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The Potential of Sustainable Antimicrobial Additives for Food Packaging from Native Plants in Benin
(2019)
The representation, or encoding, utilized in evolutionary algorithms has a substantial effect on their performance. Examination of the suitability of widely used representations for quality diversity optimization (QD) in robotic domains has yielded inconsistent results regarding the most appropriate encoding method. Given the domain-dependent nature of QD, additional evidence from other domains is necessary. This study compares the impact of several representations, including direct encoding, a dictionary-based representation, parametric encoding, compositional pattern producing networks, and cellular automata, on the generation of voxelized meshes in an architecture setting. The results reveal that some indirect encodings outperform direct encodings and can generate more diverse solution sets, especially when considering full phenotypic diversity. The paper introduces a multi-encoding QD approach that incorporates all evaluated representations in the same archive. Species of encodings compete on the basis of phenotypic features, leading to an approach that demonstrates similar performance to the best single-encoding QD approach. This is noteworthy, as it does not always require the contribution of the best-performing single encoding.
Transdermal therapeutic systems (TTS) represent an up-to-day medication applied to human skin, which consists of a drug-containing pressure-sensitive adhesive (PSA) and a flexible backing layer. The development of a reliable TTS requires precise knowledge of the viscoelastic tack behavior of PSA in terms of adhesion and detaching. Tailoring of a PSA can be achieved by altering the resin content or modifying the chemical properties of the macromolecules. In this study, three different resin content of two silicone-based PSA – non-amine compatible, and less tack, amine-compatible – were investigated with the help of recently developed RheoTack method to characterize the retraction speed dependent tack behavior for various geometries of the testing rods. The obtained force-retraction displacement-curves clearly depict the effect of the chemical structure as well as the resin content. Decreasing the resin content shifts the start of fibril fracture to larger deformations states and significantly enhances the stretchability of the fibrils. To compare various rod geometries precisely, the force-retraction displacement curves were normalized to account for effective contact areas. The flat and spherical rods led to completely different failure and tack behaviors. Furthermore, the adhesion formation between TTS with flexible backing layers and rods during the dwell phase happens in a different manner compared to rigid plates, in particular for flat rods, where maximum compression stresses occur at the edges and not uniformly over the cross-section. Thus, the approach to follow ASTM D2949 has to be reconsidered for tests of these materials.
Im Rahmen dieser Arbeit wurden zunächst neuartige ionische Agarosederivate synthetisiert und anschließend umfassend charakterisiert. Anionische Agarosesulfate mit einer regioselektiven Derivatisierung in Position G6 wurden durch homogene Umsetzung in ionischer Flüssigkeit erhalten. Kationische Agarosecarbamate mit einstellbarem Funktionalisierungsgrad waren durch einen zweistufigen Syntheseansatz zugänglich. Hierzu wurden zunächst Agarosephenylcarbonate in einer homogenen Synthese hergestellt, im Anschluss folgte eine Aminolyse zu den gewünschten funktionalen Agarosederivaten. Die ionischen Agarosederivate waren bereits bei geringen Funktionalisierungsgraden vollständig löslich in Wasser. Damit war es möglich, Alginatmikrokapseln polyelektrolytisch zu beschichten und diese als Träger für eine kontrollierte Wirkstofffreisetzung zu verwenden. Ebenfalls konnten Kompositgele aus Agarose, Hydroxyapatit und Agarosederivaten hergestellt und charakterisiert werden. Im zweiten Teil wurden sowohl die Kompositträgermaterialien als auch die Alginatmikrokapseln mit vier verschiedenen Modellwirkstoffen (ATP, Suramin, Methylenblau und A740003) beladen und die Wirkstofffreisetzung über einen Zeitraum von zwei Wochen untersucht. Für die ionischen Modellwirkstoffe erwiesen sich Kompositträgermaterialien mit ionischem Agarosederivat, die beschichteten Mikrokapseln sowie die Kombination aus Komposit und Kapseln als effektiv, um die Freisetzung auf bis zu 40% zu verlangsamen. Für die schlecht wasserlösliche Substanz A740003, ein Rezeptorligand für die osteogene Differenzierung von Stammzellen, wurde eine stark verzögerte Freisetzung aus Polyelektrolytemikrokapseln festgestellt. Mithilfe von literaturbekannten und neu entwickelten Anpassungsmodellen gelang es, die Diffusion als Hauptmechanismus der Wirkstofffreisetzung zu identifizieren und die Freisetzungskurven mathematisch akkurat zu beschreiben und daraus Rückschlüsse über die einzelnen Phasen der Freisetzung zu ziehen.