA) were quantified using ultra‐performance liquid chromatography (UPLC) with 370 and 770 ng mL−1 concentrations of IAA and GA respectively. Furthermore, the disease severity showed a 40% decrease over control in CHGP12 treated plants compared to the control in a glasshouse experiment. Moreover, CHGP12 also exhibited a significant increase in total biomass of the plants namely, root and shoot growth parameters, stomatal conductance, and photosynthesis rate.

CONCLUSION

In conclusion, our findings suggest that B. thuringiensis CHGP12 is a promising strain with high antagonistic and growth‐promoting potential against Fusarium wilt of chickpea. © 2022 Society of Chemical Industry.
New metabolites from Streptomyces pseudovenezuelaeNA07424 and their potential activity of inducing resistance in plants against Phytophthora capsici
Authors: Li Yu , Xu Zifei , Chen Liyifan , Zhu Mengyue , Wang Dacheng , Jing Maofeng , Chen Yiliang , Sun Ziqian , Wang Yiming , He Bo , Yan Wei , Jiao Ruihua , Ye Yonghao
Published: September 2022

BACKGROUND

The lack of novel fungicide and appearance of resistance are the most emergent problems in the control of Phytophthora diseases. Plant immunity elicitors that induce systemic resistance in plants are regarded as the new strategy for plant disease control. Streptomyces can produce a variety of bioactive natural products, which are important resources for lead compounds of plant immunity elicitors.

RESULTS

A novel peptidendrocin C (1) together with the known analog peptidendrocin B (2) were isolated from Streptomyces pseudovenezuelae NA07424. Their structures were confirmed by spectroscopic data and Marfey's reaction. In bioactive assays, compound 1 played an important role in inducing systemic resistance of Nicotiana benthamiana against Phytophthora capsici growth, with a 90.5% inhibition ratio at 400 μg/mL, while compound 2 showed moderate activity, inhibiting P. capsici growth by a 50.8% decrease at 400 μg/mL. Simultaneously, two compounds promoted enhanced expression of the PR1 gene and callose accumulation in N. benthamiana and Arabidopsis thaliana. In this paper, we also provide the first insights into their biosynthesis by confirming their biosynthesis gene cluster and related functional genes.

CONCLUSION

Our findings show that 1 and 2 have the potential to be used as lead compounds for development of new plant immunity elicitors to control Phytophthora diseases. The study of the biosynthesis pathway lays the groundwork for further application of the bioactive natural products. © 2022 Society of Chemical Industry.
A Combination of Ion Implantation and High‐Temperature Annealing: The Origin of the 265 nm Absorption in AlN
Authors: Peters Lukas , Margenfeld Christoph , Krügener Jan , Ronning Carsten , Waag Andreas
Published: September 2022

The commonly observed absorption around 265 nm in AlN is hampering the outcoupling efficiency of light‐emitting diodes (LEDs) emitting in the UV‐C regime. Carbon impurities in the nitrogen sublattice (CN) of AlN are believed to be the origin of this absorption. A specially tailored experiment using a combination of ion implantation of boron, carbon, and neon with subsequent high‐temperature annealing allows to separate the influence of intrinsic point defects and carbon impurities regarding this absorption. Herein, the presented results reveal the relevance of the intrinsic nitrogen‐vacancy defect VN. This is in contradiction to the established explanation based on CN defects as the defect causing the 265 nm absorption and will be crucial for further UV‐LED improvement. Finally, in this article, a new interpretation of the 265 nm absorption is introduced, which is corroborated by density functional theory (DFT) results from the past decade, which are reviewed and discussed based on the new findings.
Analysis of Satisfaction Patient and Increased Dermis Thickness by Medical Evaluation and USG by Rennova Elleva in the Treatment of Sagging Skin on the Inner Part of the Arms
Authors: da Cunha Marisa Gonzaga , Ferregutti Felipe Mattos , Bernardo Amanda Cristina , Romani Pedro Ivo , Nascimento Carolina , Ruiz Rogério
Published: September 2022

Introduction

The flaccidity of the skin is provoked by changes caused by the chronological ageing of the skin, such as epidermal, dermal, and hypodermic thinning, which, in turn, are aggravated by photo ageing and by several other factors such as, for example, limited diets low in proteins, rapid weight loss and low BMI, liposuction, post-pregnancy and stretch marks, which facilitate the loss of skin elasticity, even in young patients. Its treatment remains a major therapeutic challenge, as there are few procedures designed to effectively improve it.

Objective

To evaluate the satisfaction patient and increased dermis of Rennova Elleva in the treatment of cutaneous flaccidity of the inner part of the arms.

Methods

Twenty six women aged between 31 and 60 years old complaining of skin flaccidity in the medial area of the arms, with a severity score between: 1 (11 patients), 2 (10 patients) and 3 (5 patients) according to the scale Investigator Assessment Skin Laxity Scoring System (IASLSS), were treated with two applications of poly-L-lactic acid (PLLA) with intervals of 45 days between them.

Results

Forty five days after the second application of PLLA (D90), all patients presented a moderate to high degree of satisfaction with the treatment, with good tolerability and no adverse effects. Improvement was confirmed by high-resolution ultrasound with an increase in dermal thickness between 23% and 70% (average value: 46%).

Discussion

Rennova Elleva® PLLA promoted an improvement in skin flaccidity and an increase in dermal thickness with good to excellent tolerability by patients.

