@phdthesis{Fichera2007,
  author    = {Fichera, Mario Augusto},
  title     = {Festk{\"o}rper-NMR-Untersuchungen an thermischen Abbauprodukten von flammgesch{\"u}tzten Polymeren},
  isbn      = {978-3-9812072-1-7},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-26684},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2007},
  abstract  = {In der vorliegenden Arbeit wurden Untersuchungen an R{\"u}ckst{\"a}nden von thermisch abgebauten, flammgesch{\"u}tzten Polymeren vorgenommen, mit dem Ziel, die Struktur und den Phasenbestand der eingebauten Flammschutzmittel und der Polymere sowie deren Wechselwirkungen als Funktion der Temperatur und umgebenden Atmosph{\"a}re (N2 und Luft) zu charakterisieren. Ein wichtiges Werkzeug, das Informationen {\"u}ber den amorphen Zustand der Abbauprodukte und deren thermisch bedingte Phasenumwandlungen in andere amorphe oder kristalline Strukturen sowie Aussagen {\"u}ber die Nahordnungen der betrachteten Kernspinsorte liefert, stellt in dieser Arbeit der Einsatz der Festk{\"o}rper-NMR-Spektroskopie dar. Hierbei sind neben Einzelimpuls- (SP), rotor-synchronisierte Spin-Echo- (RSE) und Kreuzpolarisationstechniken (CP) auch REDOR- (Rotational echo double resonance) und TRAPDOR- (Transfer of population in double resonance) Messungen zur Anwendung gekommen. Zus{\"a}tzlich konnten aus den 11B- und 31P-NMR-Experimenten quantitative Aussagen {\"u}ber den relativen Borat- und Phosphor bzw. Phosphat-Anteil im festen R{\"u}ckstand getroffen werden, wobei insbesondere f{\"u}r die 31P-Kerne eine quantitative Erfassung der kristallinen und amorphen Phosphatphasen durchgef{\"u}hrt wurde. Im ersten System wurden die Flammschutzmittel roter Phosphor (Prot) und Mg(OH)2 in HIPS kombiniert. Aus den Ergebnissen umfangreicher NMR-Experimente konnte abgeleitet werden, dass der gr{\"o}ßte Teil des eingesetzten Prot haupts{\"a}chlich in amorphen (Mg-Ortho-, -Di-, -Ketten- und Ringphosphaten) und weniger in kristallinen Phosphatphasen verbleibt. Zudem konnte f{\"u}r den Parameter der Temperatur und aus der Verf{\"u}gbarkeit von Sauerstoff (N2-Atmosph{\"a}re/Luft) einen deutlicher Einfluss auf den Abbauprozess und die Bildung der Phosphatphasen (kristallin/amorph) nachgewiesen werden. Aus dem Vergleich der Ergebnisse der Temperversuche mit den Ergebnissen der Verbrennungsversuche im Cone Calorimeter konnte ein anaerober Abbauweg best{\"a}tigt werden. In einem zweiten System wurden die thermischen Reaktionen zwischen den Flammschutzadditiven BDP und Zinkborat sowie ihren Einfluss auf den thermischen Abbau eines PC/ABS-Blends untersucht. Der thermisch belastete R{\"u}ckstand wird unabh{\"a}ngig von der Atmosph{\"a}re von amorphen Phosphatgruppen dominiert. Dabei konnten die w{\"a}hrend der Temperprozesse gebildeten Verbindungen \&\#945; Zn3(PO4)2 und BPO4 als Folge einer Festphasenreaktion zwischen den eingesetzten Flammschutzadditiven identifiziert werden, wobei das \&\#945; Zn3(PO4)2/BPO4 Verh{\"a}ltnis als Indikator f{\"u}r einen aeroben bzw. anaeroben Abbauprozess dient, der f{\"u}r die Feuerr{\"u}ckst{\"a}nde eindeutig einen anaeroben Abbau liefert.},
  subject      = {Festk{\"o}rper-NMR-Spektroskopie},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Hauptstein2023,
  author    = {Hauptstein, Niklas},
  title     = {Site directed molecular design and performances of Interferon-α2a and Interleukin-4 bioconjugates with PEG alternative polymers},
  doi       = {10.25972/OPUS-29691},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-296911},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2023},
