@phdthesis{Kehrein2022,
  author    = {Kehrein, Josef},
  title     = {Simulationsstudien zur ortsspezifischen Biokonjugation maßgeschneiderter Polymere},
  doi       = {10.25972/OPUS-28958},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-289589},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2022},
  abstract  = {Polymer-Biokonjugationen, vornehmlich mit dem Goldstandard PEG, f{\"u}hren zu einer verbesserten Pharmakokinetik, beeinflussen aber auch die konformative Stabilit{\"a}t von Proteinen. Bisherige Mutationsstudien, in denen {\"u}berwiegend (Asn)PEG4 -Konjugate der Beta-faltblattstrukturreichen, humanen Pin 1 WW-Dom{\"a}ne untersucht wurden, postulieren auf einer Proteindesolvatation beruhende Stabilisierungsmechanismen: eine St{\"a}rkung intramolekularer Salzbr{\"u}cken und NH-pi-Bindungen, sowie entropisch g{\"u}nstige Wasserverdr{\"a}ngungen um apolare Aminos{\"a}uren und Hydroxylgruppen. Ziel dieser Arbeit ist es, die Protein-Polymer-Dynamik auf molekularer Ebene zu charakterisieren, um damit rationale Ans{\"a}tze zum Design neuer Biokonjugate voranzutreiben und m{\"o}gliche PEG-Alternativen zu etablieren. Hierzu wurde eine Vielzahl an Deskriptoren mittels Molekulardynamik-Simulationen der WW-Konjugate gewonnen und mit publizierten Stabilit{\"a}tsdaten in multivariaten Regressions- und logistischen Klassifikationsmodellen korreliert. Die gewonnenen QSPR-Modelle decken im Vergleich zu einer bereits publizierten, kristallstrukturbasierten Richtlinie einen gr{\"o}ßeren und strukturell vielf{\"a}ltigeren Datensatz an Konjugaten ab und zeigen gleichzeitig, auch f{\"u}r ein Konjugat der Src SH3-Dom{\"a}ne, eine deutlich verbesserte Leistung. Die Modelldeskriptoren beschreiben sowohl eine Modulation der Solvatation als auch Protein-Polymer-Interaktionen. Metadynamik-Simulationen zeigten zudem die Polymerdynamik w{\"a}hrend einer partiellen Proteinentfaltung auf. Mithilfe weiterer Simulationen von Konjugaten des alpha-helikalen Her2-Affibodys wurde die Dynamik von PEG und verschiedener Alternativen (LPG, PEtOx, PMeOx) systematisch studiert. PEG interagierte mit positiv geladenen Lysinen und Argininen in der N{\"a}he hydrophober Aminos{\"a}uren. LPG zeigte zus{\"a}tzliche Wechselwirkungen der Hydroxylgruppen mit Aspartaten und Glutamaten. POx-Polymere interagierten mit Phenylalaninen, Tyrosinen und {\"u}ber Carbonylgruppen mit HB-Donatoren. Gr{\"o}ßere Konjugate (10 - 50 kDa PEG/LPG/PEtOx) des antiviralen Biologikums Interferon-alpha2a wurden mittels gaußbeschleunigter MDs und einer CG-Simulation analysiert. Charakteristische Wechselwirkungspartner stimmten mit den Beobachtungen zu Oligomer-Konjugaten {\"u}berein. In Einklang mit experimentellen Daten der Kooperationspartner zu den 10-kDa-Varianten deuteten zus{\"a}tzliche Constrained-Network-Analysen, welche die Proteinflexibilit{\"a}t evaluieren, auf eine thermische Destabilisierung hin. Die Bioaktivit{\"a}t der untersuchten Konjugate wurde weiterhin erfolgreich mit den Gyrationsdurchmessern der modellierten Strukturen korreliert.},
  subject      = {Konjugate},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Selby2022,
  author    = {Selby, Joshua},
  title     = {Design and Chiroptical Properties of Chirally Substituted Indolenine Squaraine Mono-, Oligo-, and Polymers},
  doi       = {10.25972/OPUS-28206},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-282067},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2022},