Conclusion

The new presentation of PLLA proved to be effective and safe for the treatment of skin flaccidity.
Numerical Analysis of the Damage Evolution of DP600 Steel Using Gurson–Tvergaard–Needleman Model
Authors: Yildiz Rasid Ahmed
Published: September 2022

This research models the ductile fracture in DP600 steel sheets by using Gurson–Tvergaard–Needleman (GTN) damage model with experimentally obtained parameters. Uniaxial tensile tests are carried out to determine the deformation behavior of the material and obtain GTN model parameters. Further, SEM investigations on the fractured surface of the material display a dimpled surface, which indicates ductile fracture. Also, density measurements are carried out to define the critical and final volume fractions. A finite element model (FEM) of the tensile testing is developed. Then, the experimental parameters of the GTN model are verified by comparing load–displacement curves and porosity values for different zones. The results put forth that the experimental parameters can be used to model the deformation behavior of the DP 600 steel. Further, the growth of total void volume fraction increases exponentially, attributed to the increasing value of stress triaxiality. Also, the shift in the void volume fraction after the critical void volume fraction is explained with the void coalescence. Finally, the thickness of the sheet has a power‐law relationship and the porosity level of the material can be predicted for a known thickness value.
Novel Development of an NbC‐Containing Powder‐Metallurgical Martensitic Steel with Outstanding Tribocorrosion Resistance
Authors: Hahn Isabel , Siebert Sabine , Fluch Rainer , Theisen Werner , Weber Sebastian
Published: September 2022

The development of NbC‐containing martensitic stainless steels has made it possible to unite the properties of high corrosion resistance and wear resistance. If NbC is used as a hard phase instead of chromium carbide, the abrasive wear resistance of the steels is increased due to the greater hardness of NbC. The solubility of chromium in NbC is low. For this reason, chromium is fully available to form a passive surface layer to increase the corrosion resistance. In the steel melt, niobium leads to the formation of primary NbC, which grows very rapidly. Atomization of PM steels leads to the formation of coarse primary hard phases that clog the nozzle. Therefore, until now, steels with NbC as a hard phase are produced using the PM route with so‐called diffusion alloying; however, this production route is very complex and expensive. Herein, a novel Nb‐rich MC‐containing wear‐ and corrosion‐resistant steel that is produced using the usual PM route is presented. This steel consists of a martensitic matrix with evenly dispersed Nb‐rich MC having a volume of 2.5%. Due to the high hardness (>750 HV30) in combination with high resistance to pitting corrosion, the steel exhibits outstanding tribocorrosion resistance in 0.9% NaCl solution.
Strong Cr–O Hybridization Prevents Active Cu(II) from Cathodic Reconstruction for Alkaline Hydrogen Evolution Catalysis
Authors: Fang Yanyan , Wei Cong , Niu Shuwen , Liu Bo , Yin Xuanwei , Bian Zenan , Tang Chongyang , Wang Gongming
Published: September 2022

The fully filled d10 orbital structure of metallic Cu is inert for alkaline hydrogen evolution reaction (HER), whereas its oxidized state, CuO with platinum (Pt)‐like d9 configuration has been predicted to benefit catalysis. However, the weak Cu(II)–O hybridization undergoes thermodynamically favorable cathodic reconstruction to metallic state during HER process. Herein, Cu(II) is successfully stabilized via introducing strong Cr–O hybridization and its potential for HER is unfolded. The Cr‐modified Cu(II) oxide surface delivers an overpotential of 247 mV at 100 mA cm−2, which is substantially better than the pristine metallic Cu (549 mV). Refined structural analysis confirms the existence of abundant Cu(II) with Cr incorporation. Theoretical calculations unravel the strong covalent Cr–O interaction that confines lattice O nearby Cu sites, leaving Cu(II) for the catalysis. The concepts of employing strong hybridization to secure active yet unstable catalytic sites provide a new vision for catalyst design.
Impact of Low‐Pressure Argon Plasma on Structural, Thermal, and Rheological Properties of Corypha umbraculifera L. Starch: A Non‐Conventional Source of Stem Pith Starch
Authors: Navaf Muhammed , Sunooj Kappat Valiyapeediyekkal , Aaliya Basheer , Akhila Plachikkattu Parambil , Sudheesh Cherakkathodi , Sinha Suraj Kumar , Murugesan Perumal , Sabu Sarasan , Sasidharan Abhilash , Mir Shabir Ahmad , George Johnsy , Lackner Maximilian
Published: September 2022

The impact of low‐pressure argon plasma on structural, pasting, rheological, and thermal characteristics of starch from talipot palm (Corypha umbraculifera L.) is analyzed. Talipot palm is a non‐conventional source of starch. The starch is subjected to a different plasma power with different time duration. Exposure of talipot starch to plasma with different power (7.5 and 15 W) and time (30 min and 1 h) significantly affects the physicochemical and functional properties. SEM micrographs show that the plasma treatment causes severe damage to the granule surface. The pasting profile of talipot starch is considerably decreased by plasma treatment. The relative crystallinity and thermal properties are also decreased by plasma treatment. Plasma‐treated talipot starches exhibit a decreased storage and loss modulus indicating weak gel formation. However, the treatment considerably increases the paste clarity of the starch gel.
Mechanistic Understanding of the Relationships between Structure and Digestibility of Octenyl Succinic Anhydride Modified Corn, Potato, and Pea Starch Nanoparticles
Authors: Jiang Yuling , Chen Huirong , Zhang Biao , Fang Yong , Lin Qinlu , Ding Yongbo
Published: September 2022

This study characterizes the digestibility properties and structural changes of octenyl succinic anhydride (OSA) modified starch nanoparticles (OSPNs) from corn, potato, and pea starches (codes as OCSNPs, OPtSNPs, and OPSNPs). After OSA modification, the average particle size and degree of substitution of OSPNs significantly (p < 0.05) increase compared to control samples, whereas the apparent amylose content, R1047/1022, relative crystallinity, and melting enthalpy are found to decrease significantly (p < 0.05), with the extent depending on the type of starch. In vitro digestibility tests show that OSA treatment converts part of rapidly digestible starch into slowly digestible starch and resistant starch for OSPNs, an effect that is more pronounced for OPtSNPs compared to OCSNPs and OPSNPs, corresponding to a reduce in equilibrium starch hydrolysis percentage and apparent digestion rate coefficient. Overall, the starch type affects the structural and digestibility properties of OCSNPs, OPtSNPs, and OPSNPs, with the most obvious effect observes for OPtSNPs.
Peeling off the surface: Pt‐decoration of WSe2 nanoflakes results in exceptional photoelectrochemical HER activity
Authors: Tóth Péter S. , Szabó Gábor , Bencsik Gábor , Samu Gergely F. , Rajeshwar Krishnan , Janáky Csaba
Published: September 2022

