@phdthesis{Unger2020,
  author    = {Unger, Nina},
  title     = {Stability of Tryptophan in Parenteral Amino Acid Solutions: Identification of Degradation Products and Development of HPLC Analysis Methods},
  doi       = {10.25972/OPUS-19982},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-199825},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2020},
  abstract  = {The stability of Trp in pure solutions and in parenteral AA formulations was evaluated with regard to typically used manufacturing processes, storage conditions and primary packaging. Therefore, thorough stability studies on Trp solutions were conducted beforehand. The applied stressing method, i.e. steam sterilization by autoclave, are chemically seen relatively mild but showed to be efficient to induce Trp degradation in the presence of oxygen. Subsequent identification, separation and characterization were challenging due to similar substance properties, numerous stereoisomers and pairs of diastereomers found amongst them. However, the identified o-aminoacetophenone compounds, Kyn and NFK, are associated with photo reactivity and have photo-oxidizing properties. Thus, best possible protection from UV-light, together with strict oxygen expulsion, are the most important criteria to impede Trp degradation after autoclaving. The identification of Trp degradation products was assisted by the compilation of a substance library, which included manifold reported and chemically plausible Trp degradation substances. The substances were classified for priority and their early or late-stage occurrence. The large number of possible substances and stereoisomers was narrowed down with the information retrieved from LC-UV/MS experiments. However, final identification was achieved by the synthesis of proposed substances as references. The following eight substances were characterized as Trp degradation substances: Kyn, NFK and three pairs of diastereomers R,R/R,S DiOia, R,R/R,S Oia and cis/trans PIC. Fig. 33 shows the proposed degradation pathway and demonstrates the close chemical relationship, which may be an explanation for the conversion of some substances into each other during the storage period. The proposed pathway brings together the results of different Trp stability and stressing studies, respectively [89, 94, 97, 98, 103, 133]. To our knowledge, the simultaneous formation of the identified degradation substances has not been reported before and especially not under the stressing conditions applied. The application of a traditional RP-HPLC method was compared to two developed IP-HPLC methods and a RP-HPLC methods using a modified perfluorinated column. Orthogonal analyses methods and especially the combination of UV and MS detection are necessary in order to indicate potentially undetected degradation substances. Main evaluation criteria were the separation performance, analyses time, reproducibility and feasibility. The best results upon assessment of all Trp degradation products, in both; pure Trp solutions and pharmaceutical formulations, were obtained by a traditional RP-HPLC. The optimized method was validated according to ICH guidelines Q2(R1) and meets the criteria of a stability-indicating HPLC-UV method. The validated method has a sufficient separation performance with an adequate selectivity indicating the Trp degradation substances next to each other and next to other AAs in finished pharmaceutical formulations. The detailed knowledge of Trp degradation and the method presented may be transferred practically to the pharmaceutical industry processing Trp-containing products. In general, the findings might contribute to the quality management of such pharmaceutical products during manufacturing and storage. Additionally, the study results provide basic information for the establishment of an impurity consideration following the ICH guidelines Q3B (R2) (impurities in new drug products) for products containing Trp. However, further development of the method applying more sophisticated detectors or more potent HPLC techniques like e.g. UHPLC and the implication of more sensitive (MS) detectors like ToF-MS would be advantageous with regard to economic and practical aspects.},
  subject      = {Stabilit{\"a}t},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Urlaub2021,
  author    = {Urlaub, Jonas},
  title     = {Development of analytical methods for the quality assessment of mineral oil based excipients and mechanochemically stressed active pharmaceutical ingredients},
  doi       = {10.25972/OPUS-24346},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-243465},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2021},
  abstract  = {For the quality assurance of substances for pharmaceutical use, a variety of analytical techniques are available to address specific analytical problems. In this field of application, liquid chromatography (LC) stands out as the gold standard in the pharmaceutical industry. Various detectors can be employed, which are e.g. based on UV/Vis spectroscopy for the examination of molecules with a chromophore, or mass spectrometry (MS) for structural elucidation of analytes. For the separation of enantiomers, the use of capillary electrophoresis (CE) may be more favorable due to the high separation efficiency and easy-to-use and comparatively inexpensive chiral selectors, in contrast to chiral columns for LC, which are usually very expensive and limited to a restricted number of analytes. For structure elucidation in impurity profiling, one- and multidimensional 1H NMR spectroscopy is a valuable tool as long as the analyte molecule has got nuclei that can be detected, which applies for the magnitude of organic pharmaceutical substances. For the evaluation of the amount of mineral oil aromatic hydrocarbons (MOAH) in various paraffin samples from different suppliers, a straightforward method based on 1H NMR spectroscopy was elaborated. The MOAH/MOSH ratio was used to indicate the amount of MOAH of paraffins and to evaluate the extent of refining. In addition, a representative paraffin sample was measured without sample solvent at high temperatures (about 340 K) to avoid the interfering residual solvent signals in the spectral regions of interest. The results of both methods were in good accordance. Moreover, the 1H NMR results were complemented with the UV measurements from the purity testing of paraffins according to the DAB 8. Correlations of the NMR and UV spectroscopic data indicated a linear relationship of both methods for the determination of MOAH in paraffins. Finally, the 1H NMR data was evaluated by principal component analysis (PCA) to explore differences within the paraffin samples and the spectral regions in the 1H NMR spectrum which are responsible for the formation of groups. It could be found that most variation is due to the MOSH of the paraffins. The PCA model was capable of differentiating between soft, liquid and solid paraffins on the one hand and between natural and synthetic liquid paraffins on the other hand. The impurity profiling of L-ascorbic acid 2-phosphate magnesium (A2PMg) was performed by means of one- and two-dimensional NMR spectroscopy. Several ethylated impurities could be detected, which were likely to be formed during synthesis of A2PMg. The structures of two of the ethylated impurities were identified as ascorbic acid 2-phosphate ethyl ester and ethanol, (residual solvent from synthesis). NMR spectroscopic studies of the fractions obtained from preparative HPLC of A2PMg revealed two additional impurities, which were identified as phosphorylated derivatives of ascorbic acid, ascorbic acid 3,5-phosphate and ascorbic acid 5-phosphate. Solid state mechanochemistry as an alternative approach for stress testing was applied on the drug substances S-Ibuprofen (Ibu) and Clopidogrel (CLP) using a ball mill, in order to study their degradation profile: First, the isomerization of S-Ibu was investigated, which was stressed in the solid state applying several milling frequencies and durations under basic, acidic and neutral conditions. For the separation of Ibu enantiomers, a chiral CE method was developed and validated according to ICH Q2(R1). It was found that S-Ibu is overall very stable to isomerization; it shows minor conversion into the R-enantiomer under basic environment applying long milling times and high frequencies. Last, the degradation profile of clopidogrel hydrogen sulfate (CLP) was investigated, which was stressed in the solid state under various oxidative conditions. An already existing HPLC-UV method was adjusted to sufficiently separate the degradation products, which were characterized by means of UV and MS/(MS) detection. Most of the degradation products identified were already reported to result from conventional CLP stress tests. The degradation profile of CLP was mainly influenced by the material of the milling jar and the type of catalyst used.},
  subject      = {HPLC},
  language  = {en}
}
@article{UrlaubKaiserScherf‐Claveletal.2021,
  author    = {Urlaub, Jonas and Kaiser, Reinhard P. and Scherf-Clavel, Oliver and Bolm, Carsten and Holzgrabe, Ulrike},
  title     = {Investigation of isomerization of dexibuprofen in a ball mill using chiral capillary electrophoresis},
  series = {Electrophoresis},
  volume    = {42},
  journal   = {Electrophoresis},
  number    = {17-18},
  doi       = {10.1002/elps.202000307},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-225852},
  pages     = {1790 -- 1799},
  year      = {2021},
  abstract  = {Besides the racemate, the S-enantiomer of ibuprofen (Ibu) is used for the treatment of inflammation and pain. Since the configurational stability of S-Ibu in solid state is of interest, it was studied by means of ball milling experiments. For the evaluation of the enantiomeric composition, a chiral CE method was developed and validated according to the ICH guideline Q2(R1). The addition of Mg\(^{2+}\), Ca\(^{2+}\), or Zn\(^{2+}\) ions to the background electrolyte (BGE) was found to improve Ibu enantioresolution. Chiral separation of Ibu enantiomers was achieved on a 60.2 cm (50.0 cm effective length) x 75 μm fused-silica capillary using a background electrolyte (BGE) composed of 50 mM sodium acetate, 10 mM magnesium acetate tetrahydrate, and 35 mM heptakis-(2,3,6-tri-O-methyl)-β-cyclodextrin (TM-β-CD) as chiral selector. The quantification of R-Ibu in the mixture was performed using the normalization procedure. Linearity was evaluated in the range of 0.68-5.49\% R-Ibu (R\(^{2}\) = 0.999), recovery was found to range between 97 and 103\%, the RSD of intra- and interday precision below 2.5\%, and the limit of quantification for R- in S-Ibu was calculated to be 0.21\% (extrapolated) and 0.15\% (dilution of racemic ibuprofen), respectively. Isomerization of S-Ibu was observed under basic conditions by applying long milling times and high milling frequencies.},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Valotis2005,
  author    = {Valotis, Anagnostis},
  title     = {Pharmakokinetische und molekularpharmakodynamische Aspekte inhalativ angewandter Glucocorticoide},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-12716},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2005},
  abstract  = {In der vorliegenden Arbeit wurden vielf{\"a}ltige pharmakokinetische bzw. molekularpharmakodynamische Aspekte topisch angewandter Glucocorticoide untersucht und deren klinische Relevanz diskutiert. Um die Potenz der Glucocorticoide vergleichen zu k{\"o}nnen, wurden deren relative Rezeptoraffinit{\"a}ten zum humanen Glucocorticoidrezeptor mit Dexamethason als Referenzsubstanz bestimmt. Dabei zeigte sich, dass Glucocorticoide der neueren Generation wie Mometasonfuroat und Fluticasonpropionat sich in ihrer Assoziationskinetik unterschieden, w{\"a}hrend die Dissoziationskinetik vergleichbar war. Damit wurde erstmals f{\"u}r Mometasonfuroat eine relative Rezeptoraffinit{\"a}t berechnet, die einen unmittelbaren Vergleich mit weiteren in der Literatur publizierten Daten anderer Glucocorticoide erlaubte. Diese relative Rezeptoraffinit{\"a}t ist die h{\"o}chste aller soweit bekannten inhalativen Glucocorticoide. In Kompetitionsversuchen wurde erstmals gezeigt, dass die in vitro nachgewiesenen Metabolite des Mometasonfuroats eine signifikante Rezeptoraffinit{\"a}t aufwiesen. Die Potenz dieser Metabolite ist dabei vergleichbar mit der von anderen inhalativ angewandten Corticosteroiden, wie Flunisolid und Triamcinolonacetonid. Mometasonfuroat konnte damit als das einzige inhalative Glucocorticoid charakterisiert werden, dessen Metabolite affiner als Dexamethason sind. Weiterf{\"u}hrend zu den Erkenntnissen zur Rezeptorkinetik des Mometasonfuroats und Fluticasonpropionats wurde erstmals die vergleichende Kinetik der mRNA-Induktion auf zellul\ärer Ebene untersucht. Diese wurde am Beispiel des Glucocorticoid-regulierten CD163 in humanen Monocyten verfolgt. Es wurde eine Methode adaptiert, die schließlich eine Quantifizierung der CD163-mRNA mittels Real-time-PCR erm{\"o}glichte. Es zeigte sich, dass die Anzahl der neu gebildeten mRNA-Kopien direkt von der Rezeptoraffinit{\"a}t und der Konzentration des Mometasonfuroats und Fluticasonpropionats abh{\"a}ngig war. Die unterschiedliche Assoziationsgeschwindigkeit der beiden Glucocorticoide spiegelte sich jedoch nicht in einer schnelleren Induktion der CD163-mRNA wider. Neben der spezifischen Rezeptorbindung werden Glucocorticoide auch unspezifisch an Gewebe gebunden. Es wurden erstmals umfassende In-vitro-Versuche zur Bindung des Mometasonfuroats, Ciclesonids und seines aktiven Metaboliten an humanes Lungengewebe durchgef{\"u}hrt. Die Adsorption der Glucocorticoide an humanes Lungengewebe verlief schnell und war vergleichbar hoch. Die wesentlichen Unterschiede zwischen den Substanzen beruhten dabei auf den nach Equilibrierung mit Plasma im Gewebe verbleibenden Konzentrationen. Es stellte sich heraus, dass Mometasonfuroat im Vergleich zu Fluticasonpropionat, Ciclesonid und dessen aktivem Metabolit Desisobutyryl-Ciclesonid die niedrigste Gewebeaffinit\ät aufwies (Fluticasonpropionat > Ciclesonid > Desisobutyryl-Ciclesonid > Mometasonfuroat). Es konnte eine gute {\"U}bereinstimmung der in vitro Bindungsverh{\"a}ltnisse an Lungengewebe mit klinischen In-vivo-Daten aufgezeigt werden. Aus den zuvor in der Literatur beschriebenen Untersuchungen ließen sich zwar Hinweise auf die hepatische Metabolisierung des Mometasonfuroats entnehmen, doch Ergebnisse einer m{\"o}glichen Metabolisierung bzw. der Stabilit{\"a}t in humanem Spezimen von therapeutischer Relevanz lagen soweit nicht vor. Somit wurde die Stabilit{\"a}t dieses Glucocorticoids im humanen Lungengewebe und Plasma systematisch untersucht. Dabei wurde eine unbekannte Substanz detektiert, die mittels HPLC-MS/MS, 1H- und 13C-NMR eindeutig als das 9,11-Epoxid des Mometasonfuroats identifiziert wurde. Kompetitionsversuche am humanen Glucocorticoidrezeptor zeigten, dass die relative Rezeptoraffinit\ät des 9,11-Epoxy-Mometasonfuroats hoch war und wiederum vergleichbar mit der Bindungsaffinit{\"a}t des Triamcinolonacetonid oder Flunisolid. Das Aufl{\"o}sungsverhalten inhalativ angewandter Glucocorticoide in Bronchialfl{\"u}ssigkeit spielt eine entscheidende Rolle f{\"u}r deren weitere Verteilungskinetik und Wirkungen. Es wurde erstmals eine Methode entwickelt, mit der neben Morphologie und Gr{\"o}ße der Partikel aus kommerziell erh{\"a}ltlichen Arzneiformen auch das Aufl{\"o}sungsverhalten in Bronchialsekret untersucht werden konnte. Durch den Einsatz der Raster-Elektronen-Mikroskopie wurde eine maximale Sensitivit{\"a}t zur Beobachtung der Partikelver{\"a}nderungen bis zu einer Gr{\"o}ße von 0,5 \µm gew{\"a}hrleistet. Am Beispiel des Beclomethasondipropionats wurde gezeigt, dass die Arzneistoffpartikel aus verschiedenen Dosieraerosolen nach einer raschen Aufl\ösung rekristallisieren. Erst diese Rekristallisation ist offenbar die Grundlage f{\"u}r eine nachfolgende langsame Aufl{\"o}sung und Umverteilung des Arzneistoffs ins Plasmakompartiment. Da diese neuartigen Beobachtungen in vollkommener {\"U}bereinstimmung mit pharmakokinetischen Daten nach Inhalation dieses Glucocorticoids stehen, darf angenommen werden, dass sich vergleichbare Vorg{\"a}nge in vivo abspielen.},
  subject      = {Glucocorticosteroide},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Verhoeven2011,
  author    = {Verhoeven, Michael},
  title     = {Stachys officinalis - Eine große Arzneipflanze der traditionellen europ{\"a}ischen Medizin. Ihr historischer Stellenwert und ihre aktuelle Bewertung},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-70643},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2011},
  abstract  = {Stachys officinalis galt von der Antike bis zur fr{\"u}hen Neuzeit als wichtiges Phy-topharmakon. Zu den bedeutendsten Indikationen z{\"a}hlen die Anwendung bei Er-krankungen der Atemwege, des Gastrointestinaltrakts, der Harnwege und der Ein-satz als Analgetikum bei Schmerzen verschiedenster Art. {\"U}ber den Zeitraum von fast 1800 Jahren z{\"a}hlte die Pflanze fest zum Arzneischatz. Erst Ende des 18. Jahrhunderts nahm ihre Bedeutung als Arzneimittel ab. Mit dem Beginn des 20. Jahrhundert verschwand sie fast vollst{\"a}ndig aus der Phytotherapie. Heute wird sie nur noch selten im Bereich der hom{\"o}opathischen Medizin oder volksheilkundlich eingesetzt. In der vorliegenden Arbeit wird Stachys officinalis durch ihre 2000 j{\"a}hrige Ge-schichte als Arzneipflanze begleitet. Dabei werden die Indikationen verschiedener Quellen mit aktuellem pharmazeutischem Wissen verglichen und beurteilt. Durch diese Auswertung wird gekl{\"a}rt, ob die jeweiligen Indikationsnennungen pharma-zeutisch nachvollziehbar sind oder nicht. Als Vergleichsweke dienen Hagers En-zyklop{\"a}die der Arzneistoffe und Drogen´ und Dr. Duke´s Phytochemical and Ethnobotanical Databases´. , Die inhaltsstoffbezogenen Angaben dieser Wer-ke werden durch weitere aktuelle pharmazeutische Erkenntnisse {\"u}ber die phar-makologischen Eigenschaften der Pflanzeninhaltsstoffe von Stachys officinalis erg{\"a}nzt. Auf Grundlage der zugeordneten Pflanzeninhaltsstoffe und ihrer individu-ellen Wirkungen wird die Plausibilit{\"a}t der Indikationsangaben der Quellen unter-sucht. Im Rahmen dieser Arbeit werden die Indikationsnennungen von 34 Kr{\"a}uterb{\"u}-chern, Lexika und anderer Quellen betrachtet. Dabei werden die vielf{\"a}ltigen Indi-kationsnennungen zu 142 normierten Indikationen zusammengefasst und ausge-wertet. Unter Ber{\"u}cksichtigung der Angaben beider oben genannter Vergleichs-werke erscheinen 59\% der 142 normierten Indikationen f{\"u}r Stachys officinalis plausibel und sind mit der Anwesenheit definierter Pflanzeninhaltsstoffe zu erkl{\"a}-ren. Es wird deutlich, dass viele Nennungen Erkrankungen des Gastrointestinaltraktes, der Atemwege und der Leber betreffen. Die analgetischen Indikationsangaben sind wenig einheitlich, betreffen aber h{\"a}ufig Schmerzen des Kopfes und des Be-wegungsapparats. Zusammengefasst haben die verschiedenen analgetischen Indikationsangaben allerdings einen bemerkenswert hohen Anteil von 11\% an den insgesamt 801 Indikationsnennungen. Die vorliegende Arbeit gibt 13 Hauptindikationen f{\"u}r Stachys officinalis an. Diese sind mit Ausnahme der Indikationen Bei Milzerkrankungen´ und Bei Epilepsie´ durch die Wirkungen benannter Pflanzeninhaltsstoffe nachzuvollziehen und phar-mazeutisch plausibel. Es gelingt, aus der F{\"u}lle der Indikationsnennungen der his-torischen Quellen die meistgenannten belegbaren Anwendungen hervorzuheben. Die Untersuchung der {\"U}berlieferungsgeschichte macht deutlich, dass die antiken Autoren, wie zum Beispiel Dioskurides und Plinius, einen großen Einfluss auf die Indikationsangaben von Stachys officinalis haben. Viele sp{\"a}tere Werke orientieren sich an diesen antiken Quellen und nehmen deren Indikationsangaben auf. Ab dem 18. Jahrhundert nimmt der Umfang der Beschreibungen von Stachys officina-lis und ihre Bedeutung als Phytopharmakon deutlich ab. Auf Grund der hohen Plausibilit{\"a}t der 13 Hauptindikationen sowie der analgeti-schen Anwendungen scheint es nicht gerechtfertigt, dass Stachys officinalis voll-st{\"a}ndig aus dem Arzneischatz verschwunden ist.},
  subject      = {Ziest},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Vicik2004,
  author    = {Vicik, Radim},
  title     = {Synthese und Eigenschaften N-Acylierter Aziridin-2,3-dicarboxylate als selektive, peptidomimetische Inhibitoren von Cystein-Proteasen der Cathepsin-L-Subfamilie},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-11127},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2004},
  abstract  = {Die Cystein-Proteasen der S{\"a}uger und Parasiten wurden erst in den letzten zwei Jahrzehnten als pharmazeutisch/medizinisches Target erkannt. Die genauen Aufgaben der einzelnen Enzyme dieser sehr umfangreichen und st{\"a}ndig wachsenden Protease-Familie bleiben zwar teilweise noch unbekannt, es ist jedoch klar, dass ihre Aufgabe nicht nur der unspezifische Protein-Abbau ist. Das Ziel der vorliegenden Arbeit waren die Synthese einer Reihe peptidomimetischer Inhibitoren mit elektrophilem Aziridin-2,3-dicarbons{\"a}ure-Baustein und deren Testung an den Proteasen Cathepsin B (human), Cathepsin L (Paramecium tetraurelia), Falcipain-2 (Plasmodium falciparum) und Rhodesain (Trypanosoma brucei rhodesiense). Die Verbindungen sind als irreversible Inhibitoren der Proteasen konzipiert. Der Aziridin-Baustein als Elektrophil wird durch den Cystein-Rest des aktiven Zentrums der Proteasen angegriffen, es erfolgt eine nucleophile Ring{\"o}ffnung und damit die irreversible Alkylierung der Proteasen. Die Aziridin-Bausteine wurden entweder stereoselektiv aus Tartraten oder als Racemate aus Fumaraten dargestellt. Durch NMR-spektroskopische Versuche wurde der Mechanismus der Epimerisierung der als Intermediate der stereoselektiven Synthese auftretenden Azidoalkohole aufgekl{\"a}rt. Die N-Acylierung des Aziridin-Bausteins mit den Aminos{\"a}uren bzw. Dipeptiden erfolgte {\"u}ber Segmentkopplungen oder {\"u}ber eine schrittweise Ankn{\"u}pfung der Aminos{\"a}uren. Es wurden dabei verschiedenste Methoden der Peptidchemie eingesetzt. Die Hemmkonstanten der synthetisierten Substanzen wurden in einem kontinuierlichen fluorimetrischen Mikrotiterplatten-Assay bei Inhibitor-Konzentrationen von 0.35 - 140 µM ermittelt. Als Substrat diente f{\"u}r alle Enzyme Z-Phe-Arg-AMC. Der Nachweis der Irreversibilit{\"a}t der Hemmung wurde durch Dialyse-Versuche und die Affinit{\"a}tsmarkierung von Cathepsin L und Falcipain 2 mit Hilfe eines Biotin-markierten Inhibitors erbracht. Bei Inhibitoren, die eine zeitabh{\"a}ngige Hemmung aufweisen, wurden die Alkylierungskonstanten (ki -Werte) ermittelt. Diese sind im Vergleich zu den Konstanten der Epoxysuccinyl-Peptide ca. 1000x kleiner, was fr{\"u}here Untersuchungen best{\"a}tigt. Aus den ermittelten Dissoziationskonstanten (Ki) ist die Selektivit{\"a}t f{\"u}r Cathepsin-L-{\"a}hnliche Proteasen eindeutig. Dabei wird die Reihenfolge RD > CL > FP >>> CB gefunden. Der beste Inhibitor f{\"u}r alle Enzyme ist die Substanz 116C (BOC-(S)-Leu-(S)-Azy-(S,S)-Azi(OBn)2), f{\"u}r die Hemmkonstanten im unteren micromolaren bzw. sogar nanomolaren Bereich gefunden werden. Unter den Substanzen finden sich auch einige, die f{\"u}r einzelne Enzyme selektiv sind. F{\"u}r CL sind es die Verbindungen 517C, 105G, Z-023B, 023A; f{\"u}r CB 034A und 013B und f{\"u}r RD 112C, 222C, 105B, 013A. Dabei gibt es zwei Inhibitoren (105A, 517G), die selektiv nur die parasit{\"a}ren Enzyme FP und RD hemmen. Die Analyse der Struktur-Wirkungs-Beziehungen ergab, dass in Abh{\"a}ngigkeit von den Substituenten am Aziridinring (Benzylester, Ethylester, Dis{\"a}ure), von den Substituenten am Aziridin-Stickstoff (Phe-Ala, Leu-Xxx, Gly-Xxx, Xxx = cyclische Aminos{\"a}ure) und der Stereochemie unterschiedliche Bindungsmodi vorliegen m{\"u}ssen. Erste Docking-Versuche, die in Kooperation mit der Arbeitsgruppe Baumann (Institut f{\"u}r Pharmazie und LMC, Universit{\"a}t W{\"u}rzburg) durchgef{\"u}hrt wurden, best{\"a}tigen dies. Postuliert wird f{\"u}r Inhibitoren, die die Sequenz Leu-Pro enthalten, eine Bindung an die S`- Seite von Cathepsin L. Dies erkl{\"a}rt die Selektivit{\"a}t dieser Inhibitoren, denn innerhalb der S`-Substratbindungstaschen finden sich die gr{\"o}ßten strukturellen Unterschiede zwischen Cathepsin B und den Cathepsin-L-{\"a}hnlichen Proteasen. Im Gegensatz dazu wird f{\"u}r eines der Phe-Ala-Derivate eine Bindung an die S-Taschen postuliert, die zwischen den einzelnen Proteasen geringere strukturelle Unterschiede aufweisen. Dieser Inhibitor hemmt, wie fast alle Phe-Ala-Derivate, dementsprechend auch Cathepsin B besser als die Leu-Xxx-Derivate. In Rahmen einer Kooperation mit der Arbeitsgruppe Engels Institut f{\"u}r Organische Chemie, Universit{\"a}t W{\"u}rzburg) wurden quantenchemische Rechnungen durchgef{\"u}hrt, die u.a. den Einfluss von Substituenten auf die Kinetik und Thermodynamik der nucleophilen Ring{\"o}ffnung untersuchten. Vorhergesagt wurde, dass Substituenten am Aziridin-Stickstoff, die den {\"U}bergangzustand stabilisieren (N-Formyl), zu einer besseren Hemmung f{\"u}hren sollten. Das darauf hin synthetisierte N-Formylaziridin-2,3-dicarboxylat 008B weist eine etwa 5000x bessere Hemmung von CL auf als das nicht-formylierte Diethylaziridin-2,3-dicarboxylat. Die gezielt als "affinity label" entwickelte Biotin-markierte Verbindung 999C wurde zur Identifizierung von Cystein-Proteasen, die von Plasmodium falciparum exprimiert werden, eingesetzt (Kooperation mit der Arbeitsgruppe Gelhaus/Leippe, Institut f{\"u}r Zoologie, Universit{\"a}t Kiel).},
  subject      = {Aziridine},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Vogel2015,
  author    = {Vogel, Simon},
  title     = {Untersuchungen von Thiazolidindionen und verwandten F{\"u}nfringheterozyklen als Leitstruktur potenzieller Inhibitoren der Enoyl-ACP-Reduktase InhA des Mycobacterium tuberculosis},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-113792},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2015},