  abstract  = {Serum half-life elongation as well as the immobilization of small proteins like cytokines is still one of the key challenges for biologics. This accounts also for cytokines, which often have a molecular weight between 5 and 40 kDa and are therefore prone to elimination by renal filtration and sinusoidal lining cells. To solve this problem biologics are often conjugated to poly(ethylene glycol) (PEG), which is the gold standard for the so called PEGylation. PEG is a synthetic, non-biodegradable polymer for increasing the hydrodynamic radius of the conjugated protein to modulate their pharmacokinetic performance and prolong their therapeutic outcome. Though the benefits of PEGylation are significant, they also come with a prize, which is a loss in bioactivity due to steric hindrance and most often the usage of heterogeneous bioconjugation chemistries. While PEG is a safe excipient in most cases, an increasing number of PEG related side-effects, such as immunological responses like hypersensitivity and accelerated blood clearance upon repetitive exposure occur, which highlights the need for PEG alternative polymers, that can replace PEG in such cases. Another promising method to significantly prolong the residence time of biologics is to immobilize them at a desired location. To achieve this, the transglutaminase (TG) Factor XIIIa (FXIIIa), which is an important human enzyme during blood coagulation can be used. FXIIIa can recognize specific peptide sequences that contain a lysine as substrates and link them covalently to another peptide sequence, that contains a glutamine, forming an isopeptide bond. This mechanism can be used to link modified proteins, which have a N- or C-terminal incorporated signal peptide by mutation, to the extracellular matrix (ECM) of tissues. Additionally, both above-described methods can be combined. By artificially introducing a TG recognition sequence, it is possible to attach an azide group containing peptide site-specifically to the TG, recognition sequence. This allows the creation of a site-selective reactive site at the proteins N- or C-terminus, which can then be targeted by cyclooctyne functionalized polymers, just like amber codon functionalized proteins. This thesis has focused on the two cytokines human Interferon-α2a (IFN-α2a) and human, as well as murine Interleukin-4 (IL-4) as model proteins to investigate the above-described challenges. IFN-α2a has been chosen as a model protein because it is an approved drug since 1986 in systemic applications against some viral infections, as well as several types of cancer. Furthermore, IFN-α2 is also approved in three PEGylated forms, which have different molecular weights and use different conjugation techniques for polymer attachment. This turns it into an ideal candidate to compare new polymers against the gold standard PEG. Interleukin-4 (IL-4) has been chosen as the second model protein due to its similar size and biopotency. This allows to compare found trends from IFN-α2a with another bioconjugate platform and distinguish between IFN-α2a specific, or general trends. Furthermore, IL-4 is a promising candidate for clinical applications as it is a potent anti-inflammatory protein, which polarizes macrophages from the pro-inflammatory M1 state into the anti-inflammatory M2 state.},
  subject      = {Cytokine},
  language  = {en}
}
@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{Kessler2015,
  author    = {Keßler, Martina},
  title     = {Biodegradable solvent cast films and solution electrospun meshes for the prevention of postsurgical adhesions},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-129358},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2015},
  abstract  = {Intraperitoneal adhesions are fibrous bands that connect tissues in the peritoneal cavity that are usually separated. These adhesions form as a consequence of trauma, inflammation or surgical interventions and often result in severe consequences such as chronic pain, small bowel obstructions or female infertility. The aim of this thesis was to develop a synthetic barrier device for adhesion prevention made of modified poly(lactide) [PLA]. Solid PLA films (SurgiWrap®) are already successfully in clinical use due to the good biocompatibility and the biodegradability of the material resulting in non-toxic degradation products since lactic acid is naturally part of the metabolic circles of the human body. Considering the brittleness and stiffness of the films, the long degradation time of several months as well as the need for suturing, there is potential for optimization. Through a copolymerization with the hydrophilic poly(ethylene glycol) [PEG], a reduction of the degradation time was intendend. Moreover, the