Photoelectrochemical (PEC) hydrogen evolution reaction (HER) was studied on exfoliated, pristine and Pt‐decorated tungsten diselenide (p‐WSe2) nanoflake samples, using a previously developed microdroplet PEC microscopy approach. The WSe2 nanoflakes had well‐defined thicknesses as measured by atomic force microscopy, and the Pt nanoparticles (NPs) were deposited by a variable number of atomic layer deposition (ALD) cycles. An exceptionally high photocurrent density of 49.6 mA cm−2 (under 220 mW cm−2 irradiation) and internal‐photon‐to‐electron‐conversion efficiency (∼90% at 550 nm) were demonstrated on these Pt‐decorated WSe2 (WSe2‐Pt) photocathodes. The Pt NP loading and thickness of WSe2 nanoflakes (in the 24–235 nm range) were used to fine‐tune their PEC activity for HER. We found similar charge transfer and surface recombination kinetics of pristine and WSe2‐Pt specimens (as assessed by intensity‐modulated photocurrent spectroscopy), which indicated significant differences in their bulk properties. X‐ray and ultraviolet photoelectron spectroscopies were performed to identify defect states and quantify the density of states around the valence band of WSe2. The elevated temperature of the ALD process and the evolving Pt NP phase conspired to passivate the sub‐surface (i.e., bulk) defects in the WSe2 nanoflakes, resulting in their vastly improved PEC performance.
Einleitung zu Alterung und Pflege als kommunale Aufgabe
Authors: Waldenberger Franz , Naegele Gerd , Kudo Hiroko , Matsuda Tomoo
Published: September 2022

Der demografische Wandel ist ein globaler Trend, der neben dem Klimawandel und der digitalen Transformation die Entwicklung unserer Gesellschaften auf lange Sicht prägen wird. Die ihn treibenden Faktoren, nämlich eine steigende Lebenswartung und eine deutlich unter dem Reproduktionswert liegende Fertilitätsrate, sind grundsätzlich positiv zu bewerten, da ein längeres Leben ebenso wünschenswert ist wie die friedliche Lösung des globalen Problems der Überbevölkerung. Dennoch, und hier liegt das Problem, stellt die demografische Entwicklung für unsere Gesellschaften eine große Herausforderung dar, da sie eine Vielzahl neuer sozialer Problemlagen aufwirft und erhebliche Anpassungen in quasi allen Lebensbereichen erfordert.
Pflegepersonalmangel in Japan – die Rolle älterer und ausländischer Pflegekräfte
Authors: Masuda Masanobu
Published: September 2022

Dieser Beitrag beschäftigt sich mit den Herausforderungen und Maßnahmen zur Arbeitskräftesicherung im Bereich der professionellen Pflege in Japan. Dabei wird auch auf die Beteiligung älterer Menschen – den potentiellen Pflegekräften der Zukunft – sowie auf die politische Diskussion rund um den Einsatz ausländischer Arbeitnehmer:innen in der Pflege eingegangen.
Zur Situation der Pflegekräfte in Deutschland – Herausforderungen und Lösungsansätze
Authors: Theobald Hildegard
Published: September 2022

Der Ausbau der professionellen Pflegeinfrastruktur mit dem steigenden Bedarf an Pflegekräften hat vor dem Hintergrund der schwierigen Arbeitsbedingungen in der Pflege zu einem ausgeprägten Mangel an Pflegefachkräften in Deutschland geführt. Die Politik hat daher verschiedene Maßnahmen zur Verbesserung der Arbeits-, und Ausbildungsbedingungen sowie der Rekrutierung ergriffen. In die Entwicklung und Umsetzung der Maßnahmen werden Bund, Bundesländer und Kommunen und weitere gesellschaftliche Akteure in einem Ansatz der Mehrebenengovernance einbezogen. Im Fokus des Beitrags steht die Analyse der Entwicklung und Umsetzung der Maßnahmen in dem System der Mehrebenengovernance insbesondere aus der Perspektive der Kommunen. In den Ergebnissen werden verschiedene Formen der Einbeziehung der Kommunen erkennbar, wobei den Kommunen in der lokalen Rekrutierung von Auszubildenden und Pflegepersonal und der lokalen Umsetzung der Pflegeberufereform eine besondere Bedeutung zukommt.
Wertschätzung und Unterstützung pflegender Familienangehöriger in Japan
Authors: Motozawa Miyoko
Published: September 2022

Die Grundstruktur des Familienrechts im Meiji-ZGB bildete das Ie-System, dessen Dreh- und Angelpunkt die vom Koshugeführte Familie war (koshu = Haushaltsvorstand/Familienoberhaupt.). Das Ie-System regelte nicht nur das Familienleben des einfachen Volkes, sondern fungierte auch als grundlegende Einheit des Staates, die das japanische Reich mit dem Kaiser (Tennō) an dessen Spitze stützte. Unter dem Ie-System wurden die Stellung des Familienoberhaupts und das Familienvermögen ausschließlich an den ältesten Sohn vererbt, und die Ehebeziehung war der Eltern-Kind-Beziehung untergeordnet.
Vereinbarkeit von Pflege und Erwerbstätigkeit in Deutschland – Stand und Perspektiven
Authors: Reichert Monika
Published: September 2022