  abstract  = {Weltweit z{\"a}hlt die Tuberkulose zu den t{\"o}dlichsten und am weitesten verbreiteten Infektionskrankheiten. Missst{\"a}nde in der ohnehin komplexen Therapie einerseits und fehlende Entwicklung neuartiger ad{\"a}quater Wirkstoffe andererseits, f{\"u}hrten zur Entstehung von multi- und sogar total-resistenten Keimen. Der Haupterreger ist das Mycobacterium tuberculosis. Charakteristisch f{\"u}r Mykobakterien ist eine dicke und undurchl{\"a}ssige wachsartige Zellwand mit einem großen Anteil an bestimmten Fetts{\"a}uren. Die mykobakterielle Biosynthese dieser Fetts{\"a}uren unterscheidet sich stark von eukaryotischen Zellen. Die selektive Beeinflussung dieses Systems f{\"u}hrt zu nicht {\"u}berlebensf{\"a}higen Mykobakterien und stellt somit ein idealer Angriffspunkt f{\"u}r Arzneistoffe dar. Die vorliegende Arbeit befasst sich mit der Entwicklung neuartiger direkter Hemmstoffe von InhA, einem f{\"u}r den Zellwandaufbau des Mycobacterium tuberculosis essenziellem Enzym. Es wurden zwei photometrische gekoppelt-enzymatische Assay-Systeme im 96-Well-Format entwickelt, die sich das Absorptions- bzw. Fluoreszenzverhalten des Coenzyms NADH zu Nutze machen. Das hierzu ben{\"o}tigte Enzym InhA wurde {\"u}berexprimiert und aufgereinigt. Mehrere Synthesemethoden f{\"u}r das im Testverfahren verwendete Substrat 2-trans-Octenoyl-CoA (2toCoA) wurden etabliert. Die etablierten Assay-Systeme wurden mit Hilfe von Positivkontrollen validiert. Grundlegende Experimente zur Errichtung einer substratunabh{\"a}ngigen orthogonalen Methode mittels MST wurden get{\"a}tigt. Basierend auf den Ergebnissen eines in Vorarbeiten durchgef{\"u}hrten virtuellen Screenings wurden erste potenzielle Inhibitoren kommerziell erworben und getestet. Nachfolgend wurde mit der Synthese von Derivaten begonnen, welche auf iterativem Wege optimiert wurden (Testung - Docking - Synthese neuer Derivate). Hierdurch wurde eine umfassende Substanzbibliothek bestehend aus insgesamt 254 Verbindungen aufgebaut. Diese setzte sich aus unterschiedlich substituierten Thiazolidin-2,4-dionen- und Thiazolin-2-on-Derivaten, Derivaten der {\"a}hnlich strukturierten F{\"u}nfring-Heterozyklen Rhodanine, Thiohydantoine und Hydantoine und weiteren Strukturklassen bestehend aus Biphenylether-, Pyrrolidoncarboxamid-, Pyridon- und Sulfonamid-Derivaten zusammen. Die Verbindungen wurden entweder selbst synthetisiert, kommerziell erworben oder von Kooperationspartnern bezogen. Neben der Etablierung zuverl{\"a}ssiger und effizienter Syntheserouten stand hierbei ebenso die strukturelle Aufkl{\"a}rung der stereochemischen Verh{\"a}ltnisse der Produkte im Mittelpunkt. Die Verbindungen der aufgebauten Substanzbibliothek wurden mit dem etablierten InhA-Testsystem auf ihre inhibitorischen Eigenschaften gegen{\"u}ber InhA untersucht. Soweit m{\"o}glich wurden Struktur-Aktivit{\"a}tsbeziehungen abgeleitet. Insbesondere einige disubstituierte Thiazolidindione zeigten eine schwache Hemmung von bis zu 25 \%. Die zur Aufkl{\"a}rung des Inhibitionsmechanismus durchgef{\"u}hrten Experimente deuten auf eine unkompetitive Hemmung hin. Bei den direkten Testungen an Mykobakterien konnten die inhibitorischen Eigenschaften hingegen nicht best{\"a}tigt werden. Weiterhin wurden Testungen an Cystein- und Serin-Proteasen von Erregern anderer Infektionskrankheiten durchgef{\"u}hrt. Das Thiazolinon SV102 wurde hierbei als nicht-kompetitiver Hemmstoff von Cathepsin B mit einem Ki-Wert von 1.3 µM identifiziert. Die Synthese und Testung weiterer Thiazolin-2-on-Derivate sowie Cokristallisationsversuche mit Cathepsin B sind somit in Betracht zu ziehen. Die getesteten Thiazolidindion-Derivate der Substanzbibliothek zeigten hierbei mittelstarke bis gute Hemmeigenschaften, die ebenfalls an den Erregern beobachtbar waren. Relativiert werden diese vielversprechenden Ergebnisse allerdings durch eine ebenfalls zu beobachtende Zytotoxizit{\"a}t. Weiterhin konnte eine antibakterielle Wirkung der untersuchten Verbindungen in zellul{\"a}ren Assay-Systemen nicht gezeigt werden. Abschließend wurde die Eignung der Thiazolidindione und verwandter F{\"u}nfringheterozyklen als Leitstruktur f{\"u}r potenzielle InhA-Inhibitoren, aber auch die Eignung dieser Verbindungsklasse als potenzielle Leitstruktur per se diskutiert.},
  subject      = {Thiazolidindione},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Vollmers2015,
  author    = {Vollmers, Frederic},
  title     = {Charakterisierung der pulmonalen Pharmakokinetik von Salmeterol und Insulin-like Growth Factor-1},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-118632},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2015},
  abstract  = {F{\"u}r inhalativ applizierte Arzneimittel spielt das Ausmaß der pulmonalen Absorption eine entscheidende Rolle. F{\"u}r Substanzen, die lokal in der Lunge wirken sollen, sind f{\"u}r eine gute Wirksamkeit hohe lokale Wirkstoffkonzentrationen, und f{\"u}r eine geringe Nebenwirkungsrate niedrige systemische Plasmaspiegel wichtig. Sollen allerdings Substanzen das Lungenepithel {\"u}berwinden und im systemischen Kreislauf wirken, ist eine hohe systemische Verf{\"u}gbarkeit f{\"u}r eine gute Wirkung gew{\"u}nscht. Das Ziel dieser Studie war es mit in vitro und ex vivo Methoden das Absorptions- und Permeationsverhalten von pulmonal applizierten Substanzen zu studieren. Der Transportmechanismus {\"u}ber das Lungenepithel des langwirksamen ß2-Agonisten Salmeterol wurde mithilfe des humanen ex vivo Lungenperfusionsmodells untersucht. Die Anwendung von L-Carnitin als Hemmstoff von organischen Kationen/Carnitin Transportern (OCT/N) bewirkte eine Verringerung der pulmonalen Absorption von Salmeterol von ca. 90 \%, was auf eine Beteiligung von Transportern, m{\"o}glicherweise des OCTN2 oder OTCN1, f{\"u}r den Transport von Salmeterol {\"u}ber das Lungenepithel hindeutete. Es wurde somit zum ersten Mal erfolgreich gezeigt, dass Salmeterol wahrscheinlich als Substrat der Transportproteine fungiert und der {\"U}bertritt {\"u}ber das Lungenepithel von organischen Kationen/Carnitin Transportern abh{\"a}ngig ist. Bisher wurde eine Interaktion von Salmeterol mit den OCT/N nur in in vitro Versuchen studiert und Salmeterol wurde nur als Hemmstoff und nicht als Substrat untersucht. Die Beteiligung eines Transporters f{\"u}r die pulmonale Absorption von Salmeterol steht außerdem im Einklang mit Untersuchungen {\"u}ber weitere ß2-Agonisten wie das kurzwirksame Salbutamol und das langwirksame GW597901. Somit scheinen sowohl lipophile als auch hydrophile ß2-Agonisten Substrate f{\"u}r die OCT/N zu sein. Die F{\"a}higkeit von IGF-1, nach pulmonaler Applikation in den systemischen Kreislauf zu gelangen, wurde in der vorliegenden Studie mit Hilfe des Lungenperfusionsmodells untersucht. Das IGF-1 wurde gebunden an Trehalose oder an Fibroin als Pulver verabreicht. Die Trehalose sollte eine schnelle Abgabe des IGF 1 bewirken, und das Fibroin sollte zum einen ein Tr{\"a}germaterial mit sch{\"u}tzenden Eigenschaften f{\"u}r das IGF 1 darstellen, und zum anderen sollte eine m{\"o}gliche verz{\"o}gerte Freisetzung von IGF-1 aus Fibroin in einem ex vivo Modell untersucht werden, die in vorausgegangenen in vitro Versuchen {\"u}ber 3 h lang vorhanden war. Das Peptid wurde nach der Applikation sowohl der Trehalosepartikel als auch der Fibroinpartikel pulmonal absorbiert und folgte einer linearen Verteilungskinetik. Dieses lineare Absorptionsverhalten des IGF-1 war vergleichbar mit der Kinetik von inhalativem Insulin, die in in vivo Studien beobachtet wurde. Somit konnte gezeigt werden, dass das IGF-1 nach pulmonaler Applikation systemisch verf{\"u}gbar sein k{\"o}nnte und eine vergleichbare pulmonale Pharmakokinetik wie das strukturell {\"a}hnliche Insulin besitzt. Außerdem unterschied sich das Absorptionsverhalten von IGF-1, gebunden an Trehalose, nicht signifikant von dem von IGF-1/Fibroin, was im Gegensatz zu in vitro Untersuchungen stand, in denen das IGF-1 verz{\"o}gert aus Fibroin freigesetzt wurde. Somit wirkte sich die kontrollierte Abgabe in vitro nicht auf die Verteilungskinetik ex vivo aus. Daraus ergibt sich, dass sowohl Trehalose als auch Fibroin als Tr{\"a}germaterial f{\"u}r IGF-1 zur pulmonalen Applikation geeignet w{\"a}ren, und dass IGF-1, gebunden an Fibroin eine Formulierung w{\"a}re, die zum einen das IGF 1 sch{\"u}tzen kann und die zum anderen eine gleiche pulmonale Kinetik wie IGF 1, gebunden an schnell aufl{\"o}sende Tr{\"a}gersubstanzen, besitzt. Außerdem wurde dadurch die Wichtigkeit betont, die Pharmakokinetik von pulmonal verabreichten Substanzen am intakten Organ mit erhaltener Komplexit{\"a}t und Funktionalit{\"a}t zu untersuchen, und dass das Lungenperfusionsmodell hierf{\"u}r eine geeignete Methode darstellt. Dar{\"u}ber hinaus wurde belegt, dass mithilfe des Lungenperfusionsmodells erfolgreich pharmakokinetische Daten f{\"u}r nieder- und h{\"o}hermolekulare Substanzen gesammelt werden k{\"o}nnen, die als Aerosol oder als Pulver appliziert werden. Auch in den in der vorliegenden Arbeit durchgef{\"u}hrten in vitro Permeationsversuchen, die mit der Bronchialepithelzelllinie Calu-3 durchgef{\"u}hrt wurden, zeigte IGF-1 vergleichbare lineare Permeationseigenschaften wie das Insulin, mit einem apparenten Permeationskoeffizienten von 1,49 * 10-8 cm/sec f{\"u}r IGF-1 und 2,11 * 10-8 cm/sec f{\"u}r Insulin. Das IGF 1 schien durch die Calu-3 Zellen sowohl parazellul{\"a}r als auch transzytotisch zu permeieren, wie es f{\"u}r Makromolek{\"u}le generell vermutet wird. Durch die Verwendung von Hemmstoffen der Transzytose bzw. bestimmter endozytotischer Mechanismen in den Permeationsstudien konnte gezeigt werden, dass, wie bereits genannt, der Transport durch die Zellen eine wichtige Rolle f{\"u}r den {\"U}bertritt von IGF-1 {\"u}ber Calu-3 Zellmonolayer spielte. Die Studien ergaben außerdem, dass die zellul{\"a}re Aufnahme des IGF-1 unabh{\"a}ngig von Clathrin und abh{\"a}ngig von Dynamin war. Der Einsatz einer humanen bronchioalveol{\"a}ren Lavage in den Permeationsversuchen bewirkte zum einen eine Erh{\"o}hung des Transportes von IGF 1 durch die Calu-3 Zellen, und zum anderen war die zellul{\"a}re Aufnahme in diesem Fall unabh{\"a}ngig von Dynamin und unterschied sich somit von den vorherigen Untersuchungen, in denen keine Lavage eingesetzt wurde. Das bedeutet, dass Faktoren in einer bronchioalveolaren Lavage enthalten waren, die sowohl das Ausmaß der Permeation als auch den Mechanismus der zellul{\"a}ren Aufnahme von IGF-1 in Calu-3 Zellen beeinflussten. Zusammenfassend konnten in der vorliegenden Arbeit erfolgreich weitere Hinweise f{\"u}r die Beteiligung von Transportern an der pulmonalen Absorption von ß2-Agonisten mithilfe des ex vivo Lungenperfusionsmodells gefunden werden, was somit eine wertvolle Erg{\"a}nzung zu bisher vorhanden in vitro Studien darstellt. Daneben wurde zum ersten Mal gezeigt, dass das IGF-1 nach Applikation in die Lunge pulmonal absorbiert werden k{\"o}nnte. Das belegt den Nutzen der Lunge als Eintrittsort in den systemischen Kreislauf, was vor allem f{\"u}r peptidische Arzneistoffe von Bedeutung ist.},
  subject      = {Lunge},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Volpato2021,
  author    = {Volpato, Daniela},
  title     = {Bitopic Ligands and their molecular fragments for the study of the M1 Muscarinic Receptor},
  doi       = {10.25972/OPUS-24881},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-248815},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2021},
  abstract  = {The past decades have witnessed the development of new pharmaceutical compounds that modulate receptor function by targeting allosteric sites. Allosteric sites are, by definition, domains topographically distinct from the orthosteric binding pocket where the natural ligand binds. Exploring the possibilities of linking orthosteric and allosteric pharmacophores in one compound to yield 'bitopic' compounds is a strategy derived from the "message-address" concept by Schwyzer , first applied to GPCRs by Portoghese et al. This concept explicitly underlines the orthosteric/allosteric combination, in opposite to the more general umbrella term bivalent. The broad possibilities of bitopic ligands in the pharmaceutical field are under continuous study. Bitopic compounds are promising pharmaceutical tools for taking advantage of the allosteric binding to achieve subtype selectivity while preserving high affinity at the receptor. The development of bitopic ligands, based on the idea of combining high affinity (via orthosteric sites) with high selectivity (via allosteric sites), have led to the development of highly selective bivalent ligands for GPCRs , such as for the opioid receptors , muscarinic acetylcholine receptors (mAChRs), serotonin receptors, cannabinoid receptors, and gonadotropin-releasing hormone receptors. This concept has even been extended to other receptors, for examples nicotinic receptors and other proteins, such as acetylcholinesterases and the tyrosine kinase receptors TrkA and TrkC. The reasons to pursue a bitopic ligand approach are various. An improved affinity for the target GPCR and/or an improved selectivity either at the level of receptor subtype, or at the level of signaling pathway. Another advantage of bitopic ligands over purely allosteric ligands is that the former rely on the appropriate presence of endogenous agonist tone to mediate their effects, whereas a bitopic ligand would engage the orthosteric site irrespective of the presence or absence of endogenous tone. By way of introduction to the hybrid approach, a review of the concept of hybrids compounds targeting the cholinergic system is presented in section A of this thesis. Recent updates in hybrid molecule design as a strategy for selectively addressing multiple target proteins involved in Alzheimer's disease (AD) is here reported . This represents the potential and the growing interest in hybrid compound as pharmacological tools to achieve receptor subtype selectivity and/or, to study the overall functional activity of the receptor. Until now, muscarinic acetylcholine receptors (mAChRs) have proved to be a particularly fruitful receptor model for the development and characterization of bitopic ligands. In this thesis, several examples of new muscarinic bitopic approach are reported in the results section. A study of bipharmacophoric ligands composed of the muscarinic positive allosteric modulators (BQCAderived compounds) linked with chain of various lengths to different orthosteric building blocks is reported in the result part 1. Synthesis and examination of the potential pharmacological characteristic of Oxotremorine-BQCAd compounds and Xanomeline-BQCAd hybrid derivatives are described in results parts 2 and 4, respectively. Moreover, the bitopic concept has even been extended to other proteins, such as acetylcholinesterase. In the result part 5 an overview of the new Tacrine-Xanomeline hybrids aiming to improve the inhibitory potency of the acetylcholinesterase and simultaneously to increase the cholinergic tone, via the xanomelinic portion acting on the M1 receptor is given. A new trivalent approach is presented for the first time to deepen the study of the M1 muscarinic receptor in the result part 6. Moreover, the synthesis of a new series of iperoxo-derived alkane, bis(ammonio)alkane-type and rigidified chain ligands is given in the result part 7 together with some prospects for further research.},
  subject      = {Ligand <Biochemie>},
  language  = {en}
}
@article{VolpatoHolzgrabe2018,
  author    = {Volpato, Daniela and Holzgrabe, Ulrike},
  title     = {Designing Hybrids Targeting the Cholinergic System by Modulating the Muscarinic and Nicotinic Receptors: A Concept to Treat Alzheimer's Disease},
  series = {Molecules},
  volume    = {23},
  journal   = {Molecules},
  number    = {12},
  issn      = {1420-3049},
  doi       = {10.3390/molecules23123230},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-197555},
  pages     = {3230},
  year      = {2018},
  abstract  = {The cholinergic hypothesis has been reported first being the cause of memory dysfunction in the Alzheimer's disease. Researchers around the globe have focused their attention on understanding the mechanisms of how this complicated system contributes to processes such as learning, memory, disorientation, linguistic problems, and behavioral issues in the indicated chronic neurodegenerative disease. The present review reports recent updates in hybrid molecule design as a strategy for selectively addressing multiple target proteins involved in Alzheimer's disease (AD) and the study of their therapeutic relevance. The rationale and the design of the bifunctional compounds will be discussed in order to understand their potential as tools to investigate the role of the cholinergic system in AD.},
  language  = {en}
}
@article{VolpatoKaukMessereretal.2020,
  author    = {Volpato, Daniela and Kauk, Michael and Messerer, Regina and Bermudez, Marcel and Wolber, Gerhard and Bock, Andreas and Hoffmann, Carsten and Holzgrabe, Ulrike},
  title     = {The Role of Orthosteric Building Blocks of Bitopic Ligands for Muscarinic M1 Receptors},
  series = {ACS Omega},
  volume    = {5},
  journal   = {ACS Omega},
  number    = {49},
  doi       = {10.1021/acsomega.0c04220},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-230548},
  pages     = {31706-31715},
  year      = {2020},
  abstract  = {The muscarinic M\(_1\) acetylcholine receptor is an important drug target for the treatment of various neurological disorders. Designing M\(_1\) receptor-selective drugs has proven challenging, mainly due to the high conservation of the acetylcholine binding site among muscarinic receptor subtypes. Therefore, less conserved and topographically distinct allosteric binding sites have been explored to increase M\(_1\) receptor selectivity. In this line, bitopic ligands, which target orthosteric and allosteric binding sites simultaneously, may provide a promising strategy. Here, we explore the allosteric, M1-selective BQCAd scaffold derived from BQCA as a starting point for the design, synthesis, and pharmacological evaluation of a series of novel bitopic ligands in which the orthosteric moieties and linker lengths are systematically varied. Since β-arrestin recruitment seems to be favorable to therapeutic implication, all the compounds were investigated by G protein and β-arrestin assays. Some bitopic ligands are partial to full agonists for G protein activation, some activate β-arrestin recruitment, and the degree of β-arrestin recruitment varies according to the respective modification. The allosteric BQCAd scaffold controls the positioning of the orthosteric ammonium group of all ligands, suggesting that this interaction is essential for stimulating G protein activation. However, β-arrestin recruitment is not affected. The novel set of bitopic ligands may constitute a toolbox to study the requirements of β-arrestin recruitment during ligand design for therapeutic usage.},
  language  = {en}
}
@article{VolppFerianecJežovičovaetal.2020,
  author    = {Volpp, Linda and Ferianec, Vladim{\´i}r and Ježovičov{\´a}, Miriam and Ďuračkov{\´a}, Zdeňka and Scherf-Clavel, Oliver and H{\"o}gger, Petra},
  title     = {Constituents and Metabolites of a French Oak Wood Extract (Robuvit®) in Serum and Blood Cell Samples of Women Undergoing Hysterectomy},
  series = {Frontiers in Pharmacology},
  volume    = {11},
  journal   = {Frontiers in Pharmacology},
  number    = {74},
  issn      = {1663-9812},
  doi       = {10.3389/fphar.2020.00074},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-200105},
  year      = {2020},
  abstract  = {Ellagitannins are signature constituents of oak wood and their consumption has been associated with various health benefits. In vivo, they undergo metabolic degradation including gut microbial metabolism yielding urolithins. Only limited data is available about compounds being present in blood after intake of an extract from French oak wood, Robuvit®. In the course of a randomized, double-blind, controlled clinical investigation, 66 patients undergoing hysterectomy received placebo or 300 mg Robuvit® per day before and over 8 weeks after surgery. Serum and blood cell samples were analyzed by liquid chromatography electrospray ionization tandem mass spectrometry (LC-ESI-MS/MS). The number of urolithin producers and the urolithin levels increased after intake of Robuvit®. In serum samples, the median concentration of urolithin A was 14.0 ng/ml [interquartile range (IQR) 57.4] after 8 weeks. Urolithin B was determined at 22.3 ng/ml (IQR 12.6), urolithin C at 2.66 ng/ml (IQR 2.08). In blood cells, lower concentrations and only urolithins A and B were detected. A statistically significant association of lower post-surgical pain scores with metabotype A was detected (p < 0.05). To conclude, supplementation with French oak wood extract raised urolithin generation in patients and suggested health advantages for urolithin-producers.},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Volpp2021,
  author    = {Volpp, Miriam},
  title     = {Bestimmung der Plasmaproteinbindung von niedrig affinen Liganden am Beispiel der Ephedra-Alkaloide},
  doi       = {10.25972/OPUS-21961},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-219619},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2021},
  abstract  = {Zur Bestimmung der Bindungsaffinit{\"a}t von Liganden zu den Plasmaproteinen, insbesondere Albumin, wurden {\"u}ber die Jahre zahlreiche Methoden entwickelt. Die Grundlage dieser Arbeit war die Bestimmung der Plasmaproteinbindung der Ephedra-Alkaloide unter Verwendung einzelner dieser etablierten Methoden. Aufgrund ihres Anwendungsgebiets als Notfallmedikation bei An{\"a}sthesie-bedingter Hypotonie und den damit verbundenen Anforderungen an die Pharmakokinetik, sollten die Ephedra-Alkaloide niedrig-affine Liganden der Plasmaproteine darstellen. In der Literatur und in vorhergehenden Arbeiten wurden f{\"u}r die Ephedra-Alkaloide jedoch sehr unterschiedliche, teilweise der Indikation widersprechende Affinit{\"a}ten bestimmt. Daher sollte im Rahmen dieser Arbeit das Ausmaß der Plasmaproteinbindung der Ephedra-Alkaloide weiter untersucht und die Affinit{\"a}t zu Albumin bzw. anderen Plasmaproteinen im humanen Serum bestimmt werden. Neben der Affinit{\"a}t sollte auch die Stereoselektivit{\"a}t der Bindung genauer betrachtet werden, die bei der Bindung vieler Wirkstoffe eine Rolle spielt. Als Referenzmethode diente die kontinuierliche Ultrafiltration, die auch schon bei H{\"o}rst verwendet wurde. Folgende Schlussfolgerungen konnten aus den Ergebnissen dieser Arbeit gezogen werden: 1) Die Ergebnisse der kontinuierlichen Ultrafiltration zeigten, dass die Ephedra-Alkaloide, Ephedrin und Pseudoephedrin, ein nur geringes Ausmaß an Plasmaprotein-bindung von 4 - 9 \% gegen{\"u}ber bovinem und humanem Serumalbumin zeigen. Eine deutlich h{\"o}here Plasmaproteinbindung von 19 - 37 \% konnte hingegen bei der Verwendung von humanem Serum bestimmt werden. Die Affinit{\"a}t von Pseudoephedrin war dabei jeweils geringer als die von Ephedrin. 2) Diese Ergebnisse mit humanem Serum und die Tatsache, dass Albumin vorwiegend saure Stoffe bindet, legen nahe, dass die Ephedra-Alkaloide vermehrt an andere Plasmaproteine in Serum binden. Erste Messergebnisse mit saurem α1 Glykoprotein best{\"a}tigen diese Vermutung. 3) Eine Stereoselektivit{\"a}t konnte nur in geringem Maß bei (+) Ephedrin beobachtet werden, wobei der Unterschied nur im Serum signifikant ist. Pseudoephedrin dagegen zeigte keinerlei Stereoselektivit{\"a}t. Diese Beobachtung passt zu den Schlussfolgerungen der Pfeiffer'schen Regel zur Stereoselektivit{\"a}t einer Bindung. 4) Andere Sympathomimetika mit einer zus{\"a}tzlichen Phenolgruppe im Molek{\"u}l zeigen eine {\"a}hnlich niedrige Affinit{\"a}t zu Albumin von ca. 10 \%. Eine zus{\"a}tzliche Phenolgruppe scheint die sauren Eigenschaften des Liganden nicht ausreichend zu erh{\"o}hen, um die Affinit{\"a}t zu Albumin signifikant zu steigern. 5) Das terti{\"a}re Kohlenstoffatom am Stickstoff des Ephedrins scheint in gewisser Weise an der Bindung zu Albumin beteiligt zu sein. Sympathomimetika mit einer zus{\"a}tzlichen Methylgruppe an diesem Kohlenstoffatom, wie Ephedrin, Pseudoephedrin und Oxilofrin, zeigen eine gr{\"o}ßere Streuung der Messergebnisse. Eine zus{\"a}tzliche Methylgruppe in dieser Position scheint die Bindung daher sterisch zu hindern. 6) Die Ergebnisse der diskontinuierlichen Ultrafiltration best{\"a}tigen weitestgehend die Ergebnisse der kontinuierlichen Ultrafiltration 7) Eine Bestimmung des Ausmaßes der Plasmaproteinbindung von niedrig-affinen Stoffen ist mit den anderen orthogonalen Methoden ACE, NMR und iTC nicht m{\"o}glich. Diese drei verwendeten Methoden trennen nicht wie die klassischen Methoden den gebundenen vom ungebundenen Wirkstoff, sondern beruhen auf einer Ver{\"a}nderung bestimmter Messparameter: bei der ACE die Migrationszeit, bei der NMR-Spektroskopie die chemische Verschiebung der Signale bzw. der Diffusionskoeffizient und bei der iTC die frei werdende Bindungsw{\"a}rme. Bei allen drei Methoden war die {\"A}nderung der Messgr{\"o}ße aufgrund der niedrigen Plasmaproteinbindung zu gering, um auswertbar zu sein. 8) Eine St{\"o}rgr{\"o}ße bei die orthogonalen Methoden war vielfach auch das Albumin selbst bzw. dessen Eigenschaften. Bei der Affinit{\"a}ts-Kapillarelektrophorese sind physiologische HSA-Konzentrationen wegen des starken Basislinienrauschens nicht messbar. Zudem bewirkt der Albuminzusatz im Trennpuffer eine Viskosit{\"a}ts{\"a}nderung, die den EOF verlangsamt und so die Messung st{\"o}rt. Bei der NMR-Spektroskopie k{\"o}nnen wegen der {\"U}berlagerung der Signale durch die breiten Albuminbanden weder Ver{\"a}nderungen in der chemischen Verschiebung noch des Diffusionskoeffizienten zuverl{\"a}ssig bestimmt werden. In der iTC erschwerte die Schaumbildung der L{\"o}sung, die durch die Oberfl{\"a}chenaktivit{\"a}t des Albumins verursacht wird, die Messung. In dieser Arbeit konnte somit das Ausmaß der Plasmaproteinbindung der Ephedra-Alkaloide mit verschiedenen Methoden erfolgreich bestimmt werden. Damit best{\"a}tigte diese Arbeit, dass die Ephedra-Alkaloide, wie deren Indikation vermuten l{\"a}sst, zu den niedrig affinen Liganden des Albumins z{\"a}hlen. Um genauer eingrenzen zu k{\"o}nnen durch welche Plasmaproteine im Blutserum die Ephedra-Alkaloide transportiert werden, sollten die Untersuchungen zum sauren α1-Glykoprotein fortgesetzt und gegebenenfalls durch weitere Bestimmungen mit anderen Plasmaproteinen erg{\"a}nzt werden. Die Ergebnisse dieser Arbeit haben auch gezeigt, dass viele der unz{\"a}hligen Methoden zur Untersuchung der Plasmaproteinbindung bei der Bestimmung von niedrig affinen Liganden ihre Grenzen haben. Nach wie vor sind zur Bestimmung einer niedrigen Bindungsaffinit{\"a}t weiterhin die klassischen Methoden, wie die kontinuierliche Ultrafiltration, Mittel der Wahl. Nicht zuletzt deshalb erfreuen sich diese Methoden auch heute noch großer Beliebtheit.},
  subject      = {Proteinbindung},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Voelker2013,
  author    = {V{\"o}lker, Michael},
  title     = {Entwicklung, Charakterisierung und Anwendung neuer In-vitro-Methoden zur Untersuchung des Fremdstoffmetabolismus und der Inhibition fremdstoffmetabolisierender Enzyme},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-99434},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2013},