copolymerization should also lead to an improvement of the mechanical properties of the films since PEG acts as plasticizer for PLA. Linear PLA-PEG-PLA triblock copolymers as well as star-shaped PEG-PLA copolymers were synthesized via standard ring opening polymerization to tailor the barrier properties. Besides solid films, solution electrospun meshes from PLA and the synthesized PEG-PLA copolymers were investigated for a potential application as well. Since suturing of a barrier additionally induces adhesion formation, alginate coated membranes were prepared in order to achieve self-adhesiveness. With the intention to reduce infections and consequently inflammation, electrospun meshes and solvent cast films were loaded with the antibacterial drug triclosan and drug release as well as antibacterial efficacy was investigated. Mechanical tests confirmed that through the variation of the PEG content and branching the mechanical properties can be tailored and are in good accordance with the glass transition temperatures [Tg] of the polymers. Consequently, potentially adequate mechanical properties for surgical handling as well as for the performance within the patient's body were successfully achieved. Degradation studies revealed that the degradation time was significantly shorter for PEG-PLA membranes than for PLA films and with an appropriate PEG content could be adjusted to the intended time frame. Cell adhesion and viability tests confirmed the non-toxicity of the clinically used PLA films as well as of PEG-PLA films and meshes. With a bioadhesion test the benefit of an alginate coated side towards the pure PLA film concerning self-adhesiveness was successfully demonstrated. Moreover, optical evaluations and a T-peel test of different alginate coated PLA films showed that the cohesion between the chemically different layers was distinctly enhanced by the use of an appropriate PEG-PLA mesh as intermediate cohesion promoting layer. In in vitro release studies with triclosan loaded films a higher release was determined for PEG-PLA than for PLA films. In agar diffusion tests a higher and longer inhibition of staphylococcus aureus growth was observed confirming the release results. Moreover, drug loaded meshes (especially drug loaded after electrospinning) showed enhanced and elongated bacterial inhibition in comparison to films.},
  subject      = {Polymere},
  language  = {en}
}
@article{PoepplerLuebtowSchlauersbachetal.2019,
  author    = {P{\"o}ppler, Ann-Christin and L{\"u}btow, Michael M. and Schlauersbach, Jonas and Wiest, Johannes and Meinel, Lorenz and Luxenhofer, Robert},
  title     = {Strukturmodell von Polymermizellen in Abh{\"a}ngigkeit von der Curcumin-Beladung mithilfe von Festk{\"o}rper-NMR-Spektroskopie},
  series = {Angewandte Chemie},
  volume    = {131},
  journal   = {Angewandte Chemie},
  number    = {51},
  doi       = {10.1002/ange.201908914},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-212513},
  pages     = {18712-18718},
  year      = {2019},
  abstract  = {Detaillierte Einblicke in die Struktur von mit Wirkstoffen beladenen Polymermizellen sind rar, aber wichtig um gezielt optimierte Transportsysteme entwickeln zu k{\"o}nnen. Wir konnten beobachten, dass eine Erh{\"o}hung der Curcumin-Beladung von Triblockcopolymeren auf Basis von Poly(2-oxazolinen) und Poly(2-oxazinen) schlechtere Aufl{\"o}sungseigenschaften nach sich zieht. Mitthilfe von Festk{\"o}rper-NMR-Spektroskopie und komplement{\"a}ren Techniken ist es m{\"o}glich, ein ladungsabh{\"a}ngiges Strukturmodell auf molekularer Ebene zu erstellen, das eine Erkl{\"a}rung f{\"u}r die beobachteten Unterschiede liefert. Dabei belegen die {\"A}nderungen der chemischen Verschiebungen und Kreuzsignale in 2D-NMR-Experimenten die Beteiligung des hydrophoben Polymerblocks an der Koordination der Curcumin-Molek{\"u}le, w{\"a}hrend bei h{\"o}herer Beladung auch eine zunehmende Wechselwirkung mit dem hydrophilen Polymerblock beobachtet wird. Letztere k{\"o}nnte elementar f{\"u}r die Stabilisierung von ultrahochbeladenen Polymermizellen sowie das Design von verbesserten Wirkstofftransportsystemen sein.},
  language  = {de}
}