Die Vereinbarkeit von Erwerbstätigkeit und Pflege für (ältere) Angehörige war bis vor ca. einem Jahrzehnt in Deutschland in Forschung, Politik und Praxis lediglich ein Randthema, und dies obwohl die erste Studie – zudem auf empirischer Basis – bereits 1995 durchgeführt worden ist (Beck et al., 1997; Reichert, 1997; Naegele & Reichert, 1998). Der enorme Bedeutungszuwachs dürfte vor allem auf die Schärfung des öffentlichen Bewusstseins für die Konsequenzen des demografischen und sozialen Wandels für die jeweils betroffenen Familien wie Unternehmen zurückzuführen sein. Hierzu gehören insbesondere die steigende Zahl sehr alter Menschen und – durch enge Verknüpfung von Hochaltrigkeit und Pflegebedürftigkeit – von Pflegebedürftigen, die demografisch bedingte Abnahme des familiären Pflegepotenzials und die Verlängerung der Lebensarbeitszeit („Rente mit 67“). Hinzu kommt die kontinuierliche Zunahme der Erwerbstätigkeit von Frauen, die traditionell die Mehrheit der Pflegenden bilden, sowie nicht zuletzt der Mangel an Fachkräften in der professionellen Pflege (zur Übersicht siehe Eggert et al., 2018).
Innovative Pflegesysteme und Technologien für stark gealterte Gesellschaften – Neugestaltung der gesundheitlichen, medizinischen und pflegerischen Versorgung in Japan
Authors: Hasegawa Toshihiko
Published: September 2022

Um eine Vision für die alternde Gesellschaft des 21. Jahrhunderts entwickeln zu können, braucht es zunächst eine Prognose über die Veränderungen der beiden wohl wichtigsten Faktoren in den kommenden 20 Jahren, nämlich „Altersstruktur der Bevölkerung“ und „Technologische Innovation“. Die Corona-Pandemie hat seit ihrem Ausbruch im November 2019 in Wuhan den Wandel in beiden Bereichen zusätzlich beschleunigt. Für viele Menschen wurden die Veränderungen damit deutlicher wahrnehmbar. In diesem Beitrag soll basierend Prognosen zur weiteren Entwicklung von Alterung und technischem Fortschritt über die Zukunft von Medizin und Pflege nachgedacht werden. Dabei wird der Einfluss der Corona-Pandemie mit berücksichtigt.
Robotik zur Unterstützung von Menschen im häuslichen Alltag
Authors: Niitsuma Mihoko
Published: September 2022

In diesem Beitrag sollen von der Verfasserin und ihrem Team verfolgte Forschungsansätze und die damit erzielten Ergebnisse aus der Robotertechnik vorgestellt werden. Sie zeigen, wie Senior:innen unterstützt werden können, ein selbständiges Leben aufrechtzuerhalten bzw. zu verlängern, und wie sie im Falle eines akuten Unterstützungs- oder Hilfebedarfs schnelle und passgenaue Hilfe erhalten können. Konkret geht das Forschungsteam auf die Sensortechnik ein, mit deren Hilfe die Aktivitäten einer Person erfasst werden, und auf Anwendungen bei der Assistenz durch Roboter. Eine maßgebliche Aufgabe der Forschung auf dem Gebiet der Mensch-Roboter-Kommunikation ist es, eine Person in ihren Tätigkeiten zu unterstützen und ggf.
Autonomie und Selbstbestimmung im Kontext von Community Care – die Bedeutung des sozialen Raums und technischer Assistenzsysteme
Authors: Kricheldorff Cornelia
Published: September 2022

Fragen, wie im Alter Autonomie ermöglicht und Rahmenbedingungen für Lebensqualität auch bei Hilfe- und Pflegebedarf geschaffen werden können, bestimmen seit Jahren maßgeblich gerontologische Fachdebatten sowie die inhaltliche Ausrichtung in der einschlägigen Forschung in Deutschland. Relevante Fragestellungen sind in diesem Kontext beispielsweise, welche Einflussfaktoren gelingendes Altern und der Erhalt von Autonomie maßgeblich bestimmen, welche individuellen Wahlmöglichkeiten in der Gestaltung des Alltags das Erleben von Selbstbestimmung und Autonomie ermöglichen und wie dieser Prozess durch geeignete Maßnahmen und Konzepte unterstützt werden kann (Kricheldorff, 2019).
Partizipative Technologieentwicklung – nutzerorientierte Innovationen
Authors: Müller Claudia
Published: September 2022

Die Verschränkung von demographischen Veränderungen und digitalen Möglichkeiten birgt großes Potential für den Erhalt und die Stärkung der Lebensqualität im Alter. Allerdings zeigen sich eine Reihe an Herausforderungen für menschen- und praxisorientierte Gestaltung von digitalen Medien und Infrastrukturen, die die Lebenswelten älterer Menschen adressieren. Trotz einer Vielzahl von IT Förderprogrammen in den letzten Dekaden sind bisher nur wenige Produkte tatsächlich am Markt erhältlich. Mangelnde Akzeptanz zeigt sich als Folge von unzureichender Einbindung und Partizipation von Nutzervertreter:innen mit dem Ergebnis, dass alltagsbasierte Bedürfnisse und Routinen und damit verbunden soziokulturelle Wertsysteme der Zielgruppen zu wenig adressiert werden. Eine konsequente und frühzeitige Einbindung von zukünftigen Nutzer:innen wird daher zunehmend als eine wichtige Voraussetzung für Produktinnovation und -entwicklung angesehen. Die Living Lab-Methode und das Participatory Design gelten in diesem Zusammenhang als gute Beispiele („good practice“) für nutzer- und praxisorientierte Innovationen und erhalten zunehmend besondere Aufmerksamkeit. Der Beitrag stellt beide Ansätze vor und diskutiert Herausforderungen und Möglichkeiten ihrer Anwendung in F&EProjekten mit älteren Erwachsenen.
Digitale Technologien – zusammenführende Kommentierung
Authors: Matsuda Tomoo
Published: September 2022