  abstract  = {Arzneistoffe werden nach ihrer Applikation durch verschiedene fremdstoff-metabolisierende Enzyme des Organismus biochemisch ver{\"a}ndert. Durch eine Hemmung dieser Enzyme, z. B. durch Grapefruitsaft oder einen gleichzeitig eingenommenen Arzneistoff, kann es insbesondere bei Arzneistoffen mit geringer therapeutischer Breite, wie z. B. Theophyllin oder Phenprocoumon, zu gef{\"a}hrlichen Nebenwirkungen kommen. Besonders gef{\"a}hrdet sind multimorbide Patienten, die eine Therapie mit einer Vielzahl von Arzneimitteln erhalten. Um den Metabolismus von neuen Wirkstoffen und deren Interaktionspotential zu untersuchen, werden u. a. In-vitro-Experimente mit Zellfraktionen oder einzelnen Enzymen durchgef{\"u}hrt. Bei Inhibitionsassays wird der Einfluss von Arzneistoffen auf die Umsetzung eines Testsubstrates untersucht. Ein Großteil dieser Arbeit besch{\"a}ftigt sich daher mit der Entwicklung von Methoden, mit denen die Inhibition wichtiger fremd-stoffmetabolisierender Enzyme, wie Cytochrom-P450-Enzyme (CYP-Enzyme), Glutathion-S-Transferasen (GSTs) und Carboxylesterasen (CES), untersucht werden kann. Dabei wurde auch eine Charakterisierung der Testsubstrate vorgenommen. Dar{\"u}ber hinaus wurden die Bioaktivierung von Clopidogrel und die Bildung von reaktiven Metaboliten untersucht. Aufgrund aktueller Diskussionen {\"u}ber die Interaktion zwischen Clopidogrel und Omeprazol wurde in dieser Arbeit die Bioaktivierung von Clopidogrel mit Hilfe von LC/MS/MS-Analysen und rekombinanten CYP-Enzymen sowie humanen Lebermikrosomen untersucht. Aufgrund der Instabilit{\"a}t des aktiven Metaboliten wurde in den inkubierten Proben eine Derivatisierung mit Dimedon durchgef{\"u}hrt. Die Untersuchungen zeigten, dass die Umwandlung zum 2-Oxo-Clopidogrel durch mehrere CYP-Enzyme erfolgt. Neben CYP2C19 sind CYP1A2, CYP2B6, CYP2C9 und CYP3A4 beteiligt. Anhand von selektiven Inhibitoren konnte CYP3A4 f{\"u}r die Bildung des aktiven Metaboliten aus 2-Oxo-Clopidogrel identifiziert werden. Neben der Biotransformation durch CYP-Enzyme wird haupts{\"a}chlich der Carbons{\"a}ureester des Clopidogrels hydrolysiert. Untersuchungen mit humanen Subzellfraktionen und rekombinanten Carboxylesterasen zeigen, dass die Esterhydrolyse durch CES1 katalysiert wird. Des Weiteren wurde der Metabolismus von Omeprazol untersucht. Es stellte sich heraus, dass die 5-Hydroxylierung und die 5-O-Demethylierung haupts{\"a}chlich durch CYP2C19 und CYP2D6 erfolgen. Dabei besitzt Omeprazol die h{\"o}chste Affinit{\"a}t zu CYP2C19. Die Bildung von Omeprazolsulfon wird hingegen nur durch CYP3A4 katalysiert. Mit Hilfe etablierter CYP-Inhibitionsassays wurde der Einfluss von Clopidogrel und Omeprazol auf neun verschiedene CYP-Enzyme untersucht. Durch Clopidogrel wurden CYP2B6 (IC50 = 6 nM), CYP2C19 (IC50 = 0.4 µM) und CYP1A2 (IC50 = 2.8 µM) gehemmt. Omeprazol inhibiert v. a. CYP2C19 (IC50 = 2 µM) und CYP3A4 (IC50 = 17 µM). Im Folgenden wurde auch der Einfluss von Omeprazol auf die Bildung von 2-Oxo-Clopidogrel untersucht. Die Bioaktivierung wurde allerdings erst bei einer Omeprazol-Konzentration von mehr als 10 µM beeinflusst. Am st{\"a}rksten wurde dabei CYP2C19 (IC50 ca. 100 µM) gehemmt. Aufgrund der recht schwachen Inhibition von CYP2C19 durch Omeprazol und der Tatsache, dass mehrere CYP-Enzyme die Bildung von 2-Oxo-Clopidogrel katalysieren, l{\"a}sst sich der Wirkungsverlust von Clopidogrel bei einer gleichzeitigen Einnahme von Omeprazol anhand der Ergebnisse der In-vitro-Versuche nicht durch eine Hemmung von CYP2C19 erkl{\"a}ren. Eine bisher nur wenig bei In-vitro-Interaktionsstudien untersuchte Klasse fremdstoffmetabolisierender Enzyme sind die Carboxylesterasen (CES), die v. a. bei der Bioaktivierung von Esterprodrugs eine wichtige Rolle spielen. F{\"u}r die Entwicklung von Inhibitionsassays wurden zun{\"a}chst verschiedene Modellsubstrate ausgew{\"a}hlt. Nach Inkubation dieser Substrate mit humanen Subzellfraktionen und rekombinanten Carboxylesterase-Enzymen wurden die Metaboliten mit Hilfe einer HPLC/UV-Analyse quantifiziert. Es zeigte sich, dass Methyl-4-nitrobenzoat und Mycophenolatmofetil selektiv durch CES1 hydrolysiert werden. Die Hydrolyse von Phenylacetat, p-Nitrophenylacetat und 4-Methylumbelliferylacetat wurde durch alle verwendeten Enzyme katalysiert. Dar{\"u}ber hinaus konnte eine Hydrolyse der aus Boswellia-Arten (Weihrauch) stammenden 3-O-Acetyl-11-keto--boswellias{\"a}ure durch CES2 beobachtet werden. Aufgrund der bei den meisten Modellsubstraten auftretenden Instabilit{\"a}t im Inkubationspuffer war eine Korrektur mit Hilfe von Blindproben erforderlich. Die Hydrolyse konnte durch Erniedrigung des pH-Wertes des Inkubationspuffers von 7.4 auf 6.5 und durch die Zugabe von Essigs{\"a}ure zur Stoppl{\"o}sung verlangsamt werden. Anschließend wurde die Beeinflussung der Hydrolyse von p-Nitrophenylacetat durch Pflanzenextrakte untersucht. Es zeigte sich, dass zahlreiche Extrakte die Esterasen aus der humanen Leber hemmten und die Aktivit{\"a}t bei einer Extraktkonzentration von 25-50 µg/ml weit unterhalb von 50 \% lag. Die Inhibition von CES durch Pflanzenextrakte stellt daher ein bisher unbekanntes Risiko f{\"u}r Arzneimittelinteraktionen dar. Cytochrom-P450-Enzyme (CYP-Enzyme) sind die wichtigste Gruppe fremdstoff-metabolisierender Enzyme. Zur Untersuchung der Beeinflussung dieser Enzyme durch neue Wirkstoffe werden daher standardm{\"a}ßig In-vitro-Interaktionsstudien durchgef{\"u}hrt. Von der Food and Drug Administration (FDA) wurden daher f{\"u}r jedes CYP-Enzym verschiedene Arzneistoffe als Testsubstrate vorgeschlagen. Zus{\"a}tzlich kommen bei solchen Untersuchungen Modellsubstrate zum Einsatz, deren Metaboliten fluoreszieren und die somit f{\"u}r ein Hochdurchsatz-Screening mit Hilfe von Mikrotiterplatten verwendet werden k{\"o}nnen. In dieser Arbeit wurde eine Reihe von Modellsubstanzen (Cumarin- und Harman-Derivate) auf ihre Eignung als Substrate f{\"u}r CYP-Inhibitionsassays untersucht. Nach der Entwicklung von Methoden zur Detektion der Metaboliten, die durch LC/MS/MS-Analysen oder durch HPLC/Fluoreszenzanalysen erfolgte, wurden die CYP-Enzyme identifiziert, die an der Umsetzung der Substrate beteiligt sind und mit Hilfe von CYP-Enzymen und humanen Lebermikrosomen wurden die Km-Werte der Substrate bestimmt. Die Untersuchungen zur Stabilit{\"a}t der CYP-Enzyme {\"u}ber 60 min zeigten, dass diese bei 37 °C stark an Aktivit{\"a}t verlieren, insbesondere CYP1A2. F{\"u}r eine maximale Umsetzungsgeschwindigkeit war eine NADPH-Konzentration von 1 mM ausreichend. Die Untersuchung von 14 Standardsubstraten ergab, dass die Mehrheit selektiv durch das entsprechende CYP-Enzym umgesetzt wird. Die Amodiaquin-N-deethylierung, die Tolbutamidhydroxylierung, die Chlorzoxazon-6-hydroxylierung und die 4-Nitrophenol-2-hydroxylierung wurden durch mehrere CYP-Enzyme katalysiert. Als Positivkontrollen f{\"u}r die Inhibitionsassays und zur Identifizierung der am Metabolismus beteiligten CYP-Enzyme werden von der FDA verschiedene Inhibitoren vorgeschlagen. Da nicht zu allen Inhibitoren Daten {\"u}ber deren Isoenzymselektivit{\"a}t vorliegen, wurde mit Hilfe der Assays die inhibitorische Aktivit{\"a}t von zw{\"o}lf Inhibitoren auf neun verschiedene CYP-Enzyme untersucht. Alle Inhibitoren hemmten das jeweilige angegebene CYP-Enzym. Bei Furafyllin (CYP1A2), Tranylcypromin (CYP2A6), Clopidogrel (CYP2B6), Montelukast (CYP2C8), Sulfaphenazol (CYP2C9), Chinidin (CYP2D6) und Ketoconazol (CYP3A4) konnte eine Konzentration ermittelt werden, bei der nur ein CYP-Enzym gehemmt wird. F{\"u}r Quercetin, Nootkaton, Diethyldithiocarbamat, Sertralin und Ticlopidin wurde eine Inhibition mehrerer CYP-Enzyme festgestellt. Mit Hilfe der CYP-Inhibitionsassays wurden Extrakte lebertoxischer Arzneipflanzen, wie z. B. Tussilago farfara (Huflattich) oder Chelidonium majus (Sch{\"o}llkraut), untersucht. Alle Extrakte hemmten konzentrationsabh{\"a}ngig die CYP-Enzyme, am st{\"a}rksten die Enzyme der Subfamilie CYP2C. Als In-vitro-Substrate f{\"u}r CYP-Inhibitionsassays werden aufgrund ihrer starken Fluoreszenz h{\"a}ufig Cumarin-Derivate eingesetzt. In dieser Arbeit wurden daher 18 O-alkylierte bzw. O-benzylierte Derivate von 7-Hydroxycumarin, 7-Hydroxy-4-methylcumarin und 7-Hydroxy-4-trifluormethylcumarin synthetisiert und die Umsetzung durch verschiedene CYP-Enzyme mit Hilfe der zuvor optimierten LC/LC/Fluoreszenz-basierten Assays untersucht. An der O-Desalkylierung der Cumarin-Derivate waren haupts{\"a}chlich CYP1A2, CYP2B6 und im geringeren Ausmaß CYP2C19, CYP2D6 und CYP2E1 beteiligt. Die h{\"o}chste Affinit{\"a}t besaßen die Substrate zu CYP1A2. Debenzylierungen wurden neben CYP1A2 haupts{\"a}chlich durch CYP3A4 katalysiert. Die h{\"o}chsten Umsetzungsgeschwindigkeiten wurden f{\"u}r die Debenzylierung von 7-Benzyloxy-4-methylcumarin (BMC, 14 pmol/pmol P450/min) und 7-Benzyloxy-4-trifluormethylcumarin (BFC, 9 pmol/pmol P450/min) beobachtet. F{\"u}r 7-Methoxy-4-trifluormethylcumarin (MFC) war die Umsetzungs¬geschwindigkeit f{\"u}r die O-Demethylierung mit CYP1A2 und CYP2B6 im Vergleich zu CYP2C9 deutlich h{\"o}her. MFC und 7-Ethoxy-4-trifluormethylcumarin (EFC) eignen sich daher v. a. f{\"u}r Inhibitionsuntersuchungen von CYP2B6. Bei den untersuchten 7 Alkyloxycumarinen handelt es sich in allen F{\"a}llen nicht um selektive CYP-Substrate. Sie k{\"o}nnen demnach nicht f{\"u}r Inhibitionsuntersuchungen mit humanen Lebermikrosomen verwendet werden. Ein Einsatz f{\"u}r Simultanbestimmungen der Hemmung mehrerer CYP-Enzyme in einem Versuch (Cocktail-Assay) ist aus diesem Grund ebenfalls nicht m{\"o}glich. Durch LC/MS-Analysen nach Inkubation der Cumarin-Derivate mit humanen Lebermikrosomen zeigte sich, dass neben den entsprechenden O Desalkylmetaboliten mehrere Hydroxymetaboliten entstehen und der O Desalkylmetabolit insbesondere bei Derivaten mit l{\"a}ngeren Alkylsubstituenten nicht der Hauptmetabolit ist. Ein Ziel der Arbeitsgruppe ist es zudem, neue In-vitro-Substrate zur Untersuchung der Inhibition von CYP-Enzymen mit besseren enzymkinetischen und analytischen Eigenschaften zu entwickeln. Grundstruktur hierf{\"u}r ist das -Carbolin, da -Carbolin-Derivate eine starke Fluoreszenz aufweisen. Von dem Naturstoff Harmin ist bekannt, dass dieser durch CYP1A2, CYP2C9, CYP2C19 und CYP2D6 O-demethyliert wird. Durch Modifizierung der Harman-Struktur sollte die CYP-Isoenzymselektivit{\"a}t f{\"u}r die O-Dealkylierung gesteigert werden und Substrate f{\"u}r weitere CYP-Enzyme erhalten werden. Hierf{\"u}r wurden in der Arbeitsgruppe u. a. 2-Benzyl-7-benzyloxyharman (BBH), 2-Benzyl-7-methoxyharman (BMH), 7-Methoxy-9-(4-carboxybenzyl)harman (MCBH) und 2-Methyl-7-methoxyharman (MMH) hergestellt. In dieser Arbeit wurden LC/LC/Fluoreszenz- und LC/MS/MS-Methoden zur Quantifizierung der aus diesen Derivaten entstehenden O-Desalkylmetaboliten entwickelt und die Substrate charakterisiert. Die Einf{\"u}hrung von Benzylsubstituenten an der phenolischen Hydroxylgruppe von Harmol (BBH) f{\"u}hrte zum Metabolismus durch CYP3A4 und die Substitution mit einem Carboxybenzylrest am Indolstickstoff (MCBH) verst{\"a}rkte die Selektivit{\"a}t zu den Enzymen der Subfamilie 2C. Durch die Methylierung des Pyridin-Stickstoffs des Harmins (MMH) wurde ein selektives Substrat f{\"u}r CYP2D6 erhalten, weshalb bei dieser Substanz auch humane Lebermikrosomen verwendet werden k{\"o}nnen. Durch die im Vergleich zu anderen CYP2D6-Substraten erhaltene hohe Umsetzungsgeschwindigkeit l{\"a}sst sich die Proteinkonzentration minimieren. F{\"u}r die {\"u}berwiegend an der O-Dealkylierung der Substrate beteiligten CYP-Enzyme wurden die Km-Werte ermittelt. Bei der Untersuchung von verschiedenen CYP-Inhibitoren zeigte sich, dass mit diesen Substraten vergleichbare IC50-Werte, wie mit den Standardsubstraten, erhalten werden. Die Harman-Derivate k{\"o}nnen daher zur Untersuchung der Inhibition wichtiger CYP-Enzyme eingesetzt werden und bieten eine Alternative zu den bisher vorhandenen Fluoreszenz-Substraten. Durch die Einstellung des pH-Wertes im Anschluss an die Inkubation lassen sich die Metaboliten ebenfalls fluorimetrisch in der Mikrotiterplatte detektieren und k{\"o}nnen f{\"u}r ein Hochdurchsatz-Screening eingesetzt werden. Allerdings m{\"u}ssen die Fluoreszenzeigenschaften weiter verbessert werden, um eine kontinuierliche Bestimmung w{\"a}hrend der Inkubation zu erm{\"o}glichen. In der pharmazeutischen Industrie besteht ein großes Interesse an der Detektion von reaktiven Metaboliten, um eine potentielle Lebertoxizit{\"a}t von neuen Wirkstoffen vorhersagen zu k{\"o}nnen. Hierf{\"u}r werden die Testsubstanzen mit humanen Lebermikrosomen inkubiert und die reaktiven Metaboliten mit Glutathion abgefangen. Zur Optimierung der LC/MS/MS-Analysen wurde in dieser Arbeit die Fragmentierung solcher Addukte anhand von Standardsubstanzen untersucht. Bei allen untersuchten Glutathion-Addukten trat eine Abspaltung der Pyroglutamins{\"a}ure bei positiver Polarit{\"a}t mit einer vergleichbaren Signalintensit{\"a}t auf, weshalb eine Detektion dieses Fragmentes durch einen Neutral-Loss-Scan am besten geeignet erschien. Mit Hilfe der Screening-Methode wurden zuerst Arzneistoffe untersucht, von denen reaktive Metaboliten bekannt sind. F{\"u}r die Bioaktivierung von Clozapin konnten CYP1A2, CYP2D6 und CYP3A4 identifiziert werden, w{\"a}hrend die Toxifizierung von Paracetamol haupts{\"a}chlich durch CYP1A2 und CYP3A4 erfolgte. Auff{\"a}llig war, dass mit steigender Paracetamolkonzentration keine S{\"a}ttigung der Umsetzung auftrat. Durchgef{\"u}hrte Molek{\"u}lver{\"a}nderungen am Glutathion, wie die Einf{\"u}hrung eines Dansylrestes oder eines Biotins, f{\"u}hrten zu keiner deutlichen Verbesserung der Detektion der reaktiven Metaboliten. Dar{\"u}ber hinaus zeigte sich, dass bei den markierten GSH-Derivaten die Umsetzung durch GSTs erheblich reduziert ist. Mit der Screening-Methode wurden allerdings viele falsch positive Signale erhalten, so dass diese nicht f{\"u}r eine Untersuchung von Extrakten lebertoxischer Pflanzen eingesetzt werden konnte. F{\"u}r eine eindeutige und schnelle Identifizierung der Signale als Glutathion-Addukte ist daher die hochaufl{\"o}sende Massenspektrometrie erforderlich. Eine weitere Klasse fremdstoffmetabolisierender Enzyme sind die Glutathion-S-Transferasen (GSTs), {\"u}ber deren Inhibition durch Arzneistoffe und Pflanzenextrakte in der Literatur nur wenige Daten vorliegen. Zur Entwicklung von Inhibitionsassays wurden die in der Literatur beschriebenen Substrate 1-Chlor-2,4-dinitrobenzol, 4 Nitrochinolin-N-oxid, 1,2-Dichlor-4-nitrobenzol und 4-Nitrobenzylchlorid verwendet. Die Detektion der Metaboliten erfolgte im Gegensatz zu der h{\"a}ufig eingesetzten Photometrie mit Hilfe der HPLC/UV- bzw. einer LC/MS/MS-Analyse. F{\"u}r die Kalibrierung wurden zun{\"a}chst die entsprechenden Glutathionkonjugate aus den Substraten synthetisiert. Bei den durchgef{\"u}hrten diskontinuierlichen Assays stellte die h{\"a}ufig auftretende nichtenzymatische Reaktion der Substrate mit Glutathion ein Problem dar. Durch die Erniedrigung des pH-Wertes des Inkubationspuffers von 7.4 auf 6.5 und der Senkung der Inkubationstemperatur von 37 °C auf 25 °C konnte die nichtenzymatische Reaktion w{\"a}hrend der Inkubation erheblich verlangsamt werden. Die nichtenzymatische Reaktion nach der Inkubation konnte durch Zugabe von Oxidationsmitteln gestoppt werden. Von den getesteten humanen Lebersubzell¬fraktionen besaß die cytosolische Fraktion bei allen Substraten die h{\"o}chste Aktivit{\"a}t. Im Rahmen der Assayentwicklung wurde die Glutathion-, die Proteinkonzentration und die Inkubationszeit optimiert. Es wurden die Km- und Vmax-Werte f{\"u}r die Umsetzung der Substrate ermittelt. Als Positivkontrolle diente das ebenfalls synthetisierte Glutathionkonjugat der Etacryns{\"a}ure, f{\"u}r das die IC50-Werte mit jedem Substrat bestimmt wurden. Dabei konnte ein Einfluss des pH-Wertes des Inkubationspuffers und der Inkubationstemperatur auf die gemessene inhibitorische Aktivit{\"a}t beobachtet werden. Anschließend wurde ein Screening von Arzneistoffen, ausgew{\"a}hlten Naturstoffen und etwa 50 Pflanzenextrakten auf eine Inhibition der GSTs in humanem Lebercytosol mit 1-Chlor-2,4-dinitrobenzol, das am schnellsten von allen Substraten umgesetzt wurde, durchgef{\"u}hrt. Von den getesteten Naturstoffen fiel eine ausgepr{\"a}gte Hemmung durch Biflavonoide auf. Nahezu alle untersuchten Pflanzenextrakte hemmten die GSTs. Eine starke Inhibition der GSTs zeigten Extrakte aus Cinnamomum cassia (Zimt), die sich als nicht-kompetitiv herausstellte. Weiterhin wurde eine starke Hemmung der Extrakte gerbstoffhaltiger Pflanzen, wie z. B. Hamamelis virginiana (virginische Zaubernuss) oder Krameria triandra (Ratanhia), beobachtet. Hier resultierten IC50-Werte zwischen 5 und 30 µg/ml. Ein Vergleich verschiedener Methoden zur Detektion des Metaboliten 2,4 Dinitrophenyl-S-glutathion zeigte, dass die Photometrie f{\"u}r die Untersuchung der Inhibition von Pflanzenextrakten aufgrund der St{\"o}rung durch die Pflanzenmatrix ungeeignet ist. Mit Hilfe der verwendeten HPLC/UV- sowie der LC/MS/MS-Analyse konnte der Metabolit selektiv erfasst werden und reproduzierbare Ergebnisse f{\"u}r die Inhibition der GSTs durch Pflanzenextrakte erzielt werden. Neben den GSTs wurde auch die Beeinflussung der Glutathionreduktase (GR) in dieser Arbeit untersucht. Hierf{\"u}r wurde ein HPLC-basierter Assay entwickelt, bei dem das reduzierte Glutathion mit 5,5´-Dithiobis(2-nitrobenzoes{\"a}ure) derivatisiert und das entstandene gemischte Disulfid aus Glutathion und 5-Thio-2-nitrobenzoes{\"a}ure quantifiziert wurde. Zur Untersuchung der Inhibition durch Pflanzenextrakte wurde humanes Lebercytosol verwendet, das von allen humanen Lebersubzellfraktionen die h{\"o}chste Aktivit{\"a}t besaß. Im Vergleich zu den GSTs wurde die GR durch die {\"u}berwiegende Zahl der ausgew{\"a}hlten Pflanzenextrakte kaum gehemmt. Eine nennenswerte Inhibition der GR konnte nur bei Extrakten von Juglans regia (Walnuss) beobachtet werden. Fazit In dieser Arbeit wurden eine Reihe von In-vitro-Methoden zur Untersuchung der Inhibition von CYP-Enzymen und weiteren fremdstoffmetabolisierenden Enzymen, wie CES oder GSTs, entwickelt. Aufgrund der dabei angewendeten selektiven HPLC-basierten Quantifizierung der Metaboliten durch UV-, Fluoreszenz- oder MS-Detektion k{\"o}nnen mit diesen Methoden auch Proben mit komplexer Matrix untersucht werden. F{\"u}r alle Assays wurden die Inkubationsbedingungen optimiert und die enzymkinetischen Parameter vieler Substrate ermittelt. Dar{\"u}ber hinaus wurden wichtige Erkenntnisse {\"u}ber die Isoenzymselektivit{\"a}t dieser Substrate gewonnen. Die Eignung der Assays wurde anhand von Standardinhibitoren bewiesen. Schließlich wurde die inhibitorische Aktivit{\"a}t von zahlreichen Pflanzenextrakten bestimmt, deren Auswirkung auf fremdstoffmetabolisierende Enzyme bisher unbekannt war. Die in dieser Arbeit beschriebenen Methoden k{\"o}nnen f{\"u}r die Untersuchung des Metabolismus von Arzneistoffen und der Inhibition fremdstoffmetabolisierender Enzyme, die f{\"u}r eine Zulassung neuer Wirkstoffe erforderlich ist, routinem{\"a}ßig eingesetzt werden.},
  subject      = {Xenobiotikum},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Wagner2008,
  author    = {Wagner, Silvia},
  title     = {Identifizierung von Biomarkern mittels LC-MS-basiertem Metabonomics - Merkapturs{\"a}uren als Indikatoren f{\"u}r die Bildung toxischer Intermediate},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-35760},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2008},
  abstract  = {Metabonomics bildet das Ende der Omics-Kaskade und stellt eine top-down-Strategie zur Erfassung und Interpretation des Metaboloms, d. h. der Gesamtheit aller niedermolekularen Metaboliten in einem intakten Organismus, dar. Ziel der Technik ist es, mittels geeigneter ungerichteter Screeningverfahren in nicht-invasiv zu gewinnenden biologischen Proben wie Urin oder Blut charakteristische Metabolitenprofile zu bestimmen. Im Kontext des Metabonomics wurde in Anlehnung an den Geno- bzw. Ph{\"a}notyp hierf{\"u}r der Begriff „Metabotyp" gepr{\"a}gt. Durch biostatistische Methoden, die auf Mustererkennung (pattern recognition) basieren, k{\"o}nnen Signaturen gegen{\"u}bergestellt und auf diesem Weg gruppenspezifische Metaboliten, d. h. Biomarker bzw. Metabolitenmuster, extrahiert werden. Metabonomics kann folglich als Fusion klassischer bioanalytischer und biostatistischer Verfahren aufgefasst werden. Seit der Einf{\"u}hrung im Jahr 1999 hat sich das Konzept des Metabonomics in mehrere Richtungen weiterentwickelt. So gab es Bestrebungen, die Technik, die urspr{\"u}nglich zur Pr{\"a}diktion von toxischen Effekten bei der Arzneistoffentwicklung etabliert wurde, auf Fragestellungen zu {\"u}bertragen, die den Menschen im Mittelpunkt haben. Neben pr{\"a}klinischen Anwendungen verfolgt man mit Metabonomics zunehmend das Ziel, einer personalisierten Medizin und Ern{\"a}hrung einen Schritt n{\"a}her zu kommen. Da sich die urspr{\"u}nglich eingesetzte NMR-Technik als zu unempfindlich und die resultierenden Metabolitenprofile als zu anf{\"a}llig gegen{\"u}ber biologischen und analytischen Einflussgr{\"o}ßen (Confoundern) erwiesen haben, wurde parallel auf sensitivere Verfahren wie die Massenspektrometrie gesetzt. Insbesondere die Kopplung mit der Hochdruckfl{\"u}ssigchromatographie erwies sich hierbei f{\"u}r das Metabolitenscreening als geeignet. Schnell wurde allerdings klar, dass aus den klassischen full scan/TOF-Methoden Datens{\"a}tze resultierten, die h{\"a}ufig zu komplex waren, um mit nachgeschalteten chemometrischen Verfahren die „Spreu vom Weizen trennen" zu k{\"o}nnen. Da sich Metabolitendatenbanken bisher noch im Aufbau befinden, ist die Identifizierung der Marker mit zus{\"a}tzlichen Schwierigkeiten verbunden und bedarf aufw{\"a}ndiger analytischer Verfahren. Eine Strategie stellt daher die Beschr{\"a}nkung auf ein Metabolitensubset dar. Indem man sich auf Metabolitenklassen fokussiert, die einen Bezug zum untersuchten Mechanismus haben, k{\"o}nnen die Erfolgsaussichten bei der Identifizierung charakteristischer Biomarker deutlich erh{\"o}ht werden. Aufgrund zahlreicher exogener und endogener Faktoren (Arzneistoffe, Industriechemikalien, Nahrungsbestandteile, Tabakrauchbestandteile, Produkte der Lipidperoxidation etc.) ist der menschliche Organismus stets einer Vielzahl an elektrophilen Verbindungen ausgesetzt. Oxidative Sch{\"a}digungen an Strukturen wie der DNA, Proteinen und Lipiden werden mit einer Reihe von Krankheitsbildern in Zusammenhang gebracht, darunter Parkinson, Alzheimer, Krebs und Volkskrankheiten wie Arteriosklerose, Allergien und koronare Herzerkrankungen. Mit dem Glutathionsystem verf{\"u}gt der K{\"o}rper {\"u}ber einen wirksamen Detoxifizierungsmechanismus. Das Tripeptid Glutathion reagiert als Nukleophil mit den exogen oder endogen gebildeten elektrophilen Intermediaten. Endprodukte sind Merkapturs{\"a}uren (N-Acetyl-L-Cystein-Addukte) bzw. deren Sulfoxide, die in erster Linie mit dem Urin ausgeschieden werden. Folglich besteht zwischen diesen Merkapturs{\"a}urederivaten und der elektrophilen Belastung eines Organismus ein direkter Zusammenhang. Vor diesem Hintergrund war es das Ziel der Arbeit, einen nicht-invasiven Metabonomicsansatz zur Anwendung am Menschen zu entwickeln. Durch die Fokussierung des Metabolitenscreenings auf die Effekt-, Dosis- und Suszeptibilit{\"a}tsmarkerklasse der Merkapturs{\"a}uren sollten hierbei die Erfolgsaussichten im Hinblick auf die Identifizierung potentieller Biomarker f{\"u}r diverse toxikologische sowie medizinische Endpunkte erh{\"o}ht werden.},
  subject      = {Metabolom},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Wahl2019,
  author    = {Wahl, Joachim},
  title     = {The Use of Ionic Liquids in Capillary Electrophoresis Enantioseparation},
  doi       = {10.25972/OPUS-17639},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-176397},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2019},
  abstract  = {Two chiral chemical molecules being mirror images of each other, also referred to as enantiomers, may have different pharmacokinetic, pharmacodynamic, and toxicological effects. Thus, pharmaceutical manufacturers and authorities are increasingly interested in the approval of enantiopure drugs. However, the isomeric purity and the limits for isomeric impurities have to be specified applying enantioselective analytical methods, such as capillary electrophoresis. The separation of enantiomers in capillary electrophoresis may be improved by the addition of ionic liquids to the background electrolyte. The aim of this work was to investigate the influence of different separation conditions on the enantioseparation of phenethylamines in background electrolytes containing ionic liquids based on tetrabutylammonium cations. Best chiral separations were achieved at acidic pH values using phosphate buffers containing 125 mmol/L tetrabutylammonium based salts. Different reasons explaining enhanced enantioseparations in buffers containing ionic liquids were found. First, due to an improvement of the cyclodextrin solubility, the addition of ionic liquids to the background electrolyte enables the use of higher concentrations of these chiral selector. Furthermore, the adsorption of tetrabutylammonium cations to the negatively charged capillary surface results in a reduction of the electroosmotic flow. Hence, the resulting prolongation of migration times leads to a longer period of time for the separation of temporarily formed diastereomeric analyte cyclodextrin complexes, which yields improved enantioseparation. Additionally, due to a decrease of the adsorption of positively charged phenethylamine analyte molecules to capillary surface silanol groups, the adsorption of ionic liquid cations inhibits peak broadening. A further reason explaining an enhanced enantioseparation by the addition of ionic liquids to the background electrolyte is a competition between tetrabutylammonium cations and analyte enantiomers for the inclusion into cyclodextrin cavities. Furthermore, the influence of different chiral counterions, combined with tetrabutylammonium cations, on the enantioseparation of phenethylamines was investigated. Solely anions based on the basic proteinogenic amino acids L lysine and L arginine yielded chiral separation results superior to those achieved using achiral tetrabutylammonium chloride as background electrolyte additive. Especially the application of tetrabutylammonium L argininate gave very good enantioseparations of all investigated ephedrine derivatives, which might be explained by the ability of L arginine to affect the formation of complexes between analytes and cyclodextrins. Besides the investigation of the influence of ionic liquids on the enantioseparation, complexes between phenethylamine enantiomers and β cyclodextrin derivatives were characterized by affinity capillary electrophoresis. The binding constants between analyte enantiomers and cyclodextrins and the electrophoretic mobilities of the temporarily formed complexes were determined and compared to the observed chiral resolution values. While neither the calculated binding constants nor their differences correlated with the quality of the enantioseparation, a strong correlation between the differences of the electrophoretic mobilities of the complexes and the chiral resolution values was found.},
  subject      = {Kapillarelektrophorese},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Wahl2016,
  author    = {Wahl, Oliver},
  title     = {Impurity Profiling of Challenging Active Pharmaceutical Ingredients without Chromophore},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-137205},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2016},