  abstract  = {A series of monomeric chirally substituted indolenine squaraine monomers were successfully synthesized and utilized for the construction of various oligo- and polymers, in order to study their chiroptical properties in terms of exciton chirality. The quaternary carbon atom at the 3-position of the indolenine subunit, as well as the alkyl side chain attached to the indolenine nitrogen were selected as the most suitable site for chiral functionalization. For the C(3)-chiral derivatives, two synthetic routes depending on the desired substitution at the stereogenic center were established. The chiral side chains were prepared via Evans asymmetric alkylation where the resulting branching point at the 2 position constituted the chiral center. While the chiral substitution only had minor effects on the linear optical properties and geometric structure of the chromophore, all compounds exhibited a distinct and measurable CD signal that correlated with the distance of the chiral center to the central chromophore. Polymers bearing chiral side chains exhibited a solvent- and temperature-dependent helix-coil equilibrium, which was influenced by the type of side chain used. CD spectroscopy revealed the helical conformation to possess a preferred twist sense, and temperature-dependent measurements showed the degree of homohelicity to be nearly complete in certain cases. Furthermore, a CPL signal was able to be obtained for the helical conformer of one polymer. Various (co)oligo- and polymers comprising the C(3)-chiral monomers only displayed a solvent-independent J-type absorption behavior and thus did not form helical conformations in solution. CD spectroscopy revealed a solvent-dependent adoption of quasi-enantiomeric conformers, which was elucidated by quantum chemical TDDFT calculations.},
  subject      = {Squaraine},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Turkin2022,
  author    = {Turkin, Arthur},
  title     = {Vom Monomer zum Polymer: Iterative Synthese und optische Spektroskopie von Squarain-Oligomeren},
  doi       = {10.25972/OPUS-25795},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-257950},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2022},
  abstract  = {Mittels einer Schutzgruppenstrategie wurden Squarain-basierte monodisperse Oligomere synthetisiert. Die l{\"o}sungsmittelabh{\"a}ngigen Konformationen (Random Coil vs. Helix) wie auch der Faltungsprozess der Homooligomere wurden mittels optischer Spektroskopie, verschiedener NMR-Experimenten, Kleinwinkelneutronenstreuungsexperimenten sowie quantenchemischen Berechnungen n{\"a}her beleuchtet. Die optisch-spektroskopischen Beobachtungen wurden mithilfe der Exzitonenkopplungstheorie und einer Orientierungs- und Winkelabh{\"a}ngigkeit der {\"U}bergangsdipolmomente der Oligomere erkl{\"a}rt. Der hohe Windungsabstand der helikalen Konformation f{\"u}hrt zu einer Interkalation von L{\"o}sungsmittel, wodurch eine Art Klathrat gebildet wird. Zus{\"a}tzlich wurden mittels eines Frenkel-Exzitonenmodells die Absorptions- und Fluoreszenzspektren modelliert. Es konnten die Exzitonendelokalisationsl{\"a}ngen abgesch{\"a}tzt und die Auswirkung der energetischen und strukturellen Unordnungen auf die Absorptions- und Fluoreszenzspektren bestimmt werden. Die Absorptionsspektren werden vorwiegend durch strukturelle Unordnungen verbreitert, die Fluoreszenzspektren dagegen von energetischen {\"U}bergangsenergieabweichungen. Weiterhin wurden auch alternierende Squarain-Cooligomere synthetisiert und mittels optischer Spektroskopie untersucht. Es wurde, abh{\"a}ngig von dem gew{\"a}hlten L{\"o}sungsmittel, eine Verschiebung der Hauptbande beobachtet, was durch einen Random Coil vs. helikale-/schlaufenartige Konformation erkl{\"a}rt wird. Gest{\"u}tzt wurde dies mittels quantenchemischen Berechnungen der jeweiligen Konformationen. Abschließend wurden alternierende Squarain-Copolymere synthetisiert, in verschiedenen Gr{\"o}ßen aufgetrennt und mittels optischer Spektroskopie untersucht. Mittels EEI2D-Experimenten wurde die Exzitonendynamik in Abh{\"a}ngigkeit von der Kettenl{\"a}nge eingehender untersucht. Hierbei wird eine steigende, aber relativ abnehmende Koh{\"a}renzl{\"a}nge bestimmt, die Auswirkungen auf die Exzitonendynamik hat. Der Exzitonentransport weist erst wellenf{\"o}rmiges und dann subdiffuses Verhalten auf.},
  subject      = {Squarain},
  language  = {de}
}