In diesem Kapitel analysieren Experten aus Deutschland und Japan die Möglichkeiten des Einsatzes digitaler Technologien bei der Bewältigung des demographischen Wandels. In ihrem Beitrag „Partizipative Technologieentwicklung – Nutzerorientierte Innovationen“ weist Claudia Müller darauf hin, dass es bei Forschungsprojekten unter Beteiligung von Senior:innen zwei zentrale praktisch-methodische Herausforderungen gibt: zum einen die Rekrutierung eines weiteren Personenkreises und zum anderen die räumliche Eingrenzung des Untersuchungsgebietes vor allem im Hinblick auf das Quartierkonzept. Im Projekt Cognitive Village beteiligen sich unterschiedliche Akteure – zwei Dorfverwaltungen, eine Kirchengemeinde, der ansässige Hausarzt, ein Dorfladen und zahlreiche Ehrenamtlichen – an der Entwicklung von Sensortechnologien.
Die Rolle der Kommunen in der gesetzlichen Pflegeversicherung in Japan
Authors: Yoshida Hiroshi
Published: September 2022

In Japan ist die staatliche Unterstützung älterer Menschen bei Pflegebedürftigkeit durch die gesetzliche Pflegeversicherung (GPV) geregelt. Für die operative Umsetzung der GPV sind die kommunalen Gebietskörperschaften, also die Städte und Gemeinden, zuständig, wobei die Leistungen selbst aber nicht von den Kommunen, sondern von zertifizierten Pflegedienstleistern erbracht werden. Der vorliegende Beitrag beleuchtet die Geschichte der Altenhilfe in Japan, die Ausgestaltung der GPV sowie aktuelle Herausforderungen.
Pflege und Unterstützung älterer Menschen in Zeiten von Covid 19 – nationale und kommunale Perspektiven
Authors: Brandt Martina , Garten Claudius , Grates Miriam , Quashie Nekehia T. , Naegele Gerd , Reichert Monika
Published: September 2022

Ältere Menschen sind während der Covid-19-Pandemie einem höheren Risiko ausgesetzt, schwer zu erkranken oder zu sterben. Sie werden daher in der Pandemiebekämpfung als besonders zu schützende Gruppe aufgefasst und sind in hohem Maße von Kontaktbeschränkungen betroffen. Gleichzeitig hatten ältere Menschen bereits vor der Pandemie einen erhöhten Unterstützungsbedarf, der durch die Pandemie verstärkt wurde, da viele alltägliche Tätigkeiten mit einem höheren Risiko einer Ansteckung verbunden sind. Hinzu kommt, dass Ältere oftmals selbst Unterstützung leisten, die wegen der Kontaktbeschränkungen nicht fortgesetzt werden kann. Der Beitrag zeigt die Veränderung von Versorgung und Unterstützung Älterer in Deutschland vor dem Hintergrund der Pandemie auf. Zunächst werden die politischen Entscheidungsprozesse auf Bundesebene beschrieben, um anschließend die Rolle der Kommunen einzuordnen. Danach wird der Forschungsstand zur Versorgung und Unterstützung von älteren Menschen sowie zu der von ihnen geleisteten Unterstützung aufgezeigt. Daran schließt sich die Darstellung der Ergebnisse einer eigenen Studie an. Der quantitative Teil der Studie befasst sich mit Veränderungen der Unterstützungsmuster im privaten Bereich, während der qualitative Teil die Identifikation besonders belasteter Gruppen, entstandene Versorgungslücken und mögliche Maßnahmen zur Vorbereitung auf zukünftige Pandemien beleuchtet. Die Ergebnisse der Studie zeigen, dass sich soziale informelle Unterstützungsleistungen im Zuge der ersten Covid-19-Welle in vielen Fällen verändert haben und dass pflegende Angehörige sowie Menschen mit chronischen Krankheiten, mit Pflegebedarf und/oder sehr hohen Alters als besonders belastete Gruppen einzustufen sind.
Die Corona-Pandemie im Kontext einer alternden Bevölkerung – Kommunale Selbstverwaltung auf dem Prüfstand
Authors: Okada Norio
Published: September 2022

Seit Frühjahr 2020 hält das Coronavirus Japan und seine alternde Gesellschaft fest im Griff. Das Besondere an der Corona-Pandemie ist, dass sie innerhalb kürzester Zeit die gesamte Welt erfasste und sich global zeitgleich ausbreitete.
Zuständigkeiten der deutschen Kommunen auf dem Gebiet der Langzeitpflege – aktuelle Lage und Probleme
Authors: Igl Gerhard
Published: September 2022

Unter dem Begriff der Kommune werden in Deutschland die Gemeinden und die Landkreise verstanden. Mehrere Kommunen bilden einen Landkreis. Auch Städte können Gemeinden sein.
Die Rolle der Kommunen – zusammenführende Kommentierung
Authors: Naegele Gerd
Published: September 2022

In stark und schnell alternden Gesellschaften zählt die gesundheitliche und pflegerische Versorgung der Bevölkerung zu den elementaren Herausforderungen. Dies gilt gleichermaßen und insbesondere für Deutschland und Japan, wo die familiäre Pflege als primäre Stütze der Versorgung zunehmend in Frage gestellt wird. Gründe hierfür sind nicht allein der steigende Anteil an Älteren und Hochaltrigen.
Die häusliche Pflege älterer Menschen in Deutschland – eine gesamtgesellschaftliche Herausforderung
Authors: Naegele Gerd
Published: September 2022

Dieser Beitrag fokussiert die häusliche Pflege in Deutschland. Diese wiederum ist auf das Engste eingebunden in unterschiedliche soziale Kontexte vor Ort. Der Blick auf die kommunale Ebene erlaubt dabei eine genauere und ganzheitlichere Betrachtung der damit verbundenen vielfältigen privaten, zivilgesellschaftlichen, wirtschaftlichen, rechtlichen und politischen Zusammenhänge. Dem entspricht fachwissenschaftlich ein Verständnis von Pflegebedürftigkeit als mehr als nur die begriffliche Fassung einer gesundheitlichen Versorgungssituation, sondern als eine einzelfallbezogene, komplexe und multidimensionale Behandlungs-, Pflege- und Unterstützungslage, wie sie auch die große Reform des Pflegebedürftigkeitskonzepts durch das Pflegestärkungsgesetz I (2015) adressiert.
Neue Gemeinschaften und neue Rollenverteilung in der japanischen Demenzversorgung – Beispiele guter Praxis
Authors: Fujita Ikuko
Published: September 2022