  abstract  = {The impurity profiling of pharmaceutical ingredients can oppose many challenges. The best part of active pharmaceutical ingredients (APIs) and the related substances are detectable by UV detection, a very common detection principle. However, if an API lacks a suitable chromophore other means of detection are necessary. The corona charged aerosol detector (CAD) is a detector capable of detecting substances independent of their chemical structure. This "universal" detector has only one limitation: The analyte has to have a sufficiently low vapor pressure. Another important challenge that comes often together with the lack of a chromophore concerns the separation. These substances (e.g. most amino acids and derivatives) often contain structures that make them difficult to retain on conventional reversed phase columns. Possible solutions to overcome these challenges, like the application of the CAD and the benefit of so-called mixed-mode stationary phases in impurity profiling for pharmacopoeial purposes were explored in this work. The related substances analyzed in this thesis comprise amino acids, inorganic ions, bisphosphonic acids, basic and acidic derivatives of amino acids (esters and amides). The successful development and validation of mixed-mode liquid chromatography methods with CAD detection for carbocisteine and ibandronate sodium might help to increase the acceptance of this versatile detector in the pharmaceutical industry and in official authorities dealing with the determination of related substances. The combination of UV and CAD detection proved very useful during the analysis of Bicisate. Most of the related substances and some unidentified impurities were detectable by CAD whereas a synthesis by-product, a semi-volatile ester, was only detectable in the UV trace. The simple combination covers all relevant impurities in a single analysis. Two truly orthogonal methods regarding separation and detection for the enantiomeric purity of magnesium-L-aspartate helped to find the reason for elevated D aspartic acid content in the drug substance. A very quick and sensitive indirect separation using the OPA derivatization with NAC was developed as a powerful screening tool, whereas the direct separation of D- and L-CBQCA-Asp derivatives confirmed the results. Both methods were optimized in order to do without substances mentioned on the REACH list, like sodium tetraborate which is very frequently applied in standard derivatization protocols and CE separations. The importance of orthogonal detection principles in the determination of related substances of amino acids was discussed in a review article dealing with the revision of amino acid monographs in the Ph. Eur..},
  subject      = {Chromatographie},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Waibel2008,
  author    = {Waibel, Benjamin},
  title     = {NMR-Methoden zur Identifizierung von Makromolek{\"u}l-Ligand-Interaktionen},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-26589},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2008},
  abstract  = {Komplexstrukturen k{\"o}nnen {\"u}ber NMR-Experimente aufgekl{\"a}rt werden, die intermolekulare Wechselwirkungen {\"u}ber den Raum detektieren k{\"o}nnen. Meist kommen dabei NOE- bzw. ROE-Experimente und Weiterentwicklungen dieser Sequenzen zum Einsatz. Auch mit einfachen Versuchen, wie der Bestimmung der Ver{\"a}nderung der chemischen Verschiebungen bei Komplexierung, lassen sich wertvolle Strukturinformationen gewinnen. Durch die Bindung eines Liganden an ein Makromolek{\"u}l {\"a}ndern sich viele NMR-spezifische Parameter des Liganden. Dazu geh{\"o}ren NMR-Relaxationszeiten und Diffusionskoeffizienten mit deren Hilfe sich Dissoziationskonstanten der Komplexe ermitteln lassen. Die vorliegende Arbeit besch{\"a}ftigt sich mit den M{\"o}glichkeiten der Identifizierung und Charakterisierung von Ligand-Makromolek{\"u}l-Interaktionen mittels NMR-Spektroskopie. Drei unterschiedliche Fragestellungen wurden bearbeitet. Einfluss von Harnstoff auf beta-Cyclodextrin-Einschlusskomplexe mit Dipeptiden: Bei kapillarelektrophoretischen Enantiomerentrennungen von Dipeptiden mittels beta-Cyclodextrin kommen h{\"a}ufig sehr hohe Konzentrationen an Harnstoff zum Einsatz, um die Wasserl{\"o}slichkeit des beta-CD zu verbessern. Dabei wird die eventuelle Beteiligung des Harnstoffs am Komplex oftmals außer Acht gelassen. Durch den Einsatz unterschiedlichster NMR- und Simulations-Techniken konnte die Beteiligung des Harnstoffs an dem Komplex untersucht und aufgekl{\"a}rt werden. Relaxationsstudien von Fluorchinolonen mit Micrococcus luteus: Ziel dieser Versuchsreihe war es, anhand von longitudinalen und transversalen Relaxationsmessungen Einblick in das Bindungsverhalten von Fluorchinolonen (Gyrasehemmer) an Bakterienzellen zu erhalten. Mittels der Bestimmung von selektiven 1H-T1-Zeiten in Abh{\"a}ngigkeit des Antibiotikum/Bakterien-Verh{\"a}ltnisses konnten Dissoziationskonstanten der untersuchten Pharmaka an die Bakterienzelle ermittelt werden. Desweiteren wurden 19F-Spin-Spin-Relaxationsexperimente durchgef{\"u}hrt. Proteinbindungsstudien von Gyrasehemmern an BSA: Durch die Bindung von Fluorchinolonen an bovines Serumalbumin {\"a}ndern sich die scheinbare Molek{\"u}lmasse und der hydrodynamische Radius des Arzneistoffs stark. Durch selektive T1-Relaxationsmessungen konnten f{\"u}r drei Gyrasehemmer mit unterschiedlichen Proteinbindungseigenschaften die jeweiligen Dissoziationskonstanten an das Albumin ermittelt werden. Eine weitere M{\"o}glichkeit Dissoziationskonstanten zu bestimmen war es, Diffusionskoeffizienten bei unterschiedlichen Konzentrationsverh{\"a}ltnissen zu bestimnmen. {\"U}ber die Ermittlung sogenannter „Affinit{\"a}tsindices" war es m{\"o}glich, die St{\"a}rke der Proteinbindung zu charakterisieren. Um den Effekt unterschiedlicher Korrelationszeiten verschiedener Kerne auszumitteln, wurde eine Normalisierung dieser Indices durchgef{\"u}hrt. Auch die Werte dieser Affinit{\"a}tsindices gaben die St{\"a}rke der Proteinbindung der unterschiedlichen Antibiotika sehr gut wider.},
  subject      = {Kernspinrelaxation},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Waltenberger2012,
  author    = {Waltenberger, Constanze Ricarda Maria},
  title     = {Virtuelles Screening nach einer neuen Inhibitorklasse der Enoyl-ACP-Reduktase InhA aus Mycobacterium tuberculosis},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-73736},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2012},
  abstract  = {Die Zahl der Tuberkuloseerkrankungen ist in den letzten Jahrzehnten weltweit gestiegen. Da es an innovativen Antituberkulotika mangelt, werden nach wie vor Medikamente der ersten Generation eingesetzt. Das wachsende Problem sind multi-resistente und extrem-resistente Bakterienst{\"a}mme, die kaum oder gar nicht auf die medikament{\"o}se Therapie ansprechen. Charakteristisch f{\"u}r M. tuberculosis ist eine dicke Zellwand. Der Aufbau der Zellwand erm{\"o}glicht es dem Bakterium in den Makrophagen zu persistieren und sich dort zu vermehren. Die Zellwand ist reich an Mykols{\"a}uren und so wenig durchl{\"a}ssig f{\"u}r Fremdstoffe. Das mykobakterielle Zellwandskelett kann man in zwei Teile unterteilen, den Zellwandkern und die {\"a}ußere Lipidh{\"u}lle. Die freien Lipide der {\"a}ußeren Lipidh{\"u}lle dienen als Signalmolek{\"u}le im Krankheitsverlauf und interkalieren mit den Mykols{\"a}uren des Zellwandkerns. M. tuberculosis besitzt f{\"u}r die Fetts{\"a}urebiosynthese zwei Enzymkomplexe: Die Typ-I-Fetts{\"a}uresynthase, die auch in S{\"a}ugetieren zu finden ist, produziert Fetts{\"a}uren von C16- bis C26-Kettenl{\"a}nge, die dann in der Typ-II-Fetts{\"a}uresynthase (FAS-II) zu Meromykols{\"a}uren verl{\"a}ngert werden. Im Synthesezyklus des FAS-II sind mehrere monofunktionale Enzyme hintereinander geschaltet. Wird eines dieser Enzyme in seiner Funktion gest{\"o}rt, kumulieren Zwischenprodukte und ben{\"o}tigte Zellwandlipide k{\"o}nnen nicht synthetisiert werden. In der Folge wird die Zellwand instabil und das Bakterium stirbt. Die mykobakterielle Lipidbiosynthese ist somit ein ideales Target f{\"u}r die Entwicklung neuer Antituberkulotika. Ziel dieser Arbeit war es, eine neue Inhibitorklasse des FAS-II Enzyms InhA des M. tuberculosis mittels virtuellem Screening zu finden. F{\"u}r das virtuelle Screening wurden drei aufeinander aufbauende Pharmakophorhypothesen entwickelt und mit diesen zwei unabh{\"a}ngige Datenbanken durchsucht. Als Grundlage f{\"u}r die Berechnungen des virtuellen Screenings diente die PDB R{\"o}ntgenkristallstruktur 2h7m mit dem Liganden 1-Cyclohexyl-N-(3,5-dichlorophenyl)-5-oxopyrrolidin-3-carboxamid. F{\"u}r die Erstellung der Pharmakophorhypothesen wurden zuerst die Strukturen des Enzyms mit und ohne Ligand bez{\"u}glich ihrer Konformationsunterschiede vor allem im Bereich der Bindetasche analysiert. Als n{\"a}chstes wurden die Wechselwirkungen des Liganden mit den Aminos{\"a}uren der Bindetasche und dem Cofaktor n{\"a}her analysiert und die verschiedenen Wechselwirkungsarten hinsichtlich ihrer Relevanz f{\"u}r eine inhibitorische Aktivit{\"a}t beurteilt. Schließlich wurde eine Bindetaschenanalyse durchgef{\"u}hrt und Hotspots f{\"u}r unterschiedliche chemische Funktionalit{\"a}ten berechnet. F{\"u}r das Datenbankenscreening wurden das ZINC 'drug-like' Subset (2005) und CCGs MOE 2006 Vendor Compound 3D Collection verwendet, beides Datenbanken exklusiv kommerziell erh{\"a}ltlicher Verbindungen. Das ZINC 'drug-like' Subset wurde {\"u}ber einen f{\"u}r InhA individuell angepassten hierarchischen Filter numerisch reduziert. Von den verbleibenden Verbindungen wurde eine Konformerendatenbank berechnet. Die MOE 2006 Vendor Compound 3D Collection lag bereits als Konformerendatenbank vor und wurde f{\"u}r das Screening 'as-is' verwendet. Mit den Pharmakophorhypothesen I und II wurde das reduzierte ZINC 'drug-like' Subset gescreent. F{\"u}r die Treffer wurden Fingerprints berechnet, sie danach mithilfe des Tanimotokoeffizienten nach ihrer {\"A}hnlichkeit in Cluster eingeteilt und visuell analysiert; 149 Verbindungen wurden f{\"u}r die Dockingsimulationen ausgew{\"a}hlt. Die MOE Konformerendatenbank wurde ebenso {\"u}ber einen f{\"u}r InhA individuell angepassten hierarchischen Filter numerisch reduziert und mit der Pharmakophorhypothese III gescreent, 28 Verbindungen wurden f{\"u}r die Dockingsimulationen ausgew{\"a}hlt. Die Dockingsimulationen wurden mit den Programmen MOE Dock und Autodock durchgef{\"u}hrt. Die Ergebnisse wurden numerisch ausgewertet und innerhalb der Bindetasche relativ zur jeweiligen zugrunde liegenden Pharmakophorhypothese visuell analysiert; 27 Substanzen wurden schließlich f{\"u}r die Testungen ausgew{\"a}hlt. Die Testungen erfolgten mit einem enzymatischen Assay und einem Assay an attenuierten M. tuberculosis F{\"u}r die Etablierung des enzymatischen Assays wurde das Enzym InhA mittels Vektortransformation in E. coli {\"u}berexprimiert und s{\"a}ulenchromatographisch aufgereinigt. Das Substrat 2-trans-Octenoyl-Coenzym A wurde synthetisiert. Von den 27 ausgew{\"a}hlten Substanzen waren 9 im Handel erh{\"a}ltlich und wurden schließlich auf ihre inhibitorische Aktivit{\"a}t getestet. Es wurden ein Thiazolidin-2,4-dion, ein 2-Thioxoimidazolidin-4-on und ein Sulfonamid als aktive Substanzen gefunden.},
  subject      = {Screening},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Walther2023,
  author    = {Walther, Rasmus},
  title     = {Analysis of weakly chromophore impurities by means of liquid chromatography coupled with charged aerosol detection and mass spectrometry},
  doi       = {10.25972/OPUS-32186},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-321862},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2023},
  abstract  = {In all the projects presented, it is evident that the selection of suitable separation conditions is only one side of the coin. Equally crucial in the development of methods for the quality assessment of APIs/drugs is the right detection system. The application of CAD as an alternative to UV detection at low wavelength of the two weak chromophore main degradation products of the very polar, zwitterionic API carbocisteine requires the volatility of the mobile phase. Therefore, as a substitute for the non-volatile ion pairing reagent tetrabutylammonium hydroxide (TBAOH), six different volatile alkylamines as well as a RP/SAX mixed-mode column were evaluated. The best selectivity and separation performance comparable to TBAOH was achieved with the RP/SAX column and a mixture of formic acid and trifluoroacetic acid. For the simultaneous optimisation of the evaporation temperature of the CAD as a function of two chromatographic parameters, a central composite design was chosen and the "desirability function" was subsequently applied for modelling. In addition, column bleeding was investigated with a second RP/SAX column (different batch) with the result that the acetonitrile percentage had to be adjusted and preconditioning by injection of concentrated samples is essential. The final mixed-mode method was finally validated with both columns according to the ICH Q2 (R1) guideline. Based on this, an MS-compatible method was developed with little effort using an identical RP/SAX column in UPLC dimension for the untargeted analysis by HRMS of two carbocisteine-containing prototype syrup formulations. For a comprehensive characterisation, HRMS and MS/HRMS data were recorded simultaneously by information dependent acquisition mode. Based on the exact masses, isotope patterns and an in silico plausibility check of the fragment spectra, the prediction of the structures of the unknown impurities was possible. In both syrup samples, which had been stored for nine months at 40 °C and 75 \% r.h., two additional impurities of carbocisteine (i.e. lactam of the sulfoxides and disulphide between cysteine and thioglycolic acid) were identified by comparison with the corresponding prototype placebo samples using general unknown comparative screening. In addition, the formation of Maillard products by binary mixtures with 13C-labelled sugars was revealed in the sucrose-containing formulation. For the promising hyphenation of the UV detector with the CAD for the simultaneous detection of all UV-active impurities of the cholesterol-lowering drug simvastatin and the only weak chromophore dihydrosimvastatin, the Ph. Eur. method had to be adapted. Besides replacing phosphoric acid with trifluoroacetic acid, the gradient also had to be adjusted and a third critical peak pair was observed. Based on validation experiments (according to the ICH Q2 (R1) guideline), the suitability of the CAD for sensitive detection (LOQ = 0.0175 \% m/m) was proven.  To further investigate the robustness of the adapted method and CAD, a Plackett-Burman design was chosen. None of the factors had a statistically significant effect on the S/N of the CAD in the ranges tested. Regarding the three critical peak pairs, on the other hand, the factors to be controlled were statistically established, so that a targeted correction is possible if the system suitability test is not passed. The idea of employing a hyphenated UV-CAD system was finally applied to the structurally closely related lovastatin and its specified impurity dihydrolovastatin. Here, the CAD showed a significantly better S/N compared to the compendial UV detection at 200 nm. The suitability of CAD for the analysis of non-volatile fatty acids in polysorbate 80 (PS80) as favourable alternative to the Ph. Eur. GC method (no time-consuming, error-prone and toxic derivatisation) has already been demonstrated. The aim of this project was therefore to develop a robust method with a focus on the AQbD principles, which can be used for the analysis of other excipients with similar fatty acid composition. After the definition of the analytical target profile and a risk assessment by means of an Ishikawa diagram, a suitable C18 column and the chromatographic framework conditions (formic acid concentration and initial/final gradient conditions) were selected after only few preliminary runs. The remaining critical method parameters were then investigated with the help of DoE and RSM. Using the obtained model equations, Monte Carlo simulations were performed to create the method operable design region as a region of theoretical robustness. After validation according to ICH Q2 (R1), the fatty acid composition of a magnesium stearate batch was successfully analysed as a further application example in addition to PS80. The CAD was able to prove its potential in all the issues investigated in the context of this doctoral thesis. As a cost-effective alternative compared to MS instruments, it thus closes a gap in the quality assessment of APIs or excipients without a suitable chromophore. The easy method transfer to (HR)MS instruments also allows for a unique degree of sample characterisation through untargeted approaches in case of new impurities. For resource- and time-efficient work, the possibilities and limitations of software tools for method development and data evaluation as well as the application of risk-based approaches such as AQbD should also be considered.},
  subject      = {Carbocistein},
  language  = {en}
}
@article{WaltherKrmarLeistneretal.2023,
  author    = {Walther, Rasmus and Krmar, Jovana and Leistner, Adrian and Svrkota, Bojana and Otašević, Biljana and Malenović, Andjelija and Holzgrabe, Ulrike and Protić, Ana},
  title     = {Analytical Quality by Design: achieving robustness of an LC-CAD method for the analysis of non-volatile fatty acids},
  series = {Pharmaceuticals},
  volume    = {16},
  journal   = {Pharmaceuticals},
  number    = {4},
  issn      = {1424-8247},
  doi       = {10.3390/ph16040478},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-311265},
  year      = {2023},
  abstract  = {An alternative to the time-consuming and error-prone pharmacopoeial gas chromatography method for the analysis of fatty acids (FAs) is urgently needed. The objective was therefore to propose a robust liquid chromatography method with charged aerosol detection for the analysis of polysorbate 80 (PS80) and magnesium stearate. FAs with different numbers of carbon atoms in the chain necessitated the use of a gradient method with a Hypersil Gold C\(_{18}\) column and acetonitrile as organic modifier. The risk-based Analytical Quality by Design approach was applied to define the Method Operable Design Region (MODR). Formic acid concentration, initial and final percentages of acetonitrile, gradient elution time, column temperature, and mobile phase flow rate were identified as critical method parameters (CMPs). The initial and final percentages of acetonitrile were fixed while the remaining CMPs were fine-tuned using response surface methodology. Critical method attributes included the baseline separation of adjacent peaks (α-linolenic and myristic acid, and oleic and petroselinic acid) and the retention factor of the last compound eluted, stearic acid. The MODR was calculated by Monte Carlo simulations with a probability equal or greater than 90\%. Finally, the column temperature was set at 33 °C, the flow rate was 0.575 mL/min, and acetonitrile linearly increased from 70 to 80\% (v/v) within 14.2 min.},
  language  = {en}
}
@article{WandreyWurzelHoffmannetal.2016,
  author    = {Wandrey, Georg and Wurzel, Joel and Hoffmann, Kyra and Ladner, Tobias and B{\"u}chs, Jochen and Meinel, Lorenz and L{\"u}hmann, Tessa},
  title     = {Probing unnatural amino acid integration into enhanced green fluorescent protein by genetic code expansion with a high-throughput screening platform},
  series = {Journal of Biological Engineering},
  volume    = {10},
  journal   = {Journal of Biological Engineering},
  number    = {11},
  doi       = {10.1186/s13036-016-0031-6},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-166304},
  year      = {2016},
  abstract  = {Background Genetic code expansion has developed into an elegant tool to incorporate unnatural amino acids (uAA) at predefined sites in the protein backbone in response to an amber codon. However, recombinant production and yield of uAA comprising proteins are challenged due to the additional translation machinery required for uAA incorporation. Results We developed a microtiter plate-based high-throughput monitoring system (HTMS) to study and optimize uAA integration in the model protein enhanced green fluorescence protein (eGFP). Two uAA, propargyl-L-lysine (Plk) and (S)-2-amino-6-((2-azidoethoxy) carbonylamino) hexanoic acid (Alk), were incorporated at the same site into eGFP co-expressing the native PylRS/tRNAPyl CUA pair originating from Methanosarcina barkeri in E. coli. The site-specific uAA functionalization was confirmed by LC-MS/MS analysis. uAA-eGFP production and biomass growth in parallelized E. coli cultivations was correlated to (i) uAA concentration and the (ii) time of uAA addition to the expression medium as well as to induction parameters including the (iii) time and (iv) amount of IPTG supplementation. The online measurements of the HTMS were consolidated by end point-detection using standard enzyme-linked immunosorbent procedures. Conclusion The developed HTMS is powerful tool for parallelized and rapid screening. In light of uAA integration, future applications may include parallelized screening of different PylRS/tRNAPyl CUA pairs as well as further optimization of culture conditions.},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Weber2009,
  author    = {Weber, Stefanie},
  title     = {Untersuchungen zum Einfluss der Mischintensit{\"a}t auf die Potenz nanostrukturierter Fließregulierungsmittel},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-38302},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2009},
  abstract  = {Der Einfluss der Mischintensit{\"a}t sowie der H{\"a}rte des Tr{\"a}germaterials auf die Fließregulierung trockener Pulver wurde untersucht. Bin{\"a}re Mischungen aus Maisst{\"a}rke bzw. DATEM und diversen nanostrukturierten Fließregulierungsmitteln vom Typ AEROSIL, SIPERNAT und PRINTEX wurden in einem Turbula-Freifallmischer bzw. in einem Somakon-Labormischer hergestellt und mithilfe eines Zugspannungstesters hinsichtlich ihrer Fließeigenschaften charakterisiert. Es zeigte sich, dass der Energieeintrag w{\"a}hrend des Mischens einen großen Einfluss auf die Potenz der Fließregulierungsmittel hat, da das Zugspannungsminimum durch intensiveres Mischen wesentlich schneller erreicht werden kann. Es ist allerdings nicht m{\"o}glich, den charakteristischen Wert der minimal erreichbaren Zugspannung durch Anwendung h{\"o}herer Scherkr{\"a}fte weiter abzusenken. Die optimale Mischzeit sollte nicht {\"u}berschritten werden, da ansonsten ein Verlust der Fließf{\"a}higkeit eintritt. Es konnte gezeigt werden, dass der Verlust der fließregulierenden Wirkung auf eine Abflachung der Gastpartikeladsorbate zur{\"u}ckzuf{\"u}hren ist, welche nun zu klein sind, um als Oberfl{\"a}chenrauigkeiten zu fungieren. Eine Fließregulierung der weichen Modellsubstanz DATEM war mit allen nanostrukturierten Materialien m{\"o}glich. Die weichen Sch{\"u}ttgutteilchen sind somit in der Lage, ausreichend Energie aufzubringen, um gr{\"o}ßere Agglomerate der Gastpartikel zu zerst{\"o}ren und diese anschließend zu adsorbieren. Die Reihenfolge der Einstufung des fließregulierenden Potenzials unterscheidet sich jedoch stark von den bei Maisst{\"a}rke erhaltenen Ergebnissen. Es zeigte sich, dass die Gastpartikel-Schicht nach l{\"a}ngerem Mischen kompaktiert, jedoch nicht in die Tr{\"a}geroberfl{\"a}che eingedr{\"u}ckt wird.},
  subject      = {Sch{\"u}ttgut},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Weckerle2001,
  author    = {Weckerle, Bernhard},
  title     = {Instrumentell-analytische Techniken zur Charakterisierung von Naturstoffen aus Rucola (Eruca sativa Mill.) und Rohkaffee (Coffea arabica)},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-1180944},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2001},
  abstract  = {Unsere Lebensmittel haben eine zweifache, auch vom Gesetz vorgegebene Zweckbestimmung, d.h. sie dienen einerseits dem Genuss und andererseits der Ern{\"a}hrung. Aktuelle For-schungsstrategien in der Lebensmittelchemie auf diesen Gebieten lassen sich dahingehend zusammenfassen, dass im ersten Bereich die Suche nach wirksamen Aromastoffen und deren Vorl{\"a}ufern sowie auch zunehmend Probleme der Herkunftsanalytik im Vordergrund stehen. Auf dem Gebiet der Ern{\"a}hrung spiegeln die Schlagworte „Funktionalit{\"a}t" und „Bioaktivit{\"a}t" die derzeitigen Entwicklungen wider. F{\"u}r alle Bereiche bilden instrumentell-analytische Techniken die Grundlage f{\"u}r Bewertungen. Im Rahmen der vorliegenden Arbeit haben wir daher das uns zur Verf{\"u}gung stehende analytische Potential genutzt, in den oben genannten Gebieten einschl{\"a}gige Beitr{\"a}ge zu leisten, d.h. die Suche nach wertgebenden Aromastoffen fortzuf{\"u}hren, Zuckerkonjugate zu untersuchen, die sowohl als Aromavorl{\"a}ufer als auch im Hinblick auf Bioaktivit{\"a}tsstudien von Bedeutung sein k{\"o}nnen, und schließlich Methoden zur Herkunftsanalytik zu forcieren. Zu diesen Studien sind als attraktive und wirtschaftlich be-deutsame Rohwaren Rucola (Eruca sativa Mill.) und Kaffee (Coffea arabica) eingesetzt worden. Mit Hilfe der Kopplung aus S-selektiver Detektion und strukturselektiver massen-spektro-metrischer Analytik sind in Extrakten von Rucolabl{\"a}ttern 22 schwefelhaltige Verbindungen strukturell charakterisiert worden. Darunter befanden sich neben Minorkomponenten wie 3-Sulfanyl-1-hexanol, Glucosinolatabbauprodukte wie 4-Methylthiobutylnitril, 4-Methylthiobutylthiocyanat und 4-Methylthiobutylisothiocyanat. Mit [1,3]-Thiazepan-2-thion ist eine bislang nicht bekannte Komponente erstmals beschrieben wor-den. Das Vorkommen von 3-Sulfanyl-1-hexanol, welches im {\"U}brigen anhand von MDGC-MS-Analytik in nahezu racemischer Form (44:56 Prozent, R:S) in Rucola gefunden wurde, forderte dazu heraus, in einer Modellstudie eine allgemeine Methode zur Bestimmung der Absolutkonfiguration azyklischer 2- und 3-Sulfanyl-1-alkanole mittels der ECCD-Methode zu entwickeln. Dabei wurden in einer Ein-Schritt-Synthese die funktionellen Grup-pen der 2- und 3-Sulfanyl-1-alkanole (in der Studie handelte es sich um enantiomerenreine 2- und 3-Sulfanyl-1-hexanole) jeweils mit dem Chromophor 9-Anthroylflourid derivatisiert. Die ent-sprechenden CD-Splitkurven erlaubten eine eindeutige Zuordnung der Konfiguration. Die entwickelte Mikro-Maßstab-Methode wurde ebenfalls er-folgreich zur Bestimmung der Absolutkonfiguration von in der Studie als zus{\"a}tzliche Modellverbindungen eingesetzten 1,2- und 1,3-Diolen angewendet. 3-Sulfanyl-1-hexanol wurde abschließend in einer Zwei-Schritt-Synthese mit 9- und 2-Anthroylflourid derivatisiert, auch diese Variation erlaubte eine eindeutige Zuordnung der Absolutkonfiguration. Mittels pr{\"a}parativer HPLC-Techniken wurden drei neue Flavonoidglykoside aus Rucolabl{\"a}ttern isoliert. Deren Charakterisierung erfolgte mittels Tandemmassenspektrometrie sowie ein- und zweidimensionalen NMR-Messungen. Die Verbindungen sind als Quercetin-3,3',4'-tri-O-beta-D-glucopyranosid, Quercetin-3'-(6-sinapoyl-O-beta-D-gluco-py-ra-nosyl)-3,4'-di-O-beta-D-gluco-pyranosid und Quercetin-3-(2-sinapoyl-O-beta-D-gluco-pyranosyl)-3'-(6-sina-poyl-O-beta-D-glucopyranosyl)-4'-O-beta-D-gluco-py-rano-sid identifiziert worden. Diese Quercetin-Derivate zeigten sowohl hinsichtlich der Glucosilierung des Aglykons (an den Positionen 3, 3' und 4') als auch bez{\"u}glich der Acylierung ungew{\"o}hnliche Strukturen. Bei Rohkaffee hat man bislang keine Studien {\"u}ber das Vorkommen von Zuckerkonjugaten als Aromastoffvorl{\"a}ufer durchgef{\"u}hrt. Wir konnten diese L{\"u}cke anhand der Strukturaufkl{\"a}rung der nachfolgend aufgef{\"u}hrten Verbindungen schließen. Durch Kombination verschiedener pr{\"a}parativer Techniken (CCC, LC und HPLC) mit verschiedenen Methoden der Strukturaufkl{\"a}rung (HRGC-MS, HPLC-MS/MS, ein- und zweidimensionale NMR) sind aus Rohkaffee f{\"u}nf Aromastoffprekursoren isoliert und identifiziert worden. F{\"u}r die beiden aus Rohkaffee isolierten Linalyldisaccharide wurden als Strukturen 3(S)-Linalyl-3-O-beta-D-glucopyranosyl-(1-6)-alpha-L-arabinofuranosid (AK1) und 3(S)-Linalyl-3-O-beta-D-gluco-pyranosyl-(1-6)-beta-D-apiofuranosid ermittelt. Weiterhin sind erstmals drei neue Aromastoffprekursoren in Form von Zuckerestern, d.h. (3-Methylbutanoyl)-1-O-beta-D-glucopyranosyl-beta-D-apiofuranosid, (3-Methylbuta-noyl)-6-O-alpha-D-gluco-pyranosyl-(1-2)-beta-D-fructofuranosid und (3-Methyl-2-butenoyl)-O-beta-D-gluco-pyranosyl-beta-D-apio-furanosid in Rohkaffee charakterisiert worden. Die Kenntnis der Herkunft bestimmter Lebensmittel bzw. einzelner In-haltstoffe spielt f{\"u}r die Lebensmittelindustrie eine wichtige Rolle. F{\"u}r die Zuordnung der geographischen Herkunft von Rohkaffee wurden in dieser Arbeit die 13C/12C-, 2H-/1H- und 18O/16O-Verh{\"a}ltnisse von extrahiertem Coffein mittels Elementaranalysator-Isotopen-massen-spektro-metrie (EA-IRMS) bestimmt. Zur Bewertung der Multielement-Messwerte wurden diese statistischen Berechnungen unterzogen. Zur Anwendung kamen die Lineare Diskrimi-nanzanalyse (LDA) und die Auswertung mittels sog. „Classification and Regression Trees" (CART). In der Anpassung wurde dabei eine Probe aus der Klasse 1 (Provenienz Afrika) der Klasse 2 (Provenienz Amerika) zugeordnet und eine Probe der Klasse 2 der Klasse 1 zugeordnet (Fehlerrate von 5,1 Prozent). Bei Kreuzvalidierung wurden drei der 39 Proben falsch zugeordnet (jeweils zwei der Klasse 1 und eine der Klasse 2), die Fehlerrate betrug hier somit 7,7 Prozent. Die Proben der Klasse 3 (synthetisches Coffein) ließen sich zu 100 Prozent von denjenigen nat{\"u}rlichen Ursprungs unterscheiden.},
  subject      = {Gartenrauke},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Weh2002,
  author    = {Weh, Barbara},
  title     = {Permeationseigenschaften von Polydimethylsiloxan-Membranen in Abh{\"a}ngigkeit von der Netzbogenl{\"a}nge},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-2927},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2002},
  abstract  = {F{\"u}r die definierte und konstante Wirkstofffreigabe aus therapeutischen Systemen sind Kenntnisse der Mikrostruktur vonKontrollmembranen von großer Bedeutung. Durch eine Additionsreaktion k{\"o}nnen Polydimethylsiloxan-Membranen ausvinylendgestoppten linearen Polydimethylsiloxanen und niedermolekularen Si-H-funktionalisierten Polydimethylsiloxanen unterEinfluss eines Platin- Katalysators hergestellt werden. Hierbei ist es durch den Einsatz genau charakterisierterAusgangspolymere m{\"o}glich, Membranen mit einer statistisch definierten Mikrostruktur zu erhalten. Die Mikrostruktur kanndurch die Netzbogenl{\"a}nge charakterisiert werden. Der Abschnitt zwischen zwei Verkn{\"u}pfungspunkten in einem Netzwerk wirdals Netzbogenl{\"a}nge (NBL) bezeichnet. Diese beschreibt die Anzahl der Dimethyl-siloxan-Einheiten zwischen zweiVerkn{\"u}pfungen. Die Permeationseigenschaften wurden mit Hilfe des standardisierten Permeationskoeffizienten untersucht. Derstandardisierte Permeationskoeffizient ist von der mittleren Netzbogenl{\"a}nge der Polydimethylsiloxan-Membranen abh{\"a}ngig. Dieser Zusammenhang wurde an elf Benzoes{\"a}ure- und Naphthalinderivaten als Modellsubstanzen untersucht und best{\"a}tigt.Hierbei wurden Membranen mit den mittleren Netzbogenl{\"a}ngen 65, 99 und 122 Siloxan-Einheiten f{\"u}r die Untersuchungeneingesetzt. Bei allen untersuchten Substanzen stieg der Permeationskoeffizient mit gr{\"o}ßer werdender Netzbogenl{\"a}nge derMembranen geringf{\"u}gig an. Die Permeationskoeffizienten von Membranen mit der Netzbogenl{\"a}nge 122 waren dabei - mitlediglich vier Ausnahmen - stets statistisch signifikant gr{\"o}ßer als von Membranen mit der Netzbogenl{\"a}nge 65. Als m{\"o}gliche weitere Einflussfaktoren auf die Permeationsgeschwindigkeit wurden der Membran/Wasser-Verteilungskoeffizient, dasDipolmoment und das van der Waals-Volumen der elf Modellsubstanzen untersucht. Es konnte ein Zusammenhang zwischendem Membran/Wasser-Verteilungskoeffizienten und dem Permeationskoeffizienten aufgezeigt werden. Das Volumen deruntersuchten permeierenden Molek{\"u}le hat jedoch nur bei Netzbogenl{\"a}ngen kleiner als 122 einen Einfluss auf diePermeationsgeschwindigkeit. Als neue M{\"o}glichkeit zur Untersuchung der Diffusionskinetik vor Erreichen des station{\"a}renZustands in Polydimethylsiloxan-Membranen wurde die konfokale Raman-Spektroskopie eingesetzt. Bei derRaman-Spektroskopie wird das Probensystem w{\"a}hrend der Messung weder zerst{\"o}rt noch ver{\"a}ndert. Weiterhin ist es m{\"o}glich,durch das gekoppelte konfokale Mikroskop gezielt an einem bestimmten Punkt innerhalb der Membran zu messen. Damitk{\"o}nnen nun dynamische Vorg{\"a}nge wie der Aufbau eines Konzentrationsgradienten vor Erreichen des station{\"a}ren Zustandes aneinem bestimmten Punkt in einer Membran {\"u}ber einen l{\"a}ngeren Zeitraum gemessen werden. Anhand von Intensit{\"a}ts{\"a}nderungencharakteristischer Peaks oder der Verschiebung von Banden werden Konzentrations- und Struktur{\"a}nderungen der Membranund der permeierenden Molek{\"u}le sichtbar. Die Untersuchungen mit der konfokalen Raman-Spektroskopie zeigten, dass dieseMethode geeignet ist, Diffusionskinetiken im nicht station{\"a}ren Zustand innerhalb der Membranen zu beobachten.},
  subject      = {Polydimethylsiloxane},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Wehle2016,
  author    = {Wehle, Sarah},
  title     = {In silico Studien zu Bis-Tacrinen, Chinazolinen und Chinazolinonen sowie Synthese von Chinazoliniumverbindungen als Inhibitoren von Cholinesterasen},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-139955},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2016},
  abstract  = {Die Alzheimer'sche Erkrankung wird derzeit durch die Gabe von Acetylcholinesterase- Inhibitoren (AChEI) symptomatisch behandelt. Durch die AChE-Hemmung steht mehr Acetylcholin (ACh) f{\"u}r die Neurotransmission zur Verf{\"u}gung. Bei Progression der Erkran-kung nimmt der Anteil an AChE drastisch ab, so dass die Enzymisoform Butyrylcholin- esterase (BChE) die Hydrolyse des Neurotransmitters ACh {\"u}bernimmt. In sp{\"a}ten Phasen der Alzheimer'schen Erkrankung ist daher der Einsatz selektiver BChE-Hemmer erfolgsver- sprechend. Inhibitoren k{\"o}nnen verschiedene Bindestellen in der Cholinesterase-Bindetasche adressie-ren und dadurch in dieser stabilisiert werden. Zu den Bindestellen z{\"a}hlen die katalytisch aktive Stelle (CAS) am Ende eines 20 {\AA} langen Bindetaschentunnels, die Oxyanion-Vertie-fung, die Cholinbindestelle, sowie die periphere anionische Bindestelle (PAS), welche am Bindetascheneingang lokalisiert ist. In der vorliegenden Arbeit wurden durch in silico Dockingstudien gezielt Protein-Ligand- Interaktionen untersucht, um Strukturmerkmale hochaffiner Inhibitoren von Cholinesterasen zu identifizieren. Damit soll die zuk{\"u}nftige Entwicklung von Cholinesteraseinhibitoren hinsichtlich der Affinit{\"a}t zum Enzym verbessert werden. Ferner dienten synthetische Untersuchungen eines Naturstoffes dazu, Chinazoliniumverbindungen als Leitstruktur f{\"u}r die Inhibition der Cholinesterasen zu etablieren. F{\"u}r hochaffine tri- und tetrazyklische aminsubstituierte AChE-selektive Chinazolin- und Chinazolinoninhibitoren sollte die bevorzugte Orientierung der Liganden in der Bindetasche ermittelt werden. Hierf{\"u}r ist die Lokalisation des Aminsubstituenten in der CAS (invertierter Bindemodus) oder die dortige Bindung des Chinazolin-/Chinazolinonger{\"u}stes (klassischer Bindemodus) denkbar. Anhand eines pr{\"a}ferierten einheitlichen Bindemodus sollten die Struktur-Aktivit{\"a}ts-Beziehungen erkl{\"a}rt werden. Dockingstudien zeigten die klare Pr{\"a}ferenz f{\"u}r den invertierten Bindemodus, bei dem der Aminsubstituent in der N{\"a}he der CAS platziert wird. Ein strukturelles Merkmal f{\"u}r hochaffine Inhibitoren ist ein unter Assaybedingungen protoniertes Amin, welches eine Kation-π-Wechselwirkung zu dem Indolringsystem des Tryptophans der Cholinbindestelle eingehen kann. F{\"u}r das Ligandengrundger{\"u}st wurde lediglich f{\"u}r tetrazyklische Verbindungen eine π-π-Interaktion mit der peripheren Bindestelle (PAS) am Bindetascheneingang identifiziert. Der Datensatz umfasste auch chirale Chinazolinon- und Chinazolinderivate mit hydrierter C=N-Doppelbindung, die eine schw{\"a}chere Affinit{\"a}t zu AChE zeigten. Diese ist vermutlich auf das nicht-planare Ligandengrundger{\"u}st zur{\"u}ckzuf{\"u}hren, da vor allem f{\"u}r tetrazyklische chi-rale Verbindungen die Stabilisierung des Ligandengrundger{\"u}stes durch π-π-Interaktionen am Bindetascheneingang aufgrund der Sterik entweder gar nicht, oder nur f{\"u}r ein Enantio-mer m{\"o}glich ist. Aufgrund der nanomolaren Affinit{\"a}t der achiralen Chinazolin- und Chinazolinonverbindungen wurden weitere gerichtete Wechselwirkungen in der Bindetasche erwartet. Derartige Wechselwirkungen konnten in Form von Wasserstoffbr{\"u}cken durch die Verwendung von sieben ausgew{\"a}hlten strukturellen Wassermolek{\"u}len im Docking identifiziert werden. Durch diese Wassermolek{\"u}le werden Wasserstoffbr{\"u}cken vom Ligandengrundger{\"u}st zum Protein vermittelt. Diese Wechselwirkungen scheinen essentiell f{\"u}r die Stabilisierung hoch-affiner Chinazolin- und Chinazolinoninhibitoren in der AChE-Bindetasche zu sein. Zwei photochrome Bis-Tacrin-Konstitutionsisomere (Ring-ge{\"o}ffnete und Ring-geschlossene Form) inhibieren die AChE und zeigen einen unterschiedlichen Effekt in der Hemmung der Amyloid-β Fibrillenbildung. Die Fibrillenbildung wird durch eine unbesetzte periphere Bindestelle (PAS) am Eingang der AChE-Bindetasche katalysiert, weshalb eine unterschiedliche Interaktion der Liganden mit ebendieser Bindestelle vermutet wird. Dockingstudien lieferten f{\"u}r beide Konstitutionsisomere einen {\"a}hnlichen Bindemodus, der vor dem Hintergrund der {\"a}hnlichen IC50-Werte von 4.3 und 1.8 nM f{\"u}r die Ring-ge{\"o}ffnete und Ring-geschlossene Form plausibel erscheint. Durch die Auswahl einer geeigneten R{\"o}ntgenstruktur wurden Dockingl{\"o}sungen erhalten, bei denen ein Tacrinsubstituent in der PAS bindet und dort π-π-Interaktionen mit einem Tryptophan und einem Tyrosin eingeht. Eine solche Lage des PAS-bindenden Tacrinsubstituenten ist energetisch bevorzugt und dr{\"u}ckt sich durch bessere Scores gegen{\"u}ber Dockingl{\"o}sungen, bei denen dieser auf der Protein-oberfl{\"a}che lokalisiert ist, aus. Der andere Tacrinsubstituent bindet in der CAS wie dies von bereits kristallisierten Tacrinderivaten bekannt ist. Mittels molekulardynamischer Simulati-onen wurde die Stabilit{\"a}t der Protein-Dockingl{\"o}sungs-Komplexe beider Konstitutionsiso-mere verglichen. Dabei wurde die bessere Stabilisierung des CAS-bindenden Tacrinsubsti-tuenten f{\"u}r die Ring-ge{\"o}ffnete Form des Liganden ermittelt. Ferner zeigt sich f{\"u}r die Ring-ge{\"o}ffnete Inhibitorform w{\"a}hrend der Simulation der Einstrom von sechs Wassermolek{\"u}len in einen Hohlraum der PAS. Dies hat zur Folge, dass der PAS-bindende Tacrinsubstituent w{\"a}hrend der H{\"a}lfte der Simulationszeit durch Wasserstoffbr{\"u}cken in der PAS stabilisiert wird. Ein Wasserstoffbr{\"u}ckennetzwerk diesen Ausmaßes kann f{\"u}r die Ring-geschlossene Inhibitorform nicht ermittelt werden. Die bessere Hemmung der Amyloid-β Fibrillenbildung der Ring-ge{\"o}ffneten Inhibitorform wird daher auf die bessere Stabilisierung des Liganden durch Wasserstoffbr{\"u}cken in der AChE-Bindetasche zur{\"u}ckgef{\"u}hrt. F{\"u}r carbamatsubstituierte Tetrahydrochinazolinverbindungen sollten die bevorzugten Interaktionen in der BChE-Bindetasche ermittelt werden. Die Carbamatverbindungen sind pseudo-irreversible Inhibitoren und zeigen eine zeitabh{\"a}ngige Hemmung mit diversen Interaktionszust{\"a}nden zwischen Protein und Ligand. Dar{\"u}ber hinaus stellen Dockingstudien in der BChE bislang eine Herausforderung dar, da es derzeit nur zwei R{\"o}ntgenstrukturen dieses Enzyms mit reversiblen Liganden gibt, weshalb kaum Studien zur Identifikation einer geeigneten Bewertungsfunktion durchgef{\"u}hrt werden k{\"o}nnen. Im Docking wurde sich f{\"u}r die Analyse des reversiblen Anlagerungskomplexes entschieden, da das Docking des tetraedrischen {\"U}bergangszustandes energetisch entartete Dockingl{\"o}sungen lieferte. Eine weitere Herausforderung stellte die Gr{\"o}ße der BChE-Bindetasche dar, die auch im reversiblen Docking entartete Dockingl{\"o}sungen lieferte. Aufgrund einer {\"a}hnlichen {\"U}bertragungsrate aller getesteten Inhibitoren wurde eine konservierte Lage des Carbamates in der Bindetasche angenommen. Deshalb wurde eine repr{\"a}sentative Dockingl{\"o}sung einer Referenzverbindung als Ausgangspose f{\"u}r einen Modelling-Ansatz gew{\"a}hlt, die hinsichtlich der Interaktionen in der Bindetasche ausgew{\"a}hlt wurde. Diese Interaktionen sind: 1) Eine Wasserstoffbr{\"u}ckendistanz zwischen der Carbamat-Carbonylgruppe und der Oxyanion-Vertiefung sowie 2) eine Distanz, die den nucleophilen Angriff des Serins auf den Carbamatkohlenstoff erlaubt. Im Modelling-Ansatz wurde die repr{\"a}sentative Bindepose dazu verwendet die entsprechenden Inhibitoren in der Bindetasche aufzubauen. Die bevorzugte Position der N-Methylgruppe wurde f{\"u}r beide Enantiomere {\"u}ber die berechneten Spannungsenergien der Bindeposen abgesch{\"a}tzt. F{\"u}r die S-Enantiomere ergab sich die pr{\"a}ferierte Bindung mit quasi-„axialer" Methlygruppe und f{\"u}r die R-Enantiomere mit quasi-„{\"a}quatorialer" Stellung dieser. Die Carbamatstrukturen liegen somit mit der Heptylkette in der Acyltasche und die Ligandengrundger{\"u}ste werden in einer Seitentasche der BChE-Bindetasche platziert, in der hydrophobe Wechselwirkungen dominieren. Zus{\"a}tzlich zu den hochaffinen Chinazolinonverbindungen sollten artverwandte Chinazolini-umverbindungen als Leitstruktur f{\"u}r Cholinesteraseinhibitoren untersucht werden. Zun{\"a}chst erfolgten Studien zur chemischen Reaktivit{\"a}t und Stabilit{\"a}t des Naturstoffes Dehydroevodiamin (DHED) sowie seines Benz-Derivates (Benz-DHED). Insbesondere Benz-DHED war unter den bisher verwendeten und in der Literatur beschriebenen Synthesemethoden instabil. Die Untersuchungen erforderten daher zun{\"a}chst die Einf{\"u}hrung einer geeigneten Syntheseroute, in diesem Fall die Oxidation mit KMnO4, einhergehend mit der Verbesserung der Ausbeute und ohne Nebenproduktbildung. F{\"u}r die zuk{\"u}nftige Synthese von Derivaten wurde die Verwendung einer geeigneten Lewis-S{\"a}ure-labilen Schutzgruppe herausgearbeitet. Die untersuchten Chinazoliniumverbindungen zeigen die Eigenschaft, dass sie in Abh{\"a}ngigkeit der Reaktionsbedingungen in zwei Formen (Ring-ge{\"o}ffnet und Ring-geschlossen = Chi-nazoliniumsalz) isoliert werden k{\"o}nnen. Mittels UV/Vis-Untersuchungen wurde das Gleich-gewicht dieser Spezies aufgekl{\"a}rt und in w{\"a}ssrigen alkalischen L{\"o}sungen die Anreicherung einer dritten, bislang nicht in diesem Zusammenhang beschriebenen, Spezies beobachtet. Als biologisch aktive Spezies konnte die Chinazoliniumform identifiziert werden. In Dockingstudien der Chinazoliniumform von Benz-DHED, nach dem f{\"u}r Carbamatverbindungen entwickelten Modelling-Ansatz, konnte auch hierf{\"u}r die Stabilisierung der Docking- l{\"o}sung {\"u}ber eine Wasserstoffbr{\"u}cke in der BChE-Bindetasche zu einem strukturellen Wassermolek{\"u}l identifiziert werden. Dies verdeutlicht erneut, dass die Ber{\"u}cksichtigung von Wassermolek{\"u}len in Dockingstudien dazu dienen kann zus{\"a}tzliche Protein-Ligand-Interaktionen festzustellen. Auf Grundlage der Forschung zu Chinazoliniumverbindungen kann die zuk{\"u}nftige Inhibitorentwicklung von Strukturen basierend auf dieser Substanzklasse erfolgen. Die durchgef{\"u}hrten synthetischen und theoretischen Studien liefern wichtige Beitr{\"a}ge zum Verst{\"a}ndnis der Wechselwirkungen zwischen Inhibitoren und Cholinesterasen, die in der zuk{\"u}nftigen Inhibitorentwicklung Anwendung finden k{\"o}nnen.},
  subject      = {Cholinesteraseinhibitor},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Weil2001,
  author    = {Weil, Kerstin},
  title     = {3-(R)-Hydroxys{\"a}uren als Produkte selektiven Fetts{\"a}ureabbaus},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-1181440},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2001},
  abstract  = {In der vorliegenden Arbeit werden Studien zur selektiven bakteriellen Hydroxylierung von Fetts{\"a}uren vorgestellt. Unter Verwendung von Linols{\"a}ure als Substrat wurden aus Bodenproben verschiedene Mikroorganismen isoliert, die polare Metabolite bildeten. Die ph{\"a}notypische und genotypische Charakterisierung eines Stammes f{\"u}hrte zu dessen Identifizierung als Stenotrophomonas maltophilia. Die Strukturaufkl{\"a}rung der drei Hauptreaktionsprodukte erfolgte mittels Hochleistungsfl{\"u}ssigchromatographie-Massenspektrometrie (HPLC-MS), Gaschromatographie-Massenspektrometrie (GC-MS) sowie ein- und zweidimensionalen NMR-Experimenten (1H-NMR, 13C-NMR, 13C-DEPT, H/H-COSY, HMQC, HMBC). Linols{\"a}ure wurde von Stenotrophomonas maltophilia zu 3-Hydroxy-Z6-dodecens{\"a}ure, 3-Hydroxy-Z5,Z8-tetradecadiens{\"a}ure und 3-Hydroxy-Z7,Z10-hexadecadiens{\"a}ure umgesetzt. In einem anschließenden Substratscreening wurden 32 Verbindungen als Edukte f{\"u}r die Biotransformation eingesetzt und so die strukturellen Voraussetzungen ermittelt, die f{\"u}r eine effiziente Umsetzung von Fetts{\"a}uren durch Stenotrophomonas maltophilia notwendig sind. Zum Einsatz kamen Substrate mit unterschiedlicher Anzahl an C-Atomen sowie mit Variationen bez{\"u}glich Anzahl, Position und Konformation von Doppelbindungen. Weiterhin wurden Substanzen verwendet, die bereits funktionelle Gruppen im Molek{\"u}l aufwiesen (z. B. Ricinols{\"a}ure). Die Bestimmung der Enantiomerenverteilung der bakteriell gebildeten 3-Hydroxys{\"a}uren mittels multidimensionaler Gaschromatographie (MDGC) ergab einen deutlichen Enantiomeren{\"u}berschuss (ee 84 - 98 Prozent). Die Aufkl{\"a}rung der Absolutkonfiguration erfolgte {\"u}ber die Synthese von Dodecan-1,3-diolen und deren anschließende Analytik mittels MDGC. Zus{\"a}tzlich wurde die Konfiguration mit Hilfe der CD Exciton Chirality-Methode bestimmt. Weiterhin wurde untersucht, ob die bakteriell gebildeten 3-Hydroxys{\"a}uren als Substrate oder Inhibitoren des Enzyms Lipoxygenase L-1 aus Sojabohnen fungieren. Die im Rahmen dieser Arbeit durchgef{\"u}hrten Studien zur Darstellung von optisch aktiven 3-Hydroxys{\"a}uren belegen das Potential des Bodenbakteriums Stenotrophomonas maltophilia, exogen zugef{\"u}hrte Fetts{\"a}uren im Rahmen der b-Oxidation zu kettenverk{\"u}rzten, an Position 3 hydroxylierten Metaboliten abzubauen. Dabei liegen jedoch deutliche Abweichungen zur b-Oxidation in anderen Organismen vor, die auf Unterschieden in der Enzymausstattung bzw. deren Aktivit{\"a}t beruhen. Durch die gewonnenen Erkenntnisse zum b-Oxidationsmechanismus in Stenotrophomonas maltophilia kann diese Aktivit{\"a}t durch geeignete Substratauswahl gezielt zur Synthese von optisch aktiven 3-Hydroxys{\"a}uren eingesetzt werden, deren chemische Synthese gegen{\"u}ber dieser Biotransformation deutlich schwieriger zu realisieren ist. F{\"u}r solche Verbindungen besteht in der organischen Synthese von Naturstoffen wie Pheromonen, Vitaminen und Antibiotika Bedarf.},
  subject      = {Bodenbakterien},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Wein2001,
  author    = {Wein, Martina},
  title     = {Biosynthese und Metabolismus von 2,5-Dimethyl-4-hydroxy-3(2H)-furanon in Erdbeeren},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-1182059},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2001},
  abstract  = {Die vorliegende Arbeit pr{\"a}sentiert neue Erkenntnisse zur Biosynthese von 2,5-Dimethyl-4-hydroxy-3(2H)-furanon (DMHF) und 2,5-Dimethyl-4-methoxy-3(2H)-furanon (DMMF), zwei wichtigen Aromakomponenten in Erdbeeren. Potentielle, mit stabilen Isotopen markierte Vorl{\"a}ufersubstanzen wurden an Erdbeeren appliziert und drei Tage bei Raumtemperatur inkubiert. Der Nachweis {\"u}ber den erfolgreichen Einbau erfolgte mittels Gaschromatographie-Massenspektrometrie. Anhand der Massenspektren von DMHF und DMMF, die aus den behandelten Erdbeeren mittels Festphasenextraktion isoliert wurden, konnte der Markierungsgrad der Verbindungen ermittelt werden und somit R{\"u}ckschl{\"u}sse {\"u}ber die Effizienz der Metabolisierung der applizierten Zucker zu den beiden Furanonen DMHF und DMMF gezogen werden. Als m{\"o}gliche Ausgangsstoffe dienten unterschiedlich markierte D-Glucose und D-Fructose, sowie Desoxyzucker, da diese als direkte Vorl{\"a}ufersubstanzen von DMHF und DMMF diskutiert werden. Isotopenmarkierte Desoxy-D-glucose oder Desoxy-D-fructose sind kommerziell nicht erh{\"a}ltlich, weshalb die Verbindungen [1-13C]-1-Desoxy-D-fructose, [6-2H1]-6-Desoxy-D-glucose und [5,6,6,6-2H4]-6-Desoxyhexulose-1-phosphat zuerst synthetisiert werden mussten. Nach Applikation der Desoxyzucker wurde keine Erh{\"o}hung des Markierungsgrades an stabilen Isotopen gegen{\"u}ber dem nat{\"u}rlichen Isotopenverh{\"a}ltnis festgestellt. Somit k{\"o}nnen 6-Desoxy-D-glucose, 1-Desoxy-D-fructose und 6-Desoxy-D-fructose-1-phosphat als Prekursoren von DMHF und DMMF ausgeschlossen werden. Als gute Vorl{\"a}ufersubstanzen erwiesen sich D-Glucose und D-Fructose. Markierungen (13C und 2H) an Position C-1 oder C-6 der beiden Verbindungen wurden sowohl in DMHF als auch in dessen Methoxyderivat DMMF detektiert, wobei die Applikation von D-Fructose im Gegensatz zur D-Glucose einen h{\"o}heren Markierungsgrad der Zielverbindungen zur Folge hatte. Durch den Einsatz positionsspezifisch markierter D-Glucose (2H-Markierung an Position C-1, C-2 oder C-4) sollten Aufschl{\"u}sse {\"u}ber den Metabolisierungsmechanismus gewonnen werden. Die Markierung der D-[2-2H]Glucose befand sich wie die der D-[1-2H]Glucose in den Methylgruppen der Furanone, was nur durch eine intramolekulare Verschiebung von C-2 nach C-1 erkl{\"a}rbar ist. Diese wurde bei der Glucosephosphatisomerase-katalysierten Umwandlung von D-Glucose-6-phosphat zu D-Fructose-6-phosphat beobachtet. Somit muss D-Glucose bei der Biosynthese von DMHF und DMMF zuerst in diese Intermediate {\"u}berf{\"u}hrt werden. Im Gegensatz zu an Position C-2 markierter D-Glucose ging das Proton an Position C-4 im Laufe der Metabolisierung verloren. Demzufolge findet der in der Natur verbreitete Desoxygenierungsmechanismus von Monosacchariden nicht statt und schließt die Beteiligung von Desoxyzuckern an der Biosynthese von DMHF und DMMF g{\"a}nzlich aus. Nach Einsatz von uniform markierter D-Fructose konnte sechsfach markiertes DMHF und DMMF identifiziert werden, was durch den Einbau der intakten Kohlenstoffkette zu erkl{\"a}ren ist. Dieser Befund und weitere Untersuchungen mit verschiedenen Glykolyse-regulierenden Substanzen deuteten darauf hin, dass die Furanone dem zentralen Kohlenhydratstoffwechsel, der Glykolyse, entspringen. Vor der Aldolase-katalysierten Spaltung in zwei C3-Einheiten muss jedoch eine Abzweigung erfolgen, da sonst die Kohlenstoffkette nicht unver{\"a}ndert vorliegen k{\"o}nnte. Im zweiten Teil der Arbeit ist erstmals mit Hilfe von molekularbiologischen Techniken die vollst{\"a}ndige cDNA einer O-Methyltransferase (OMT) aus Erdbeeren isoliert worden. Hierf{\"u}r wurde mRNA aus reifenden Erdbeeren extrahiert und eine cDNA Bibliothek hergestellt. Diese wurde mit einer OMT-spezifschen Sonde durchmustert, welche durch PCR mit degenerierten Primern synthetisiert worden war. Nach mehreren Vereinzelungs-Zyklen konnte die vollst{\"a}ndige cDNA einer O-Methyltransferase (STOMT, Strawberry OMT) erhalten werden. Northern-Analysen ergaben, dass die entsprechende RNA ausschließlich in den verschiedenen Reifestadien der Frucht akkumuliert, mit den h{\"o}chsten Transkriptmengen in der rot-werdenden und reifen Frucht. In anderen Gewebeteilen wie Wurzel, Bl{\"a}tter, St{\"a}ngel und Bl{\"u}te konnte keine STOMT-RNA nachgewiesen werden. Das korrespondierende Protein zeigte hohe Homologien zu Kaffees{\"a}ure-OMTs aus Weidengew{\"a}chsen der Gattung Populus. Nach erfolgreicher, heterologer Expression von STOMT in E. coli wurde die Substratspezifit{\"a}t des Enzyms untersucht, dessen Temperaturoptimum bei 30°C lag. Alle eingesetzten Substrate mit phenolischem Grundger{\"u}st, wie Brenzcatechin, Kaffees{\"a}ure, Kaffeeoyl-CoA und 3,4-Dihydroxybenzaldehyd, aber auch das Furanonderivat DMHF wurden von der rekombinanten O-Methyltransferase umgesetzt. Als bestes Substrat erwies sich 3,4-Dihydroxybenzaldehyd, das, im Gegensatz zu dessen Methylierungsprodukt Vanillin, bisher in Erdbeeren nicht nachgewiesen werden konnte. Kaffees{\"a}ure wurde ebenfalls effektiv methyliert, worin vermutlich die Hauptaufgabe von STOMT in der Pflanze liegt. Die Methylierung von Kaffees{\"a}ure oder 5-Hydroxyferulas{\"a}ure ist ein wichtiger Prozess in der Entstehung von Lignin. Die Tatsache, dass Erdbeeren teilweise in den Leitb{\"u}ndeln und verst{\"a}rkt in den Achenen lignifiziert sind, erkl{\"a}rt das Vorhandensein eines solchen Enzyms. DMHF, das als Dienol-Tautomer eine aromatische Struktur mit Hydroxylgruppen aufweist und somit strukturelle {\"A}hnlichkeiten zu phenolischen Verbindungen zeigt, wurde ebenfalls von STOMT als Substrat akzeptiert. Die Bildung von DMMF, dem Methoxyderivat von DMHF erfolgte vergleichsweise langsam, war aber eindeutig auf die Methyltransferase-Aktivit{\"a}t zur{\"u}ckzuf{\"u}hren. STOMT ist aufgrund des Expressionsmusters als fruchtspezifisch und reifeinduziert einzustufen. Prim{\"a}re Funktion ist vermutlich zu Beginn der Fruchtreifung die Lignifizierung der Leitb{\"u}ndel und sp{\"a}ter die der Achenen. Gleichzeitig scheint STOMT wesentlich an der Bildung der Aromastoffe DMMF und Vanillin in Erdbeeren beteiligt zu sein.},
  subject      = {Erdbeere},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Weinmann2023,
  author    = {Weinmann, Joshua},