In der „Behandlungsrichtlinie Demenz 2017“ der Japanischen Gesellschaft für Neurologie (Japan Society of Neurology) werden die Diagnosekriterien für Demenz (DSM-5) wie folgt definiert: „In einer oder mehreren kognitiven Domänen (komplexe Aufmerksamkeit, exekutive Funktionen, Lernen und Gedächtnis, Sprache, perzeptuell-motorische Fähigkeiten, soziale Kognition) tritt im Vergleich zu einem früheren Leistungsniveau ein signifikanter Abfall der kognitiven Fähigkeiten auf, kognitive Defizite beeinträchtigen die Selbständigkeit bei den täglichen Aktivitäten und die Betroffenen benötigen Unterstützung bei komplexen instrumentellen Alltagsaktivitäten (IADL)“. In Japan stößt die Betreuung von Menschen mit Demenz allmählich an ihre Grenzen. Hauptsächlich ist dies auf den Personalmangel im Pflegebereich und einen Mangel an Betreuungseinrichtungen zurückzuführen.
Die Platinum Society – ein „Rundum-Win–Win-Modell“ für eine alternde Gesellschaft
Authors: Matsuda Tomoo
Published: September 2022

Das Thema „Zivilgesellschaftliches Engagement und Inklusion“ dieser Sektion aufgreifend soll an dieser Stelle ein neues Konzept für eine alternde Gesellschaft – nämlich das einer „Platinum Society“ – vorgestellt werden. Die „Platinum Society“ steht für eine nachhaltige Entwicklung einer Gesellschaft, die durch Alterung nicht an „Glanz“ verliert. Sie ist für alle gesellschaftlichen Gruppen – Zivilgesellschaft, öffentliche Verwaltung, Wirtschaft und Wissenschaft – gewinnbringend. Sie beschreibt ein „Rundum-Win–Win-Modell“.
Zivilgesellschaft und Inklusion – zusammenführende Kommentierung
Authors: Waldenberger Franz
Published: September 2022

Die Alterung einer Gesellschaft ist im Gegensatz zu anderen langfristigen Entwicklungstrends zwar relativ gut prognostizierbar, die zugrunde liegenden Zusammenhänge und Auswirkungen sind allerdings ausgesprochen komplex, da sie alle Bereiche des gesellschaftlichen Lebens betreffen. Entsprechend sind ganzheitliche Analysen und Strategien notwendig. Zivilgesellschaftliches Engagement und Inklusion zählen zu den zentralen Anliegen holistischer Lösungsansätze. Die Beiträge in dieser Sektion zeigen auf, wie die Inklusion älterer Menschen gelingen kann, welche Rolle lokale Gemeinschaften bei der pflegerischen Versorgung im häuslichen Umfeld spielen können und welche Vorteile entsprechende Lösungen bieten. Dabei wird deutlich, dass Inklusion auf kommunaler Ebene an erhebliche Voraussetzungen gebunden ist, insbesondere die Zusammenarbeit verschiedener Stakeholdergruppen.
Localization of Generalized Wannier Bases Implies Chern Triviality in Non-periodic Insulators
Authors: Marcelli Giovanna , Moscolari Massimo , Panati Gianluca
Published: September 2022

We investigate the relation between the localization of generalized Wannier bases and the topological properties of two-dimensional gapped quantum systems of independent electrons in a disordered background, including magnetic fields, as in the case of Chern insulators and quantum Hall systems. We prove that the existence of a well-localized generalized Wannier basis for the Fermi projection implies the vanishing of the Chern character, which is proportional to the Hall conductivity in the linear response regime. Moreover, we state a localization dichotomy conjecture for general non-periodic gapped quantum systems.
On the minimum problem for non-quasiconvex vectorial functionals
Authors: Zagatti Sandro
Published: September 2022

We consider functionals of the form $$\begin{aligned} {\mathcal {F}}(u) = \int _{\Omega } f(x, u(x), D u(x))\,dx, \quad u\in u_0 + W_0^{1,r}(\Omega ,{\mathbb {R}}^m), \end{aligned}$$

F

(
u
)

=

∫
Ω

f

(
x
,
u

(
x
)

,
D
u

(
x
)

)

d
x
,

u
∈

u
0

+

W
0

1
,
r

(
Ω
,

R

m

)

,

where the integrand $$f:\Omega \times {\mathbb {R}}^m\times {\mathbb {M}}^{m\times n} \rightarrow {\mathbb {R}}$$

f
:
Ω
×

R

m

×

M

m
×
n

→
R

is assumed to be non-quasiconvex in the last variable and $$u_0 \in W^{1,r}(\Omega ,{\mathbb {R}}^m)$$

u
0

∈

W

1
,
r

(
Ω
,

R

m

)

is an arbitrary boundary value. We study the minimum problem by the introduction of the lower quasiconvex envelope $${\overline{f}}$$

f
¯

of f and of the relaxed functional $$\begin{aligned} \overline{{\mathcal {F}}}(u) = \int _{\Omega } {\overline{f}}(x, u(x), D u(x))\,dx, \quad u\in u_0 + W_0^{1,r}(\Omega ,{\mathbb {R}}^m), \end{aligned}$$

F
¯

(
u
)

=

∫
Ω

f
¯

(
x
,
u

(
x
)

,
D
u

(
x
)

)

d
x
,

u
∈

u
0

+

W
0

1
,
r

(
Ω
,

R

m

)

,

imposing standard differentiability and growth properties on $${\overline{f}}$$

f
¯

. In addition we assume a suitable structural condition on $${\overline{f}}$$

f
¯

and a special regularity on the minimizers of $$\overline{{\mathcal {F}}}$$

F
¯

, showing that under such assumptions $${\mathcal {F}}$$
F
attains its infimum. Futhermore, we study the minimum problem for a class of functionals with separate dependence on the gradients of competing maps by the use of integro-extremality method, proving an existence result inspired by analogous ones obtained in the scalar case ($$m=1$$

m
=
1

). This last argument does not require the special regularity assumption mentioned above but the usual notion of classical differentiability (almost everywhere).
Phenotypic variation and quantitative trait loci for resistance to southern anthracnose and clover rot in red clover
Authors: Frey Lea A. , Vleugels Tim , Ruttink Tom , Schubiger Franz X. , Pégard Marie , Skøt Leif , Grieder Christoph , Studer Bruno , Roldán-Ruiz Isabel , Kölliker Roland
Published: September 2022

Key message

High variability for and candidate loci associated with resistance to southern anthracnose and clover rot in a worldwide collection of red clover provide a first basis for genomics-assisted breeding.

Red clover (Trifolium pratense L.) is an important forage legume of temperate regions, particularly valued for its high yield potential and its high forage quality. Despite substantial breeding progress during the last decades, continuous improvement of cultivars is crucial to ensure yield stability in view of newly emerging diseases or changing climatic conditions. The high amount of genetic diversity present in red clover ecotypes, landraces, and cultivars provides an invaluable, but often unexploited resource for the improvement of key traits such as yield, quality, and resistance to biotic and abiotic stresses. A collection of 397 red clover accessions was genotyped using a pooled genotyping-by-sequencing approach with 200 plants per accession. Resistance to the two most pertinent diseases in red clover production, southern anthracnose caused by Colletotrichum trifolii, and clover rot caused by Sclerotinia trifoliorum, was assessed using spray inoculation. The mean survival rate for southern anthracnose was 22.9% and the mean resistance index for clover rot was 34.0%. Genome-wide association analysis revealed several loci significantly associated with resistance to southern anthracnose and clover rot. Most of these loci are in coding regions. One quantitative trait locus (QTL) on chromosome 1 explained 16.8% of the variation in resistance to southern anthracnose. For clover rot resistance we found eight QTL, explaining together 80.2% of the total phenotypic variation. The SNPs associated with these QTL provide a promising resource for marker-assisted selection in existing breeding programs, facilitating the development of novel cultivars with increased resistance against two devastating fungal diseases of red clover.
Managing multi-goal design problems using adaptive leveling-weighting-clustering algorithm
Authors: Guo Lin , Milisavljevic-Syed Jelena , Wang Ru , Huang Yu , Allen Janet K. , Mistree Farrokh
Published: September 2022

In this paper, we address the issue of solving problems with multiple components, multiple objectives, and target values for each objective. There are limitations in managing these multi-component, multi-goal problems such as the need for domain expertise to combine or prioritize the goals. In this paper, we propose a domain-independent method, Adaptive Leveling-Weighting-Clustering (ALWC), to manage the exploration of design scenarios of multi-goal, engineering-design problems. Using ALWC, designers explore combinations and priorities of the goals based on their interrelationships. Through iteration, design scenarios are obtained with higher goal achievements and an improved understanding of the relationship among subsystems. This is achieved without increasing computational complexity. This knowledge is helpful for multi-component design. The ALWC method is demonstrated using a thermal-system design problem.
The social value of a ridesharing platform: a hedonic pricing approach
Authors: Paik Yongwook , Makridis Christos A.
Published: September 2022

Governments around the world have been facing the challenges of regulating the ever-increasing prevalence of ridesharing platforms, leading to a proliferation of academic and policy debates about the social value of such platforms. However, the overall social value is still unclear because when analyzing the net benefit provided by ridesharing platforms, prior studies have focused on either supply side (i.e., drivers) or demand side (i.e., passengers) users without considering nonusers. Conversely, some studies that have considered the spillover effect of a ridesharing platform on nonusers have not simultaneously considered the net benefit for users. In this study, we propose that a hedonic pricing model can be used as a reasonably straightforward approach to collectively quantify the social value of a ridesharing platform for both users and nonusers. Using this approach, we exploit plausibly exogenous variation in the staggered entry of Uber into different metropolitan areas between 2010 and 2016 and find that the entry of Uber leads to, on average, a 2.8% increase in median housing prices per square foot within a metropolitan area. We also find that there is substantial spatial heterogeneity, with benefits concentrated in areas with greater dependence on public transportation and higher levels of traffic delay. By quantitatively computing the social value of a ridesharing platform with a hedonic pricing model, our study helps government regulators generate policies that are more likely to promote public welfare and become less susceptible to political whims.
Risk Factors for Postoperative Bleeding Following Breast Cancer Surgery: A Nationwide Database Study of 477,108 Cases in Japan
Authors: Konishi Takaaki , Fujiogi Michimasa , Shigemi Daisuke , Matsui Hiroki , Fushimi Kiyohide , Tanabe Masahiko , Seto Yasuyuki , Yasunaga Hideo
Published: September 2022

Background

Although postoperative bleeding is a common and serious complication in breast cancer surgery, the risk factors remain unclear. Therefore, we examined the risk factors using a Japanese nationwide database.

Methods

Patients who underwent breast cancer surgery between July 2010 and March 2020 were identified from a Japanese nationwide database. Multivariable analyses for 47 candidate risk factors (4 patient characteristics, 32 comorbidities, 5 tumor characteristics, 3 preoperative drug uses, and 3 surgical procedures) were conducted to investigate risk factors associated with postoperative bleeding requiring reoperation. Two sensitivity analyses were conducted: an analysis for postoperative bleeding with or without reoperation and an analysis for patients who underwent total mastectomy without breast reconstruction.