  title     = {Chemical Modifications of Quinolone Amides Against African Trypanosomiasis: Balancing Solubility, Bioactivity, and Cytotoxicity},
  doi       = {10.25972/OPUS-29659},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-296599},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2023},
  abstract  = {The human African trypanosomiasis is a neglected tropical disease, which is caused by the protozoan Trypanosoma brucei and transmitted by the bite of the tsetse fly. An untreated infection leads to death. However, only a few drugs with significant drawbacks are currently available for treatment. In this thesis, quinolone amides with an antitrypanosomal activity were synthesized and their biological and physicochemical properties were measured. New structure-activity relationships and a promising lead structure were discovered.},
  subject      = {Trypanosomiase},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Welker2013,
  author    = {Welker, Armin},
  title     = {Theoretische und experimentelle Wirkstoffsuche an den Zielproteinen SARS-Coronavirus-Papain-like-Protease und Elongin-C},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-72500},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2013},
  abstract  = {Um Wirkstoffe gegen das SARS-Coronavirus zu erhalten, wurden in dieser Arbeit Proteaseinhibitoren gegen die SARS-CoV-PLpro entwickelt. Ein Ansatz um neue Wirkstoffe gegen HIV zu finden, wurde {\"u}ber eine versuchte Blockade von Elongin-C beschritten. Bei der computergest{\"u}tzten Suche nach neuen SARS-CoV-PLpro-Inihibitoren wurde zun{\"a}chst die strukturell bekannte Ligand-Bindetasche analysiert, und nach Evaluation des Dockingprozesses wurden mehrere Screeningprojekte an den R{\"o}ntgenkristallstrukturen 3E9S und 3MJ5 durchgef{\"u}hrt. Von 24 kommerziell erworbenen Screening-Verbindungen riefen 7 eine St{\"o}rung des beim Enzymassay gemessenen Fluoreszenzsignals hervor (Quenching bzw. Eigenfluoreszenz). Letztlich konnte den beiden inhibitorisch aktiven Imidazolderivaten B6 und B9 je ein IC50-Wert von etwa 50 µM zugewiesen werden. Das Imidazolscaffold er{\"o}ffnet damit eine neue Substanzklasse zur Inhibition der SARS-CoV-PLpro. Im pr{\"a}parativ-chemischen Teil des SARS-Projekts wurden weitere Substanzklassen dargestellt, von denen die Inhibitoren vom Benzamid-Typ und Isoindolin-Typ eine Hemmung im einstelligen Mikromolaren Bereich (IC50) zeigten. Die Isoindolin-Derivate sind damit eine weitere, in dieser Arbeit entwickelte Leitstruktur zur Hemmung der SARS-CoV-PLpro. Bei der Suche nach einem Wirkstoff gegen HIV-1 wurde die neue Zielstruktur Elongin-C zur Inhibition durch niedermolekulare Liganden ausgew{\"a}hlt. Vier virtuelle Screeningprojekte f{\"u}hrten zur Bestellung von 27 Verbindungen. Die durchgef{\"u}hrten Untersuchungen lassen noch keine abschließende Beurteilung der Ergebnisse zu, und der bisherige Zellassay wird noch durch spezifischere Methoden zur Bestimmung einer Ligandbindung an Elongin-C erg{\"a}nzt werden. Falls es gelingt, einer der Verbindungen Elongin-C-blockierende Aktivit{\"a}t nachzuweisen, sind aufgrund des Eingriffs in einen zellul{\"a}ren Mechanismus neben der anti-HIV-Wirkung noch weitere pharmakologische Effekte denkbar, und das therapeutische Potenzial eines solchen Stoffs k{\"o}nnte in zuk{\"u}nftigen Experimenten erforscht werden.},
  subject      = {Proteaseinhibitor},
  language  = {de}
}
@article{WelkerKerstenMuelleretal.2021,
  author    = {Welker, Armin and Kersten, Christian and M{\"u}ller, Christin and Madhugiri, Ramakanth and Zimmer, Collin and M{\"u}ller, Patrick and Zimmermann, Robert and Hammerschmidt, Stefan and Maus, Hannah and Ziebuhr, John and Sotriffer, Christoph and Schirmeister, Tanja},
  title     = {Structure-Activity Relationships of Benzamides and Isoindolines Designed as SARS-CoV Protease Inhibitors Effective against SARS-CoV-2},
  series = {ChemMedChem},
  volume    = {16},
  journal   = {ChemMedChem},
  number    = {2},
  doi       = {10.1002/cmdc.202000548},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-225700},
  pages     = {340 -- 354},
  year      = {2021},
  abstract  = {Inhibition of coronavirus (CoV)-encoded papain-like cysteine proteases (PL\(^{pro}\)) represents an attractive strategy to treat infections by these important human pathogens. Herein we report on structure-activity relationships (SAR) of the noncovalent active-site directed inhibitor (R)-5-amino-2-methyl-N-(1-(naphthalen-1-yl)ethyl) benzamide (2 b), which is known to bind into the S3 and S4 pockets of the SARS-CoV PL\(^{pro}\). Moreover, we report the discovery of isoindolines as a new class of potent PL\(^{pro}\) inhibitors. The studies also provide a deeper understanding of the binding modes of this inhibitor class. Importantly, the inhibitors were also confirmed to inhibit SARS-CoV-2 replication in cell culture suggesting that, due to the high structural similarities of the target proteases, inhibitors identified against SARS-CoV PL\(^{pro}\) are valuable starting points for the development of new pan-coronaviral inhibitors.},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Werner2014,
  author    = {Werner, Katharina Julia},
  title     = {Adipose Tissue Engineering - In vitro Development of a subcutaneous fat layer and a vascularized adipose tissue construct utilizing extracellular matrix structures},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-104676},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2014},
  abstract  = {Each year millions of plastic and reconstructive procedures are performed to regenerate soft tissue defects after, for example, traumata, deep burns or tumor resections. Tissue engineered adipose tissue grafts are a promising alternative to autologous fat transfer or synthetic implants to meet this demand for adipose tissue. Strategies of tissue engineering, especially the use of cell carriers, provide an environment for better cell survival, an easier positioning and supplemented with the appropriate conditions a faster vascularization in vivo. To successfully engineer an adipose tissue substitute for clinical use, it is crucial to know the actual intended application. In some areas, like the upper and lower extremities, only a thin subcutaneous fat layer is needed and in others, large volumes of vascularized fat grafts are more desirable. The use and interplay of stem cells and selected scaffolds were investigated and provide now a basis for the generation of fitted and suitable substitutes in two different application areas. Complex injuries of the upper and lower extremities, in many cases, lead to excessive scarring. Due to severe damage to the subcutaneous fat layer, a common sequela is adhesion formation to mobile structures like tendons, nerves, and blood vessels resulting in restricted motion and disabling pain [Moor 1996, McHugh 1997]. In order to generate a subcutaneous fat layer to cushion scarred tissue after substantial burns or injuries, different collagen matrices were tested for clinical handling and the ability to support adipogenesis. When testing five different collagen matrices, PermacolTM and StratticeTM showed promising characteristics; additionally both possess the clinical approval. Under culture conditions, only PermacolTM, a cross-linked collagen matrix, exhibited an excellent long-term stability. Ranking nearly on the same level was StratticeTM, a non-cross-linked dermal scaffold; it only exhibited a slight shrinkage. All other scaffolds tested were severely compromised in stability under culture conditions. Engineering a subcutaneous fat layer, a construct would be desirable with a thin layer of emerging fat for cushioning on one side, and a non-seeded other side for cell migration and host integration. With PermacolTM and StratticeTM, it was possible to produce constructs with ASC (adipose derived stem cells) seeded on one side, which could be adipogenically differentiated. Additionally, the thickness of the cell layer could be varied. Thereby, it becomes possible to adjust the thickness of the construct to the surrounding tissue. In order to reduce the pre-implantation time ex vivo and the costs, the culture time was varied by testing different induction protocols. An adipogenic induction period of only four days was demonstrated to be sufficient to obtain a substantial adipogenic differentiation of the applied ASC. Thus, seeded with ASC, PermacolTM and StratticeTM are suitable scaffolds to engineer subcutaneous fat layers for reconstruction of the upper and lower extremities, as they support adipogenesis and are appropriately thin, and therefore would not compromise the cosmesis. For the engineering of large-volume adipose tissue, adequate vascularization still represents a major challenge. With the objective to engineer vascularized fat pads, it is important to consider the slow kinetics of revascularization in vivo. Therefore, a decellularized porcine jejunum with pre-existing vascular structures and pedicles to connect to the host vasculature or the circulation of a bioreactor system was used. In a first step, the ability of a small decellularized jejunal section was tested for cell adhesion and for supporting adipogenic differentiation of hASC mono-cultures. Cell adhesion and adipogenic maturation of ASC seeded on the jejunal material was verified through histological and molecular analysis. After the successful mono-culture, the goal was to establish a MVEC (microvascular endothelial cells) and ASC co-culture; suitable culture conditions had to be found, which support the viability of both cell types and do not interfere with the adipogenic differentiation. After the elimination of EGF (epidermal growth factor) from the co-culture medium, substantial adipogenic maturation was observed. In the next step, a large jejunal segment (length 8 cm), with its pre-existing vascular structures and arterial/venous pedicles, was connected to the supply system of a custom-made bioreactor. After successful reseeding the vascular structure with endothelial cells, the lumen was seeded with ASC which were then adipogenically induced. Histological and molecular examinations confirmed adipogenic maturation and the existence of seeded vessels within the engineered construct. Noteworthily, a co-localization of adipogenically differentiating ASC and endothelial cells in vascular networks could be observed. So, for the first time a vascularized fat construct was developed in vitro, based on the use of a decellularized porcine jejunum. As this engineered construct can be connected to a supply system or even to a patient vasculature, it is versatile in use, for example, as transplant in plastic and reconstruction surgery, as model in basic research or as an in vitro drug testing system. To summarize, in this work a promising substitute for subcutaneous fat layer reconstruction, in the upper and lower extremities, was developed, and the first, as far as reported, in vitro generated adipose tissue construct with integrated vascular networks was successfully engineered.},
  subject      = {Tissue Engineering},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Werner2015,
  author    = {Werner, Vera},
  title     = {Pharmaceutically relevant protein-protein interactions for controlled drug delivery},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-117409},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2015},
  abstract  = {Protein-protein interactions play a crucial role in the development of drug delivery devices for the increasingly important biologicals, including antibodies, growth factors and cytokines. The understanding thereof might offer opportunities for tailoring carriers or drug proteins specifically for this purpose and thereby allow controlled delivery to a chosen target. The possible applications range from trigger-dependent release to sustained drug delivery and possibly permanently present stimuli, depending on the anticipated mechanism. Silk fibroin (SF) is a biomaterial that is suitable as a carrier for protein drug delivery devices. It combines processability under mild conditions, good biocompatibility and stabilizing effects on incorporated proteins. As SF is naturally produced by spiders and silkworms, the understanding of this process and its major factors might offer a blueprint for formulation scientists, interested in working with this biopolymer. The natural process of silk spinning covers a fascinating versatility of aggregate states, ranging from colloidal solutions through hydrogels to solid systems. The transition among these states is controlled by a carefully orchestrated process in vivo. Major players within the natural process include the control of spatial pH throughout passage of the silk dope, the composition and type of ions, and fluid flow mechanics within the duct, respectively. The function of these input parameters on the spinning process is reviewed before detailing their impact on the design and manufacture of silk based drug delivery systems (DDS). Examples are reported including the control of hydrogel formation during storage or significant parameters controlling precipitation in the presence of appropriate salts, respectively. The review details the use of silk fibroin to develop liquid, semiliquid or solid DDS with a focus on the control of SF crystallization, particle formation, and drug-SF interaction for tailored drug load. Although we were able to show many examples for SF drug delivery applications and there are many publications about the loading of biologics to SF systems, the mechanism of interaction between both in solution was not yet extensively explored. This is why we made this the subject of our work, as it might allow for direct influence on pharmaceutical parameters, like aggregation and drug load. In order to understand the underlying mechanism for the interaction between SF and positively charged model proteins, we used isothermal titration calorimetry for thermodynamic characterization. This was supported by hydrophobicity analysis and by colloidal characterization methods including static light scattering, nanoparticle tracking analysis and zeta potential measurements. We studied the effects of three Hofmeister salts - NaCl (neutral), NaSCN (chaotropic) and Na2SO4 (cosmotropic) - and the pH on the interaction of SF with the model proteins in dependence of the ratio from one to another. The salts impacted the SF structure by stabilizing (cosmotropic) or destabilizing (chaotropic) the SF micelles, resulting in completely abolished (cosmotropic) or strongly enhanced (chaotropic) interaction. These effects were responsible for different levels of loading and coacervation when varying type of salt and its concentration. Additionally, NaCl and NaSCN were able to prolong the stability of aqueous SF solution during storage at 25°C in a preliminary study. Another approach to influence protein-protein interactions was followed by covalent modification. Interleukin-4 (IL-4) is a cytokine driving macrophages to M2 macrophages, which are known to provide anti-inflammatory effects. The possibility to regulate the polarization of macrophages to this state might be attractive for a variety of diseases, like atherosclerosis, in which macrophages are involved. As these cases demand a long-term treatment, this polarization was supposed to be maintained over time and we were planning to achieve this by keeping IL-4 permanently present in an immobilized way. In order to immobilize it, we genetically introduced an alkyne-carrying, artificial amino acid in the IL-4 sequence. This allowed access to a site-specific click reaction (Cu(I)-catalyzed Huisgen azide-alkyne cycloaddition) with an azide partner. This study was able to set the basis for the project by successful expression and purification of the IL-4 analogue and by proving the availability for the click reaction and maintained bioactivity. The other side of this project was the isolation of human monocytes and the polarization and characterization of human macrophages. The challenge here was that the majority of related research was based on murine macrophages which was not applicable to human cells and the successful work was so far limited to establishing the necessary methods. In conclusion, we were able to show two different methods that allow the influence of protein-protein interactions and thereby the possible tailoring of drug loading. Although the results were very promising for both systems, their applicability in the development of drug delivery devices needs to be shown by further studies.},
  subject      = {Protein-Protein-Wechselwirkung},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Werthmueller2024,
  author    = {Werthm{\"u}ller, Dominic Pascal},
  title     = {Relevance of bioaccessibility for the oral bioavailability of poorly water-soluble drugs},
  doi       = {10.25972/OPUS-29920},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-299200},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2024},
  abstract  = {Poor or variable oral bioavailability is of major concern regarding safety and efficacy for the treatment of patients with poorly water-soluble drugs (PWSDs). The problem statement of this work involves a pharmaceutical development perspective, the physicochemical basis of the absorption process and physiological / biopharmaceutical aspects. A methodology was developed aiming at closing the gap between drug liberation and dissolution on the one hand and the appearance of drug in the blood on the other. Considering what is out of control from a formulation development perspective, a clear differentiation between bioavailability and bioaccessibility was necessary. Focusing on the absorption process, bioaccessibility of a model compound, a poorly soluble but well permeable weak base, was characterized by means of flux across artificial biomimetic membranes. Such setups can be considered to reasonably mimic relevant oral absorption resistances in vitro in terms of diffusion through an unstirred water layer (UWL) and a lipidic barrier. Mechanistic understanding of the driving force for permeation was gained by differentiating drug species and subsequently linking them to the observed transfer rates using a bioaccessibility concept. The three key species that need to be differentiated are molecularly dissolved drug, drug associated in solution with other components (liquid reservoir) and undissolved drug (solid reservoir). An innovative approach to differentiate molecularly dissolved drug from the liquid reservoir using ultracentrifugation in combination with dynamic light scattering as control is presented. A guidance for rational formulation development of PWSDs is elaborated based on the employed model compound. It is structured into five guiding questions to help drug formulation scientists in selecting drug form, excipients and eventually the formulation principle. Overall, the relevance but also limitations of characterizing bioaccessibility were outlined with respect to practical application e.g. in early drug formulation development.},
  subject      = {Bioverf{\"u}gbarkeit},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Wickert2006,
  author    = {Wickert, Thomas},
  title     = {In vitro-Studien zur Biofunktionalit{\"a}t von Betanin und Indicaxanthin sowie von Extrakten aus der Kaktusfeige (Opuntia ficus indica)},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-19881},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2006},
  abstract  = {Im Fokus dieser Studien standen mit Indicaxanthin und Betanin die beiden wichtigsten Vertreter der Betalaine sowie Kaktusfeigen- (Opuntia ficus indica) Extrakt. Die Durchf{\"u}hrung der Studien erfolgte in folgenden Schritten: - Isolierung der Referenzsubstanzen Betanin und Indicaxanthin sowie Herstellung von Kaktusfeigen-Extrakt und daraus gewonnener Fraktionen, - Untersuchung der Cytotoxizit{\"a}t von Betanin, Indicaxanthin und Kaktusfeigen-Extrakt in humanen permanent Zell-Linien, - Beeinflussung der Apoptose und des Zellzyklus durch Betanin, Indicaxanthin und Kaktusfeigen-Extrakt in humanen permanent Zell-Linien, - Beeinflussung von Enzymen des Fremdstoffmetabolismus durch Betanin, Indica-xanthin und Kaktusfeigen-Extrakt in humanen permanent Zell-Linien. Die Gewinnung von Indicaxanthin (aus Kaktusfeigen), Betanin (aus Rote Beete-Konzentrat) sowie Kaktusfeigen-Extrakt erfolgte anhand literaturbekannter Methoden. Zur Bestimung der Cytotoxizit{\"a}t wurde untersucht, ob die Testsubstanzen die Proliferation von Caco2-, HT29- und HepG2-Zellen hemmen k{\"o}nnen. Als Ergebnis wurden EC50-Werte f{\"u}r die antiproliferative Wirkung von Betanin in Caco2-Zellen sowie f{\"u}r Kaktusfeigen-Extrakt in Caco2-, HT29- und HepG2-Zellen gefunden. Ein Einfluss der Testsubstanzen auf den Zellzyklus von Caco2- und HT29-Zellen wurde nicht beobachtet. Weiterhin induzierten die Testsubstanzen keine Apoptose in Caco2- oder HT29-Zellen. In den Studien zum Fremdstoffmetabolismus wurde beobachtet, dass vor allem Kaktusfeigen-Extrakt den Substratumsatz von Phase II-Enzyme wie UDP-Glucuronosyltransferase und Glutathion-S-Transferase steigern kann.},
  subject      = {Betalaine},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Widmer2015,
  author    = {Widmer, Toni},
  title     = {Lowering lattice forces in drug substance crystals to improve dissolution and solubility},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-126232},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2015},
  abstract  = {Lattice forces are based on the attraction between the single moieties of molecules. The strength of lattice forces has an impact on the solid state and related physical properties such as melting point, boiling point, vapor pressure solvation and solubility. For solvation to occur, energy is required to break the lattice forces attracting ions and molecules among themselves. The energy for breaking up the attraction between the molecules is gained from the energy released when ions or molecules of the lattice associate with molecules of the solvent. Solubility is therefore, directly linked to the energy which is required to break the lattice forces and the energy which is liberated by solvation of the molecules or ions. Based on this relation, the lattice forces in two acidic compounds and a neutral compound were subsequently lowered by different approaches with the intention to increase the solubility, supersaturation, and dissolution rate. The conversion to an ionic liquid and the embedding of the compound in a pH-sensitive matrix in an amorphous state were investigated with an acidic compound and its pro-drug. The tetrabutylphosphonium (TBPH) salt showed the most promising properties among the tested counter ions. It alters the properties of the compound from a highly crystalline physicochemical state to an amorphous readily soluble material showing supersaturation in a wider pH range and higher solubility than the sodium and potassium salts. A solid dispersion approach was developed in parallel. Solid dispersions with two different pH-sensitive polymers and different drug load were prepared by lyophilization to determine the miscibility of the compound and the polymer by differential scanning calorimetry (DSC). A miscibility of 50\% of the amorphous acid with the pH-sensitive Eudragit L100-55 matrix and a miscibility of 40\% with hydroxypropyl methylcellulose acetate succinate (HPMC-AS) was found. Both approaches, the TBPH salt and the solid dispersion based on the pH-sensitive Eudragit L100-55 were tested in vivo. The TBPH salt was dosed in a buffered solution to prevent precipitation in the acidic stomach pH. This resulted in BAV higher than the crystalline suspension but lower than the solid dispersion. There were no acute toxicology effects seen. Thus, TBPH was considered safe for further studies. The TBPH salts were very hygroscopic, sticky and prone to precipitation as free compound when exposed to low pH when simulating the passage through the stomach. Thus, the principle of the ionic liquid was combined with the principle of an amorphous solid dispersion. This mitigated the risk of precipitation of the TBPH salt during the passage of the stomach. Also delinquency upon open storage was improved by embedding the TBPH salt in a pH-sensitive polymer. Dissolution tests mimicking the pH gradient in the gastro intestinal tract confirmed the protective properties of the pH-sensitive polymer matrices against recrystallization at low stomach pH in vitro. Furthermore, supersaturation at pH ranges relevant in the intestines of preclinical species or humans was observed. The TBPH solid dispersion showed superior supersaturation behavior in vitro compared to the free acid in pH-sensitive matrix. However, equally increased bioavailability (BAV) was observed when the amorphous solid dispersion contained the free acid form or the TBPH salt. Absorption seemed to be so fast that the short in vitro supersaturation observed for the free from in pH-sensitive matrix was already sufficient for complete absorption within 15 - 30 minutes. This is in accordance with the short tmax of around 15 - 30 minutes after oral application of the low lattice force principles. The pharmacokinetic (PK) profile became the main focus of further optimization as the BAV was maximized already. Early maximal plasma concentration (tmax) went along with high maximal plasma concentration (Cmax) for the low lattice force principles. Central nervous system related side effects as consequence of the PK profile with such a high Cmax were likely to happen and therefore, the formulation principles were modified to maintain the doubled BAV and reduce the observed Cmax. Additionally, the compound showed a short half-life requiring a two times daily dose, which is suboptimal for a chronic treatment. The amorphous acid in pH-matrix showed a modified PK profile when dosed in a hydrogel but not in an oleo gel. Surprisingly, administration of the TBPH salt in pH-matrix suspended in oil showed a massive delay of the tmax to 8 hours and a reduction of Cmax by factor 2 - 3 with unchanged good BAV when administered as a suspension in oil without increased viscosity. TBPH salt solution with a high viscosity resulted in the same PK profile as when administered without increased viscosity. The animal model was changed from rat to dog. The dose was limited to 15 mg/dog since they reacted much more sensitively to the drug. BAV at this dose level was 100\% for the crystalline suspension already, thus the focus of this study was not increasing BAV but to achieve prolonged and/or delayed exposure using different formulation principles elaborated in rats before. An immediate release formulation of 3 mg was combined with a delayed/modified release principle containing 12 mg of the compound. An additional study arm was conducted with a remote controlled device programmed to deliver a first dose of 3 mg instantaneously after passing the stomach and a second dose of 12 mg when entering the caecum. The tmax remained short for all formulation principles and it seemed that delayed and modified release lead to BAV reduction. The modified PK profiles could not be translated to an oral dog model which endorsed the hypothesis of an absorption window; however, the in vitro results could be translated to a dog model for colonic absorption. A nanosuspension of the crystalline compound, the TBPH salt in pH-matrix and the TBPH salt of the pro-drug of the compound were administered rectally to determine colonic absorption. The nanosuspension showed exposure around the limit of quantification whereas the TBPH in pH-matrix showed 4\% BAV and the pro-drug as TBPH salt in pH-matrix resulted in 12\% BAV although the pro-drug is factor 3 less soluble. This was in line with the increased permeation of the pro-drug which was observed in the Caco2 experiments. The bioavailability was increased by using the low lattice force principles and validated the hypothesis for the acidic drug and its pro-drug in the colonic dog model. Chemical and physicochemical stability of the investigated solid dispersions was confirmed for at least 18 months at room temperature. Amorphous solid dispersions were investigated to lower lattice forces of a neutral molecule. Solid dispersions are well known from literature; however, they are not frequently used as principles for dosage forms due to limitations in physical stability and complex manufacturing processes. A viable formulation principle was developed for a neutral compound assuming that the stability of a solid dispersion with a drug load below the maximal miscibility will be better than one which exceeds the maximal miscibility. The dispersed and amorphous state of the neutral compound resulted in a higher energy level and chemical potential compared to a crystalline form implying that they are thermodynamically instable and sensitive to recrystallization. This was confirmed by the fast recrystallization of an amorphous solid dispersion made from HPMC with 50\% drug load which recrystallized within a few days. Solid dispersions with different drug loads in different polymers and in polymer mixtures were prepared by lyophilization. The miscibility of the compound and the polymer was determined by DSC as the miscibility is a surrogate for maximal stable drugload of the solid dispersion. HPMC was found to be miscible with 20\% compound confirming the instability of the 50\% HPMC solid dispersion observed earlier. Based on dosing needs, a miscibility/drug load of at least 30\% was mandatory because of the dosing requirements to dose less than 1500 mg of final formulation. This was considered as maximal swallowable volume for later clinical development. Thus, all systems with a miscibility higher or equal to 30\% drug in polymer were evaluated in an in vitro dissolution test and ranked in comparison with amorphous pure compound, crystalline compound and a 20\% drug load solid dispersion made from HPMC. The HPMC based solid dispersion which gave good exposure in previous in vivo experiments did not support the high drugload that was needed. Therefore, similar in vitro behavior of this solid dispersion should result in similar in vivo performance. The polyvinylpyrrolidone (PVP) based solid dispersions scored with high drug load and medium initial kinetic solubility. The Soluplus based solid dispersion offer lower drug load and slightly lower initial kinetic solubility, but showed an extended supersaturation. The 4 best performing systems were evaluated in rats. They resulted in a short Tmax of 15 minutes and BAV higher than 85\% indicating fast and complete absorption. The reference HPMC based solid dispersion with a drug load of 20\% showed 65\% BAV. This showed that higher drug loads were feasible and did not limit absorption in this animal model. Since the estimated human dose required a higher formulation density than obtained from lyophilization or spray drying, melt extrusion of the solid dispersion was considered to be the most adequate technology. The process temperature needed to be below 200 °C as this value represents the degradation temperature of the polymers. It was investigated by differential scanning calorimetry whether the compound can be mixed with the molten polymer. None of the polymers could dissolve the crystalline compound below the degradation point of the polymer. The temperature had to be increased to 260 °C until the compound was molten together to a monophasic system with polymer. This resulted in degradation of the polymers. Therefore, different plasticizers and small organic molecules with similar functional groups as the compound were investigated on their ability to reduce the melting point of the mixture of polymer and compound. Positive results were obtained with several small molecules. Based on a literature review, nicotinamide had the least concerning pharmaceutical activities and was chosen for further development. Solid dispersions with the same composition as the ones tested in rat were prepared with 9\% nicotinamide as softener. Extrusion without nicotinamide was not possible at 135 °C or at 170 °C whereas the addition of 9\% nicotinamide led to a homogenous extrudate when processed at 135 °C. The solid state of the extrudates was not molecularly dispersed but the compound was in a crystalline state. They could not reach the in vitro performance observed for the lyophilized solid dispersions with Soluplus or PVP derivatives. Nevertheless, the performances in the supersaturation assay were comparable to the HPMC based lyophilized solid dispersion. The Soluplus and PVP based crystalline extrudates were evaluated in a dog PK showing that the crystalline solid dispersion does not enable BAV higher than 90\% within 24 hours after application. In parallel, the hygroscopicity of the meltextrudates was investigated by DVS and the best performing system based on Kollidon VA64 was further optimized regarding the solid state after its extrusion. The minimal process temperature to obtain a fully amorphous solid dispersion was determined by hot stage X-ray powder diffraction analysis (XRPD) and confirmed by lab scale extrusion. Addition of 9\% nicotinamide lowered the process temperature from 220 °C (without nicotinamide) to 200 °C with nicotinamide. The minimal temperature for obtaining crystal free material was independent of the nicotinamide amount as soon as it exceeded 9\%. Lowering the process temperature with nicotinamide reduced the impurity levels from 3.5\% at 220 °C to 1.1\% at 200 °C. The fully amorphous extrudates performed now better in the in vitro supersaturation assay than the lyophilized amorphous HPMC solid dispersion and the crystalline extrudates which were extruded at 135 °C. The process was up-scaled to a pilot scale extruder with alternative screw designs increasing mechanical shear forces and mixing which enabled lower process temperatures. This resulted in a maximal process temperature of 195 °C when nicotinamide was present and 205 °C without nicotinamide. However, shorter process time and reduced process temperatures (compared to the lab scale equipment) resulted in impurity levels smaller than 0.5\% for both compositions and temperatures and made the nicotinamide obsolete. The amorphous extrudates from the pilot scale extruder performed better in vitro than the crystalline extrudates from the lab scale extruder and the lyophilized HPMC solid dispersion. A comparable PK profile of the HPMC solid dispersion and the amorphous melt extruded formulation principle was anticipated from these in vitro results. This was confirmed by the pharmacokinetic profile in dogs after oral administration of the final extruded solid dispersion formulation which was equivalent with the pharmacokinetic profile of the HPMC based solid dispersion formulation. The assumption that using a drug load below the miscibility prevents the solid dispersion from recrystallization was verified at least for a limited time by a stability test at elevated temperatures for 3 months showing no change in solid state. This indicates the opportunities of the low lattice forces approach, but also showed the importance of developing principles first assuring stable solid state, performance in vitro and in vivo, tailor them in a second step based on performance and combine them with technology such as melt extrusion as third step. If these steps are done in the context of clinical needs and quality it can rationalize the development of a solid dispersion and minimalize the formulation related risks regarding biopharmacy and stability.},
  subject      = {Arzneimittel},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Wienen2003,
  author    = {Wienen, Frank},
  title     = {Kapillarelektrophoretische Trennung und Quantifizierung von Aminoglykosiden und Clotrimazol},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-7796},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2003},
  abstract  = {Im Rahmen dieser Arbeit wurden kapillarelektrophoretische Methoden entwickelt, mit denen es m{\"o}glich ist, Gentamicinsulfat in Haupt- und Nebenkomponenten zu trennen. Ausgel{\"o}st wurden die Untersuchungen im Jahr 2000, da in den USA {\"u}ber 60 Patienten durch Gentamicin starben. Es wurde vermutet, dass dies auf Verunreinigungen in gewissen Chargen zur{\"u}ckzuf{\"u}hren ist. Gentamicin wird fermentativ aus Micromonospora purpurea gewonnen. Durch leichte Abweichungen im Herstellungsprozess k{\"o}nnen Produkte entstehen, die mit den bisher angewendeten Analysenmethoden nicht nachzuweisen sind. In der momentanen Arzneibuch-Monographie von Gentamicinsulfat wird zur Pr{\"u}fung der verwandten Substanzen eine HPLC-Methode beschrieben, die Gentamicin ohne Derivatisierung mit einem gepulsten amperometrischen Detektor detektiert. Vorteil dieser Methode ist, dass Gentamicin nicht derivatisiert werden muss. Der große Nachteil dieser Methode ist aber, dass die einzelnen Peaks sehr lange Migrationszeiten haben (bis {\"u}ber 10 Minuten) und somit Verunreinigungen {\"u}berdeckt werden k{\"o}nnen. Außerdem sind viele Bestandteile nicht von den Hauptkomponenten abgetrennt. Weiterhin ist diese Methode nicht sehr robust, da der Detektor sehr empfindlich ist. Eigene HPLC-Messungen an mehreren Gentamicin-Chargen zeigten die Probleme auf. Da Gentamicin kein chromophores System hat, kann es nicht mit einem UV/VIS-Detektor detektiert werden. Um dies dennoch zu erm{\"o}glichen, kann Gentamicin mit verschiedenen Reagenzien derivatisiert werden. In der vorliegenden Arbeit wurden alle Aminoglykoside mit ortho-Phthaldialdehyd und 2-Mercaptoessigs{\"a}ure derivatisiert. Somit war eine Detektion bei 330 nm bzw. 340 nm m{\"o}glich. Zur Trennung von Gentamicinsulfat wurde eine spezielle kapillarelektrophoretische Methode entwickelt. Die mizellare elektrokinetische Chromatographie (MEKC) ist nach Derivatisierung in der Lage, nahezu alle in der Monographie beschriebenen aber auch einige nicht aufgef{\"u}hrte Verunreinigungen zu trennen. Die Trennung erfolgt in einer Kieselgelkapillare mit einer Gesamtl{\"a}nge von 33.0 cm, einer effektiven L{\"a}nge von 24.5 cm und einem Innendurchmesser von 50 µm. Als Hintergrundelektrolyt wird ein Natriumtetraborat-Puffer verwendet (100 mM, pH 10.0), zu dem Desoxychols{\"a}ure-Natrium als mizellbildendes Reagenz in einer Konzentration von 20 mM und weiterhin beta-Cyclodextrin in einer Konzentration von 15 mM zugegeben wird. Die Proben werden hydrodynamisch bei 5000 Pa innerhalb 5 Sekunden auf der Anodenseite injiziert. Die Trennung erfolgt bei einer Kapillartemperatur von 25 °C und einer Trennspannung von +12 kV. Pikrins{\"a}ure wird als Interner Standard benutzt. Die Detektion erfolgt UV-spektroskopisch bei 340 nm. Die Hauptpeaks konnten durch „spiken" mit den Einzelkomponenten, die u.a. s{\"a}ulenchromatographisch gewonnen wurden, identifiziert werden. Die vier Hauptkomponenten Gentamicin-C1, C1a, C2 und C2a sind basisliniengetrennt ebenso wie Gentamicin-C2b, die Verunreinigungen Garamin, Desoxystreptamin und Sisomicin. Bei den Untersuchungen von {\"u}ber 40 Gentamicin-Chargen verschiedener Hersteller und H{\"a}ndler fielen sowohl deutliche Unterschiede bez{\"u}glich der einzelnen Gehalte der Hauptkomponenten auf, als auch verschiedene Grade der Verunreinigungen. Anhand der Menge der Verunreinigungen konnten die Chargen in verschiedene Gruppen eingeteilt werden. Die Verunreinigung Sisomicin kann als Leitsubstanz der Verunreinigungen bezeichnet werden, da bei allen st{\"a}rker verunreinigten Chargen Sisomicin in betr{\"a}chtlichen Mengen vorhanden ist. Unter den untersuchten Proben befanden sich auch die Proben, die in den USA die eingangs erw{\"a}hnten Todesf{\"a}lle verursacht haben. Diese Proben konnten der Gruppe der st{\"a}rker verunreinigten Gentamicin-Chargen eindeutig zugewiesen werden. Die Richtigkeit aller Messungen wurde durch 1H-NMR-Messungen best{\"a}tigt. Die Anwendbarkeit der entwickelten MEKC-Methode wurde auch an weiteren Aminoglykosiden untersucht. Die Methode ist ohne {\"A}nderung auf Sisomicin {\"u}bertragbar. Der Sisomicin-Peak ist deutlich abgetrennt vom OPA-Reagenzpeak. Selbst kleine Verunreinigungen der CRS-Substanz k{\"o}nnen mit dieser Methode erkannt werden. Netilmicin und Amikacin k{\"o}nnen nicht ohne {\"A}nderungen mit der Methode vermessen werden, da sie unter diesen Bedingungen mit dem OPA-Peak komigrieren. Eine Anhebung der Trennspannung von +12 kV auf +14 kV lassen die Peaks hervortreten. Eine Unterscheidung der beiden Substanzen ist im Elektropherogramm nicht m{\"o}glich, allerdings k{\"o}nnen sie durch 1H-NMR-spektroskopische Messungen identifiziert und unterschieden werden. Netilmicin wurde in vielen Gentamicin-Proben nachgewiesen. Bei Kanamycin liegen mit dieser Methode im Elektropherogramm sehr viele kleine Peaks sehr nahe beieinander. Durch Absenkung der Kapillartemperatur auf 20 °C k{\"o}nnen diese Peaks etwas besser getrennt werden...},
  subject      = {Aminoglykoside},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Wiest2015,
  author    = {Wiest, Johannes},
  title     = {Synthese und Charakterisierung neuer Ionischer Fl{\"u}ssigkeiten zur Verbesserung der Aufl{\"o}sungsrate und L{\"o}slichkeit eines schwer wasserl{\"o}slichen Wirkstoffes},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-121733},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2015},
  abstract  = {Ionische Fl{\"u}ssigkeiten (engl. Ionic Liquids = IL) sind organische Salze mit einem Schmelzpunkt von unter 100 °C und bieten einen interessanten Ansatz um die orale Bioverf{\"u}gbarkeit von schlecht wasserl{\"o}slichen Arzneistoffen zu verbessern. Aufgrund seiner schlechten Wasserl{\"o}slichkeit wurde aus dem Wirkstoff BGG492 der Novartis AG eine Ionische Fl{\"u}ssigkeit (IL) mit dem sterisch anspruchsvollen Gegenion Tetrabutylphosphonium hergestellt. Die IL ist ein amorpher, glasartiger Feststoff mit einem Schmelzpunkt von 57 °C. Die freie S{\"a}ure (FS), das Kaliumsalz (BGG-K+) und die IL (siehe Abb. 69) wurden in festem Zustand mittels polarisationsmikroskopischen Aufnahmen, R{\"o}ntgen-Pulverdiffraktometrie, R{\"o}ntgenkristallstrukturanalysen, Infrarot-Spektroskopie und Festk{\"o}rper-NMR-Spektroskopie untersucht. Der ionische Charakter der IL in festem Zustand konnte mittels Bandenverschiebung der deprotonierten Sulfonamidgruppe im IR-Spektrum best{\"a}tigt werden. In der R{\"o}ntgenkristallstrukturanalyse konnte gezeigt werden, dass sich die Molek{\"u}le der FS in Schichten anordneten, in denen jedes Molek{\"u}l mit vier Nachbarmolek{\"u}len {\"u}ber Wasserstoffbr{\"u}cken verbunden war. Das BGG-K+ kristallisierte als Monohydrat. In dieser Kristallstruktur bildeten die Kaliumkationen in der bc-Ebene mit den BGG-Anionen ober- und unterhalb Schichten. Im Gegensatz zu der FS waren keine intermolekularen Wasserstoffbr{\"u}cken zu beobachten. Die 15N-Festk{\"o}rper-NMR-Spektren des BGG-K+ und der IL zeigten die gleiche chemische Verschiebung f{\"u}r den unsubstituierten Stickstoffes N-1' der Pyrazolgruppe und belegten somit ebenfalls die ionische Struktur der IL im festen Zustand. Die amorphe Struktur der IL wurde mittels R{\"o}ntgen-Pulverdiffraktometrie und Polarisationsmikroskop best{\"a}tigt und eine fl{\"u}ssigkristalline Phase konnte ausgeschlossen werden. Die IL zeigte im Vergleich zu der FS eine 700-fach schnellere Aufl{\"o}sungsrate J und eine signifikante Verl{\"a}ngerung der Dauer der {\"U}bers{\"a}ttigung in w{\"a}ssriger L{\"o}sung. Der sprunghafte Anstieg der Kon-zentration in L{\"o}sung („spring") und die Dauer der {\"U}bers{\"a}ttigung („parachute") wurden mittels photometrischen und potentiometrischen Titrationen untersucht. Mit Hilfe der NMR-Spektroskopie konnte der Mechanismus der {\"U}bers{\"a}ttigung aufgekl{\"a}rt werden. Das sterisch anspruchsvolle Gegenion Tetrabutylphosphonium verhinderte die Protonierung der deprotonierten Sulfonamidgruppe von BGG. In L{\"o}sung kam es zur Bildung von Aggregaten („Cluster"), in die sich das Gegenion teilweise einlagerte. Nach der Protonierung und der Bildung von Kristallisationskeimen pr{\"a}zipitierte die ungeladenen FS und der metastabile Zustand der {\"U}bers{\"a}ttigung („parachute") brach zusammen. Um den Einfluss der Struktur des Gegenions auf die Aufl{\"o}sungsrate und die Dauer der {\"U}bers{\"a}ttigung zu untersuchen, wurden ca. 40 Phosphonium- und Ammonium-Kationen synthetisiert. Die Schmelzpunkte der Phosphonium- und Ammonium-Salze wurden mittels dynamischer Differenzkalorimetrie (DSC) ermittelt. F{\"u}r das Phosphonium-Salz P3332OH-Bromid konnte eine enantiotrope Umwandlung der Modifikationen mittels temperaturabh{\"a}ngiger XRPD-Messungen best{\"a}tigt werden. Die Zelltoxizit{\"a}ts-Untersuchungen der Phosphonium- und Ammonium-Salze an humanen Leberzellen (HepG2), Nierenzellen (HEK 293T) und murinen Makro-phagenzellen (J774.1) zeigten, dass mit h{\"o}herer Lipophilie die Zelltoxizit{\"a}t zunahm. Polare Kationen zeigten keine Zytotoxizit{\"a}t (IC50 > 1000 µM). Die Zelltoxizit{\"a}t der Ammonium-Salze war im direkten Vergleich mit den Phosphonium-Salzen etwas geringer. Die synthetisierten Phosphonium- und Ammonium-Salze, die als Chloride-, Bromide- und Iodide vorlagen, wurden durch Anionenaustausch in Hydroxide umgewandelt. Die Ionischen Fl{\"u}ssigkeiten wurden in einer S{\"a}ure-Base-Reaktion mit der freien S{\"a}ure des BGG-Molek{\"u}ls und den Hydroxiden hergestellt. Der ionische Charakter konnte mittels Bandenverschiebung der deprotonierten Sulfonamidgruppe im IR-Spektrum best{\"a}tigt werden. Die Substanzen waren amorph (XRPD) und die Glas{\"u}bergangstemperaturen (DSC) bewegten sich f{\"u}r die Mono-Kationen im Bereich zwischen 40 °C - 97 °C, f{\"u}r Dikationen 81 °C - 124 °C und f{\"u}r Trikationen 124 °C - 148 °C. Damit erf{\"u}llten einige Substanzen die Definition einer Ionischen Fl{\"u}ssigkeit nicht (Smp. < 100 °C) und wurden daher als Niedrig-Gitter-Enthalpie-Salze (low lattice enthalpy salt = LLES) bezeichnet. Die ILs und LLES zeigten signifikante Unterschiede in der Aufl{\"o}sungsrate J, der {\"U}bers{\"a}ttigungszeit und der Wasserdampfsorption. In dieser Arbeit konnte gezeigt werden, dass allein durch die Auswahl des Gegenions wichtige Parameter f{\"u}r die orale Bioverf{\"u}gbarkeit gesteuert werden k{\"o}nnen. Durch diesen Ansatz war es m{\"o}glich, aus dem sehr schlecht wasserl{\"o}slichen Arzneistoff BGG492 Ionische Fl{\"u}ssigkeiten bzw. LLES herzustellen, die sich drastisch schneller aufl{\"o}sten und teilweise {\"u}ber mehrere Stunden {\"u}bers{\"a}ttigte L{\"o}sungen bildeten. Insgesamt zeigte sich, dass durch eine Zunahme der Polarit{\"a}t des Gegenions eine gr{\"o}ßere Aufl{\"o}sungsrate J und eine geringere Zelltoxizit{\"a}t erzielt werden konnten. Jedoch verringerte sich dadurch die Dauer der {\"U}bers{\"a}ttigung in L{\"o}sung und erh{\"o}hte die Hygroskopizit{\"a}t der ILs und LLES.},
  subject      = {Bioverf{\"u}gbarkeit},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Will2009,
  author    = {Will, Heike},
  title     = {Vergleich der Indikationen des 'Kleinen Destillierbuches' des Chirurgen Hieronymus Brunschwig (Straßburg 1500) mit den nach derzeitigem wissenschaftlichem Erkenntnisstand belegten Indikationen},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-40035},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2009},
  abstract  = {Der ‚Liber de arte distillandi de simplicibus', genannt das ‚Kleine Destillierbuch' des Straßburger Chirurgen Hieronymus Brunschwig (ca. 1450 bis 1512/13) wurde im Jahr 1500 erstmals ver{\"o}ffentlicht. In der vorliegenden Untersuchung sollen die darin genannten humoralpathologischen medizinischen Indikationen der destillierten Pflanzenw{\"a}sser mit den nach derzeitigem wissenschaftlichem Erkenntnisstand belegten Indikationen verglichen werden und auf {\"U}bereinstimmungen und Abweichungen hin untersucht werden. Das ‚Kleine Destillierbuch' befasst sich mit der Destillation von Arzneimitteln vorwiegend pflanzlicher Herkunft und den medizinischen Anwendungsbereichen dieser Destillate. Das erfolgreiche Werk, das in schriftlicher Form die damalige g{\"a}ngige Praxis der Medizinkundigen in Straßburg fixiert, entwickelte sich zum heilkundlichen Volksbuch des 16. Jahrhunderts, galt aber auch bei Berufs-Destillierern als wichtiges Technik-Lehrbuch f{\"u}r Destillationsverfahren. Daneben waren Brunschwigs Pflanzenbeobachtungen im ‚Kleinen Destillierbuch' eine wertvolle Grundlage f{\"u}r die {\"a}ltere deutsche Botanik. F{\"u}r die Untersuchung wurden Druckausgaben aus den Jahren 1528 und 1610 verwendet. In einem ersten Schritt wurde durch Kl{\"a}rung heute ungebr{\"a}uchlicher Begriffe der fr{\"u}hneuzeitliche Text erschlossen. Im zweiten Schritt wurden die Zutaten identifiziert, die Brunschwig zur Destillation der 269 pflanzlichen und 36 nicht-pflanzlichen, meist tierischen gebrannten W{\"a}sser verwendet. Im dritten Schritt wurden alle Indikationen der Destillate, die Brunschwig in seinen Planzenmonographien nennt, gesammelt und verschiedenen K{\"o}rperregionen zugeordnet. Anschließend wurden den historischen Indikationsbezeichnungen heute gebr{\"a}uchliche Bezeichnungen gegen{\"u}bergestellt, um einen direkten Vergleich der Daten, die zwei grunds{\"a}tzlich verschiedenen Wissenschaftsystemen entspringen, zu erm{\"o}glichen. Im vierten Schritt wurden alle von Brunschwig genannten Anwendungsbereiche der einzelnen „W{\"a}sser"-Monographien jeweils in Tabellenform aufgenommen. Diesen historischen Anwendungsbereichen wurden heutige naturwissenschaftlich belegte Indikationen gegen{\"u}bergestellt. Hierf{\"u}r wurde v.a. auf W. Blaschek, S. Ebel, E. Hackenthal u. a., Hagers Handbuch der Drogen und Arzneistoffe, HagerROM 2004, Programmversion 5.1, Berlin, Heidelberg 2005 zur{\"u}ckgegriffen. Ein Vergleich der historischen mit den aktuellen Anwendungen erfolgte anhand abgestufter Kategorien (I, II, III, IV). F{\"u}r eine Interpretation der untersuchten Daten wurden diejenigen von Brunschwig verwendeten Pflanzen ausgew{\"a}hlt, die ein nach heutigem Wissensstand belegtes Anwendungsgebiet besitzen. Diese wurden zun{\"a}chst nach den f{\"u}r ihre Wirkung relevanten Inhaltsstoffen geordnet. Die {\"U}bereinstimmungen bzw. Abweichungen der Brunschwigschen Anwendungsgebiete von den heute definierten Anwendungsgebieten der untersuchten Pflanzen wurden diskutiert. Die relativen Trefferh{\"a}ufigkeiten wurden ermittelt. Sie liegen zwischen 33 \% und 100 \%, im Durchschnitt bei 65 \%. F{\"u}r eine weitere Diskussion wurden die gleichen Daten bez{\"u}glich der Destillat-Anwendung in den oben genannten K{\"o}rperregionen geordnet. Die relativen Trefferh{\"a}ufigkeiten liegen hier in einem Bereich zwischen 43 \% und 86 \%, im Durchschnitt bei 57 \%. Die vorliegende Untersuchung ist Teil eines gr{\"o}ßeren Forschungsvorhabens. In gleicher Weise sollen mehrere Kr{\"a}uterb{\"u}cher des Mittelalters bzw. der fr{\"u}hen Neuzeit untersucht und anschließend mittels eines statistischen Verfahrens einzeln und im Vergleich umfassend ausgewertet werden.},
  subject      = {Heilpflanzen},
  language  = {de}
}
@article{WillemsDettaBaldinietal.2024,
  author    = {Willems, Suzanne and Detta, Elena and Baldini, Lorenzo and Tietz, Deniz and Trabocchi, Andrea and Brunschweiger, Andreas},
  title     = {Diversifying DNA-tagged amines by isocyanide multicomponent reactions for DNA-encoded library synthesis},
  series = {ACS Omega},
  volume    = {9},
  journal   = {ACS Omega},
  number    = {7},
  issn      = {2470-1343},
  doi       = {10.1021/acsomega.3c07136},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-349809},
  pages     = {7719-7724},
  year      = {2024},
  abstract  = {In DNA-encoded library synthesis, amine-substituted building blocks are prevalent. We explored isocyanide multicomponent reactions to diversify DNA-tagged amines and reported the Ugi-azide reaction with high yields and a good substrate scope. In addition, the Ugi-aza-Wittig reaction and the Ugi-4-center-3-component reaction, which used bifunctional carboxylic acids to provide lactams, were explored. Five-, six-, and seven-membered lactams were synthesized from solid support-coupled DNA-tagged amines and bifunctional building blocks, providing access to structurally diverse scaffolds.},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Wistlich2019,
  author    = {Wistlich, Laura},
  title     = {NCO-sP(EO-stat-PO) as functional additive for biomaterials' development},
  doi       = {10.25972/OPUS-17836},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-178365},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2019},