Results

Among the 477,108 patients included, 7048 (1.5%) developed postoperative bleeding and 2357 (0.5%) underwent reoperation for postoperative bleeding. Male sex, old age, body mass index ≥ 25.0 kg/m2, several comorbidities (deficiency anemia, cardiac arrhythmias, hypertension, liver disease, psychoses, and valvular disease), preoperative heparin use, and several procedures were identified as risk factors. Deficiency anemia showed the highest odds ratio among the risk factors (4.41 [95% confidence interval, 3.63–5.36]). High odds ratios were also observed in total mastectomy (2.32 [2.10–2.56]), flap reconstruction (1.93 [1.55–2.40]), and preoperative heparin use (1.64 [1.26–2.14]). The results corresponded with the sensitivity analyses.

Conclusions

This study identified several risk factors for postoperative bleeding in breast cancer surgery, such as high body mass index, anemia, cardiovascular diseases, liver diseases, psychoses, preoperative heparin use, and surgical procedures.
Synthesis of layered zinc-aluminium double hydroxides modified with metal ions as photocatalysts with enhanced sorption properties
Authors: Długosz Olga , Banach Marcin
Published: September 2022

In the article the process of Fe, Co, Ni and Cu hydroxides modified nanoparticles of layered double hydroxides (LDH) based on Zn and Al (Zn-Al LDH) was successfully presented. The precipitation method allowed to obtain nanoparticles of high crystallinity with lateral dimensions below 100 nm and thickness below 20 nm. The photocatalytic activity of the modified LDH in the degradation process of quinoline yellow was over 99%, while for the unmodified LDH the efficiency was only 30%. The study confirmed that modification of LDH with divalent ions had a significant effect on both photocatalytic and sorption properties. Furthermore, the study also investigated the effect of the nature of the type of light on the photodegradation efficiency.
Space-time hp-finite elements for heat evolution in laser powder bed fusion additive manufacturing
Authors: Kopp Philipp , Calo Victor , Rank Ernst , Kollmannsberger Stefan
Published: September 2022

The direct numerical simulation of metal additive manufacturing processes such as laser powder bed fusion is challenging due to the vast differences in spatial and temporal scales. Classical approaches based on locally refined finite elements combined with time-stepping schemes can only address the spatial multi-scale nature and provide only limited scaling potential for massively parallel computations. We address these shortcomings in a space-time Galerkin framework where the finite element interpolation also includes the temporal dimension. In this setting, we construct four-dimensional meshes that are locally refined towards the laser spot and allow for varying temporal accuracy depending on the position in space. By splitting the mesh into conforming time-slabs, we recover a stepwise solution to solve the space-time problem locally in time at this slab; additionally, we can choose time-slab sizes significantly larger than classical time-stepping schemes. As a result, we believe this setting to be well suited for large-scale parallelization. In our work, we use a continuous Galerkin–Petrov formulation of the nonlinear heat equation with an apparent heat capacity model to account for the phase change. We validate our approach by computing the AMB2018-02 benchmark, where we obtain an excellent agreement with the measured melt pool shape. Using the same setup, we demonstrate the performance potential of our approach by hatching a square area with a laser path length of about one meter.
VisGIL: machine learning-based visual guidance for interactive labeling
Authors: Grimmeisen Benedikt , Chegini Mohammad , Theissler Andreas
Published: September 2022

Labeling of datasets is an essential task for supervised and semi-supervised machine learning. Model-based active learning and user-based interactive labeling are two complementary strategies for this task. We propose VisGIL which, using visual cues, guides the user in the selection of instances to label based on utility measures deduced from an active learning model. We have implemented the approach and conducted a qualitative and quantitative user study and a think-aloud test. The studies reveal that guidance by visual cues improves the trained model’s accuracy, reduces the time needed to label the dataset, and increases users’ confidence while selecting instances. Furthermore, we gained insights regarding how guidance impacts user behavior and how the individual visual cues contribute to user guidance. A video of the approach is available:https://ml-and-vis.org/visgil/.
Reactions of cisplatin and oxaliplatin with penicillin G: implications for drug inactivation and biological activity
Authors: Wang Fang-Xin , Prokes Ivan , Song Lijiang , Shi Huayun , Sadler Peter J.
Published: September 2022

Determination of the toxicity of compounds toward cancer cells is a frequent procedure in drug discovery. For metal complexes, which are often reactive prodrugs, care has to be taken to consider reactions with components of the cell culture medium that might change the speciation of the metal complex before it is taken up by the cells. Here, we consider possible reactions between the clinical platinum drugs cisplatin and oxaliplatin with penicillin G, an antibiotic added routinely to cell culture media to prevent bacterial contamination. Platinum has a high affinity for ligands with sulfur donors. Penicillin G is an unstable thioether that degrades in a range of pathways. Nuclear magnetic resonance (NMR) and UV–Vis absorption spectroscopic studies show that reactions with cisplatin can occur within minutes to hours at 310 K, but more slowly with oxaliplatin. The identities of the Pt- adducts were investigated by mass spectrometry. The marked effect on cytotoxicity of co-incubation of cisplatin with penicillin G was demonstrated for the HeLa human cervical cancer cell line. These studies highlight the possibility that reactions with penicillin G might influence the cytotoxic activity of metal complexes determined in culture media.

Graphical abstract
Weighting estimation under bipartite incidence graph sampling
Authors: Patone Martina , Zhang Li-Chun
Published: September 2022

Bipartite incidence graph sampling provides a unified representation of many sampling situations for the purpose of estimation, including the existing unconventional sampling methods, such as indirect, network or adaptive cluster sampling, which are not originally described as graph problems. We develop a large class of design-based linear estimators, defined for the sample edges and subjected to a general condition of design unbiasedness. The class contains as special cases the classic Horvitz-Thompson estimator, as well as the other unbiased estimators in the literature of unconventional sampling, which can be traced back to Birnbaum et al. (1965). Our generalisation allows one to devise other unbiased estimators in future, thereby providing a potential of efficiency gains. Illustrations are given for adaptive cluster sampling, line-intercept sampling and simulated graphs.