  abstract  = {The aim of this thesis was the application of the functional prepolymer NCO-sP(EO-stat-PO) for the development of new biomaterials. First, the influence of the star-shaped polymers on the mechanical properties of biocements and bone adhesives was investigated. 3-armed star-shaped macromers were used as an additive for a mineral bone cement, and the influence on the mechanical properties was studied. Additionally, a previously developed bone adhesive was examined regarding cytocompatibility. The second topic was the examination of novel functionalization steps which were performed on the surface of electrospun fibers modified with NCO-sP(EO-stat-PO). This established method of functionalizing electrospun meshes was advanced regarding the modification with proteins which was then demonstrated in a biological application. Two different kinds of antibodies were immobilized on the fiber surface in a consecutive manner and the influence of these proteins on the cell behavior was investigated. The final topic involved the quantification of surface-bound peptide sequences. By functionalization of the peptides with the UV-reactive molecule 2-mercaptopyridine it was possible to quantify this compound via UV measurements by cleavage of disulfide bridges and indirectly draw conclusions about the number of immobilized peptides. In the field of mineral biocements and bone adhesives, NCO-sP(EO-stat-PO) was able to influence the setting behavior and mechanical performance of mineral bone cements based on calcium phosphate chemistry. The addition of NCO-sP(EO-stat-PO) resulted in a pseudo-ductile fracture behavior due to the formation of a hydrogel network in the cement, which was then mineralized by nanosized hydroxyapatite crystals following cement setting. Accordingly, a commercially available aluminum silicate cement from civil engineering could be modified. In addition, it could be shown that the use of NCO-sP(EO-stat-PO) is beneficial for adjusting specific material properties of bone adhesives. Here, the crosslinking behavior of the prepolymer in an aqueous medium was exploited to form an interpenetrating network (IPN) together with a photochemically curing poly(ethylene glycol) dimethacrylate (PEGDMA) matrix. This could be used for the development of a bone adhesive with an improved adhesion to bone in a wet environment. The developed bone adhesive was further investigated in terms of possible influences of the initiator systems. In addition, the material system was tested for cytocompatibility by using different cell lines. Moreover, the preparation of electrospun fiber meshes via solution electrospinning consisting of poly(lactide-co-glycolide) (PLGA) as a backbone polymer and NCO-sP(EO-stat-PO) as functional additive is an established method for the application of the meshes as a replacement of the native extracellular matrix (ECM). In general, these fibers reveal diameters in the nanometer range, are protein and cell repellent due to the hydrophilic properties of the prepolymer and show a specific biofunctionalization by immobilization of peptide sequences. Here, the isocyanate groups presented on the fiber surface after electrospinning were used to carry out various functionalization steps, while retaining the properties of protein and cell repellency. The modification of the electrospun fibers involved the immobilization of analogs or antagonists of tumor necrosis factor (TNF) and the indirect detection of these by interaction with a light-producing enzyme. Here, a multimodal modification of the fiber surface with RGD to mediate cell adhesion and two different antibodies could be achieved. After culturing the cell line HT1080, the pro- or anti-inflammatory response of cells could be detected by IL-8 specific ELISA measurements. Furthermore, the quantification of molecules on the surface of electrospun fibers was investigated. It was tested whether the detection by means of super-resolution microscopy would be possible. Therefore, experiments were performed with short amino acid sequences such as RGD for quantification by fluorescence microscopy. Based on earlier results, in which a UV-spectrometrically active molecule was used to detect the quantification of RGD, it was shown that short peptides can also be quantified in a small scale on flat functional substrates (2D) such as NCO-sP(EO-stat-PO) hydrogel coatings, and modified electrospun fibers produced from PLGA and NCO-sP(EO-stat-PO) (3D). In addition, a collagen sequence was used to prove that a successful quantification can be carried out as well for longer peptide chains. These studies have revealed that NCO-sP(EO-stat-PO) can serve as a functional additive for many applications and should be considered for further studies on the development of novel biomaterials. The rapid crosslinking reaction, the resulting hydrogel formation and the biocompatibility are to be mentioned as positive properties, which makes the prepolymer interesting for future applications.},
  subject      = {Sternpolymere},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Wittig2001,
  author    = {Wittig, J{\"o}rg},
  title     = {Bioverf{\"u}gbarkeit und Metabolismus von Flavonoiden},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-698},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2001},
  abstract  = {Ziel der vorliegenden Arbeit war die Entwicklung, Optimierung und Validierung von phyto- und bioanalytischen Analysemethoden. Dabei wurden exemplarische Fragestellungen aus dem Themenkreis Phytotherapie bzw. Bioverf{\"u}gbarkeit und Metabolismus von einfachen und Polyphenolen bearbeitet. Quercetin und seine Derivate: Zur qualitativen Analyse der Flavonoide und -derivate in einem Trockenextraktgemisch aus Birkenbl{\"a}ttern, Goldrutenkraut und Orthosiphonbl{\"a}ttern wurde eine HPLC- UV/VIS Methode entwickelt. Nach oraler Applikation dieses Trockenextraktgemisches als orale Arzneiform wurde die systemische Verf{\"u}gbarkeit von Quercetin bzw. Quercetinglykosiden untersucht, welche f{\"u}r Quercetin bzw. -glykosiden 0 Prozent betrug (LOD ~ 25 pg Quercetin on column), da Quercetin als Phase-I- bzw. -II- Metabolite vorlag. Nach Hydrolyse der Phase-II-Konjugate wurden die h{\"o}chsten Quercetinspiegel (101±107 ng·mL-1) nach ca. 4 Stunden (tmax) gemessen. Der Zeitpunkt der h{\"o}chsten renalen Quercetinausscheidung lag im Intervall von 4?8 Stunden nach Verum-Gabe, wobei die {\"u}ber 24 Stunden ausgeschiedene Quercetinmenge 604±1037 µg·mL-1 betrug. Im Rahmen der studienbegleitenden bioanalytischen Methodenentwicklung wurde eine Extraktionsmethode f{\"u}r Plasma und Urin entwickelt und validiert. Durch Anwendung eines neuartigen Analyseverfahrens, der coulometrischen Array-Detektion, konnte eine HPLC-Methode entwickelt werden, die erstmals Quercetin und seine Metabolite simultan, selektiv und ausreichend sensitiv in biologischen Matrices detektieren konnte. Unter Verwendung des analytischen Verfahrens der HPLC-Tandemmassenspektrometrie konnten erstmals f{\"u}nf Quercetinglucuronide als die Hauptmetabolite des Quercetins identifiziert werden. Um weitere Erkenntnisse {\"u}ber den Metabolismus der systemisch verf{\"u}gbaren Quercetinglucuronide am Venenendothelgewebe zu gewinnen, wurde ein In-vitro-Modell unter Verwendung von HUVEC (human umbilical endothelial cells)- Monolayerkulturen entwickelt und orientierend validiert. Die Experimente zeigten, dass das Venenendothel Glucuronidaseaktivit{\"a}t aufweist und somit Quercetin in-situ am oder im Zielgewebe aus systemisch vorliegenden Glucuroniden freisetzen kann. Die frei vorliegenden Aglykone k{\"o}nnen dann in das Venenendothelgewebe aufgenommen werden. Das In-vitro-Modell gibt damit erstmals einen plausiblen Erkl{\"a}rungsansatz f{\"u}r die Wirksamkeit von Quercetinderivat-haltigen Pr{\"a}paraten in-vivo, z.B. beim varik{\"o}sen Symptomen-Komplex. Procyanidine in Weißdorn: Zur Gruppenbestimmung der Procyanide in Weißdornpr{\"a}paraten wurde ein Analysenprotokoll optimiert und validiert, welches den derzeit {\"u}blichen Protokollen bez{\"u}glich des Grades an Selektivit{\"a}t {\"u}berlegen ist. Weiterf{\"u}hrend wurde zur selektiven Analyse der mono- bis trimeren Procyanidine in Weißdornpr{\"a}paraten eine HPLC-Methode unter Adaption eines Nachs{\"a}ulenderivatisierungsverfahrens (NSD) entwickelt und validiert. Unter Kombination beider Verfahren konnte erstmals das Procyanidinspektrum in handels{\"u}blichen Weißdornpr{\"a}paraten durch Einbeziehung der mono- bis trimeren Procyanidine, n{\"a}her beschrieben, und marktf{\"u}hrende Weißdornpr{\"a}parate vergleichend analysiert werden. In Zusammenhang mit publizierten pharmakologischen Arbeiten mit teilweise identischen Extrakten, leisten die in dieser Arbeit erlangten Kenntnisse {\"u}ber Gehalt und Polymerisationsgrad der in den untersuchten Phytopharmaka enthaltenen Procyanidine einen Beitrag zum besseren Verst{\"a}ndnis der Wirkungen von Weißdorn-Zubereitungen insgesamt. Hydrochinon und seine Derivate: Die renale Verf{\"u}gbarkeit von Hydrochinon nach oraler Gabe einer fl{\"u}ssigen und einer festen B{\"a}rentraubenbl{\"a}tterextrakt-Zubereitung wurde anhand einer Probandenstudie gezeigt. Das mit dem B{\"a}rentraubenbl{\"a}tter-Trockenextrakt applizierte Arbutin (210 mg, \&\#8776; 771,3 µmol) wurde zu ca. 0,18 Prozent als freies Hydrochinon (\&\#8776; 1,38 ± 0,79 µmol) ausgeschieden. Der Zeitpunkt der maximalen Hydrochinon-Ausscheidung (0,3±0,1 µg) lag bei beiden Arzneiformen im 4-8 Stunden-Intervall nach Applikation. Zur Analyse des Hydrochinons bzw. seiner Konjugate in humanem Urin wurde eine Extraktionsmethode zur simultanen Extraktion entwickelt und f{\"u}r den Zielanalyten Hydrochinon validiert. Durch Anwendung der coulometrischen Array-Detektion, konnten in Probandenurin erstmals Substanz-Zeit-Kinetiken freien Hydrochinons detektiert werden. Die in der vorliegenden Arbeit erhobenen In-vivo-Daten erlauben damit eine Korrelation von einerseits In-vitro-Daten zur bakteriziden Aktivit{\"a}t von Hydrochinon und andererseits epidemiologischen Daten zur Wirksamkeit von B{\"a}rentraubenbl{\"a}tter-Zubereitungen. Damit konnte erstmals unter therapiekonformen Bedingungen das f{\"u}r B{\"a}rentraubenbl{\"a}tter postulierte Wirkprinzip - das Hydrochinon - in-vivo best{\"a}tigt werden.},
  subject      = {Flavonoidstoffwechsel},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Wohkittel2024,
  author    = {Wohkittel, Christopher Philipp},
  title     = {Untersuchung der Amphetamin- und Guanfacinkonzentrationen im Speichel als m{\"o}gliche alternative Matrix f{\"u}r Therapeutisches Drug Monitoring},
  doi       = {10.25972/OPUS-34963},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-349635},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2024},
  abstract  = {F{\"u}r Kinder und Jugendliche stellt die Blutentnahme im Rahmen des Therapeutischen Drug Monitorings (TDM) aufgrund der Invasivit{\"a}t h{\"a}ufig eine große physische sowie psychische Belastung dar. Diese Stresssituation kann durch Speichelsammlung aufgrund des nicht invasiven Prozederes vermieden und zus{\"a}tzlich der Material-, Personal- und Zeitaufwand im Vergleich zu einer Blutentnahme minimiert werden. Da die therapeutischen Referenzbereiche in der AGNP Konsensus-Leitlinie zum TDM von Psychopharmaka nur f{\"u}r Serum und Plasma validiert sind, sind vergleichende Untersuchungen von alternativen Matrizes mit Serum oder Plasma sowie eine klinische Validierung essenziell f{\"u}r die Implementierung in die klinische Praxis. Die Zielsetzung dieser Arbeit war es daher, den Zusammenhang zwischen Speichel- und Serumkonzentrationen von Amphetamin und Guanfacin zu untersuchen, um zuk{\"u}nftig das Prozedere der Probenahme f{\"u}r TDM bei Kinder und Jugendliche unter ADHS-Pharmakotherapie durch ein nicht invasives Verfahren zu erleichtern. Zur quantitativen Bestimmung wurden zwei unterschiedliche Methoden aus der Literatur weiterentwickelt. So war es m{\"o}glich, aus Speichel- und Serumproben Amphetamin mittels HPLC-FL Analytik sowie Guanfacin mittels LC-MS/MS Analytik zu quantifizieren. Die chromatographischen Methoden wurden in Anlehnung an die Richtlinien der Gesellschaft f{\"u}r toxikologische und forensische Chemie (GTFCh) erfolgreich validiert. Zur Untersuchung des Zusammenhangs zwischen Speichel- und Serumkonzentrationen von Amphetamin und Guanfacin bei Kinder und Jugendlichen wurde eine klinische Studie in der Klinik und Poliklinik f{\"u}r Kinder- und Jugendpsychiatrie, Psychosomatik und Psychotherapie des Universit{\"a}tsklinikum W{\"u}rzburgs initiiert. Von 34 Probanden, die mit Lisdexamphetamin und/oder Guanfacin behandelt wurden, konnte jeweils eine korrespondierende Speichel- und Serumprobe gewonnen und quantifiziert werden. F{\"u}r Amphetamin wurde belegt, dass der Speichel-pH-Wert einen erheblichen Einfluss auf die Wirkstoffverteilung, den Quotienten aus Speichel- und Serumkonzentration, hat (ρ = -0,712; P < 0,001). Dadurch konnte erstmalig unter Ber{\"u}cksichtigung des Speichel-pH-Wertes eine Berechnung der theoretischen Serumkonzentration aus der Speichelkonzentration durchgef{\"u}hrt werden. Es wurde zwar gezeigt, dass sich sowohl der Mittelwert der Differenzen durch die Berechnung theoretischen Serumkonzentration von -343 auf 12 ng/mL als auch die Anzahl der Messwert innerhalb des Akzeptanzintervalls von 20 \% verbessern, jedoch war auch nach der Umrechnung die Differenz der Messwerte zu groß, sodass eine klinische Validierung f{\"u}r Amphetamin nicht m{\"o}glich war. In dieser Studie wurde auch erstmals Guanfacin im Speichel nachgewiesen und quantifiziert, die Konzentrationen lagen zwischen 0,45 und 5,55 ng/mL und waren im Mittel dreifach niedriger als im Serum (2,36 ng/mL vs. 7,47 ng/mL; t (8) = 5,94; P < 0,001).   Die Speichelguanfacinkonzentration wies einen starken Zusammenhang mit der korrespondierenden Serumkonzentration auf (r = 0,758; P = 0,018). Obwohl ein nicht signifikanter Trend f{\"u}r den Einfluss des Speichel-pH-Wertes auf den Quotienten aus Speichel- und Serumkonzentration zu erkennen war, scheint dieser weniger stark ausgepr{\"a}gt zu sein als bei Amphetamin und anderen basischen Arzneistoffen (r = -0,574; P = 0,106). Mit der vorliegenden Arbeit konnte zum einen gezeigt werden, dass sich die Speichelbestimmung von Amphetamin nur zum qualitativen Nachweis f{\"u}r TDM eignet. Zum anderen konnte gezeigt werden, dass der Speichel-pH-Wert einen geringeren Einfluss auf die Speichelkonzentration von Guanfacin zu haben scheint, als es bei Amphetamin der Fall ist, und sich Guanfacin somit potenziell f{\"u}r TDM in Speichel eignet. Zuk{\"u}nftig k{\"o}nnten Speichelproben zur Kontrolle der Adh{\"a}renz sowohl von Amphetamin als auch von Guanfacin verwendet werden und die Probenahme f{\"u}r die Patienten vereinfachen.},
  subject      = {Pharmakotherapie},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Wohlfart2022,
  author    = {Wohlfart, Jonas},
  title     = {Analysis of Drug Impurities by Means of Chromatographic Methods: Targeted and Untargeted Approaches},
  doi       = {10.25972/OPUS-27387},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-273878},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2022},
  abstract  = {The presented works aimed on the analysis of new impurities in APIs and medicinal products. Different subtypes of LC were coupled to suitable detection methods, i.e. UV and various MS techniques, depending on the chemical natures of the analytes and the analytical task. Unexpected impurities in medicinal products and APIs caused several scandals in the past, concomitant with fatalities or severe side effects in human and veterinary patients. The detection of nitrosamines in sartans led to the discovery of nitrosamines in various other drugs, of which the antibiotic rifampicin was analyzed in this work. An examination of the synthesis of rifampicin revealed a high potential for the formation of 4-methyl-1-nitrosopiperazine (MeNP). An LC-MS/HRMS method suitable for the quantification of MeNP was applied in the analysis of drugs collected from Brazil, Comoros, India, Nepal, and Tanzania, where a single dose of rifampicin is used in the post-exposure prophylaxis of leprosy. All batches were contaminated with MeNP, ranging from 0.7-5.1 ppm. However, application of rifampicin containing up to 5 ppm MeNP was recommended by the regulatory authorities for the post-exposure prophylaxis of leprosy. In the 1990s the aminoglycoside antibiotic gentamicin attracted attention after causing fatalities in the USA, but the causative agent was never identified unequivocally. The related substance sisomicin was recognized as a lead impurity by the Holzgrabe lab at the University of W{\"u}rzburg: sisomicin was accompanied by a variety of other impurities and batches containing sisomicin had caused the fatalities. In 2016, anaphylactic reactions were reported after application of gentamicin. A contamination of the medicinal products with histamine, an impurity of the raw material fish peptone used upon the production, could be identified as the cause of the adverse effects. Batches of gentamicin sulfate, which had been stored at the University of W{\"u}rzburg since the earlier investigations, were analyzed regarding their contamination with histamine to determine whether the biogenic amine was responsible for the 1990s fatalities as well. Furthermore, a correlation with the lead impurity sisomicin was checked. Histamine could be detected in all analyzed batches, but at a lower level than in the batches responsible for the anaphylactic reactions. Moreover, there is no correlation of histamine with the lead impurity sisomicin. Hence, the causative agent for the 1990s fatalities was not histamine and remains unknown. Another source of impurities is the reaction of APIs with excipients, e.g. the esterification of naproxen with PEG 600 in soft gel capsules. The influence of the formulation's composition on this reaction was investigated by means of LC-UV. Therefore, the impurity naproxen-PEG-ester (NPEG) was synthesized and used for the development of a method suitable for the analysis of soft gel capsule formulations. Different formulations were stressed for 7 d at 60 °C and the relative amount of NPEG was determined. The formation of NPEG was influenced by the concentrations of water and lactic acid, the pH, and the drug load of the formulation, which can easily be explained by the chemistry behind esterification reactions. Keeping in mind the huge variety of sources of impurities, it might be impossible to predict all potential impurities of a drug substance/product. Targeted and untargeted approaches were combined in the impurity profiling of bisoprolol fumarate. Eight versions of an LC-HRMS method were developed to enable the detection of a maximum number of impurities: an acidic and a basic buffered LC was coupled to MS detection applying ESI and APCI, both in positive in negative mode. MS and MS/MS data were acquired simultaneously by information dependent acquisition. In the targeted approach, potential impurities were derived from a reaction matrix based on the synthesis route of the API, while the untargeted part was based on general unknown comparative screening to identify additional signals. 18 and 17 impurities were detected in the targeted and the untargeted approach, respectively. The molecular formulae were assessed based on the exact mass and the isotope pattern. Theoretical fragment spectra generated by in silico fragmentation were matched with experimental data to estimate the plausibility of proposed/elucidated structures. Moreover, the detected impurities were quantified with respect to an internal standard.},
  subject      = {LC-MS},
  language  = {en}
}
@article{WohlfartHolzgrabe2021,
  author    = {Wohlfart, Jonas and Holzgrabe, Ulrike},
  title     = {Analysis of histamine and sisomicin in gentamicin: search for the causative agents of adverse effects},
  series = {Archiv der Pharmazie},
  volume    = {354},
  journal   = {Archiv der Pharmazie},
  number    = {12},
  doi       = {10.1002/ardp.202100260},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-256596},
  year      = {2021},
  abstract  = {In 1998, the aminoglycoside antibiotic gentamicin sulfate caused several cases of deaths in the United States, after the switch from twice- to once-daily application. Endotoxins were discussed as the cause for the adverse effects and sisomicin was identified as the lead impurity; batches containing sisomicin were contaminated with more impurities and were responsible for the fatalities. In 2016, anaphylactic reactions in horses, and later in humans with one fatality, were observed after application of gentamicin sulfate contaminated with histamine. To determine whether histamine was responsible for the 1990s death cases as well, histamine was quantified by means of liquid chromatography-tandem mass spectrometry (LC-MS/MS) in 30 samples of gentamicin sulfate analyzed in previous studies. Furthermore, a relative quantification of sisomicin was performed to check for a correlation between histamine and the lead impurity. A maximum amount of 11.52 ppm histamine was detected, which is below the limit for anaphylactic reactions of 16 ppm, and no correlation of the two impurities was observed. However, the European Medicines Agency recommends a stricter limit with regard to the maximum single dose of gentamicin sulfate to reach a greater gap between the maximum histamine exposition of 4.3 µg and the quantity known to cause hypotension of 7 µg. The low amounts of histamine and the fact that there is no connection with the contamination with sisomicin showed that histamine was not the cause for the death cases in the United States in 1998, and endotoxins remain the most probable explanation.},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Wu2019,
  author    = {Wu, Fang},
  title     = {Adding new functions to insulin-like growth factor-I (IGF-I) via genetic codon expansion},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-175330},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2019},
  abstract  = {Insulin-like growth factor-I (IGF-I) is a 70-amino acid polypeptide with a molecular weight of approximately 7.6 kDa acting as an anabolic effector. It is essential for tissue growth and remodeling. Clinically, it is used for the treatment of growth disorders and has been proposed for various other applications including musculoskeletal diseases. Unlike insulin, IGF-I is complexed to at least six high-affinity binding proteins (IGFBPs) exerting homeostatic effects by modulating IGF-I availability to its receptor (IGF-IR) on most cells in the body as well as changing the distribution of the growth factor within the organism.1-3 Short half-lived IGF-I have been the driving forces for the design of localized IGF-I depot systems or protein modification with enhanced pharmacokinetic properties. In this thesis, we endeavor to present a versatile biologic into which galenical properties were engineered through chemical synthesis, e.g., by site-specific coupling of biomaterials or complex composites to IGF-I. For that, we redesigned the therapeutic via genetic codon expansion resulting in an alkyne introduced IGF-I, thereby becoming a substrate for biorthogonal click chemistries yielding a site-specific decoration. In this approach, an orthogonal pyrrolysine tRNA synthetase (PylRS)/tRNAPyl CUA pair was employed to direct the co-translational incorporation of an unnatural amino acid—¬propargyl-L-lysine (plk)—bearing a clickable alkyne functional handle into IGF-I in response to the amber stop codon (UAG) introduced into the defined position in the gene of interest. We summarized the systematic optimization of upstream and downstream process alike with the ultimate goal to increase the yield of plk modified IGF-I therapeutic, from the construction of gene fusions resulting in (i) Trx-plk-IGF-I fusion variants, (ii) naturally occurring pro-IGF-I protein (IGF-I + Ea peptide) (plk-IGF-I Ea), over the subsequent bacterial cultivation and protein extraction to the final chromatographic purification. The opportunities and hurdles of all of the above strategies were discussed. Evidence was provided that the wild-type IGF-I yields were pure by exploiting the advantages of the pHisTrx expression vector system in concert with a thrombin enzyme with its highly specific proteolytic digestion site and multiple-chromatography steps. The alkyne functionality was successfully introduced into IGF-I by amber codon suppression. The proper folding of plk-IGF-I Ea was assessed by WST-1 proliferation assay and the detection of phosphorylated AKT in MG-63 cell lysate. The purity of plk-IGF-I Ea was monitored with RP-HPLC and SDS-PAGE analysis. This work also showed site-specific coupling an alkyne in plk-IGF-I Ea by copper (I)-catalyzed azide-alkyne cycloaddition (CuAAC) with potent activities in vitro. The site-specific immobilization of plk-IGF-I Ea to the model carrier (i.e., agarose beads) resulted in enhanced cell proliferation and adhesion surrounding the IGF-I-presenting particles. Cell proliferation and differentiation were enhanced in the accessibility of IGF-I decorated beads, reflecting the multivalence on cellular performance. Next, we aimed at effectively showing the disease environment by co-delivery of fibroblast growth factor 2 (FGF2) and IGF-I, deploying localized matrix metalloproteinases (MMPs) upregulation as a surrogate marker driving the response of the drug delivery system. For this purpose, we genetically engineered FGF2 variant containing an (S)-2-amino-6-(((2-azidoethoxy)carbonyl)amino)hexanoic acid incorporated at its N-terminus, followed by an MMPs-cleavable linker (PCL) and FGF2 sequence, thereby allowing site-directed, specific decoration of the resultant azide-PCL-FGF2 with the previously mentioned plk-IGF-I Ea to generate defined protein-protein conjugates with a PCL in between. The click reaction between plk-IGF-I Ea and azide-PCL-FGF2 was systematically optimized to increase the yield of IGF-FGF conjugates, including reaction temperature, incubation duration, the addition of anionic detergent, and different ratios of the participating biopharmaceutics. The challenge here was that CuAAC reaction components or conditions might oxidize free cysteines of azide-PCL-FGF2 and future work needs to present the extent of activity retention after conjugation. Furthermore, our study provides potential options for dual-labeling of IGF-I either by the introduction of unnatural amino acids within two distinct positions of the protein of interest for parallel "double-click" labeling of the resultant plk-IGF-I Ea-plk or by using a combination of enzymatic-catalyzed and CuAAC bioorthogonal coupling strategies for sequentially dual-labeling of plk-IGF-I Ea. In conclusion, genetic code expansion in combination with click-chemistry provides the fundament for novel IGF-I analogs allowing unprecedented site specificity for decoration. Considerable progress towards IGF-I based therapies with enhanced pharmacological properties was made by demonstrating the feasibility of the expression of plk incorporated IGF-I using E. coli and retained activity of unconjugated and conjugated IGF-I variant. Dual-labeling of IGF-I provides further insights into the functional requirements of IGF-I. Still, further investigation warrants to develop precise IGF-I therapy through unmatched temporal and spatial regulation of the pleiotropic IGF-I.},
  subject      = {Insulin-like Growth Factor I},
  language  = {en}
}
@article{WunderPempCeciletal.2022,
  author    = {Wunder, Juliane and Pemp, Daniela and Cecil, Alexander and Mahdiani, Maryam and Hauptstein, Ren{\´e} and Schmalbach, Katja and Geppert, Leo N. and Ickstadt, Katja and Esch, Harald L. and Dankekar, Thomas and Lehmann, Leane},
  title     = {Influence of breast cancer risk factors on proliferation and DNA damage in human breast glandular tissues: role of intracellular estrogen levels, oxidative stress and estrogen biotransformation},
  series = {Archives of Toxicology},
  volume    = {96},
  journal   = {Archives of Toxicology},
  number    = {2},
  issn      = {1432-0738},
  doi       = {10.1007/s00204-021-03198-7},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-265343},
  pages     = {673-687},
  year      = {2022},
  abstract  = {Breast cancer etiology is associated with both proliferation and DNA damage induced by estrogens. Breast cancer risk factors (BCRF) such as body mass index (BMI), smoking, and intake of estrogen-active drugs were recently shown to influence intratissue estrogen levels. Thus, the aim of the present study was to investigate the influence of BCRF on estrogen-induced proliferation and DNA damage in 41 well-characterized breast glandular tissues derived from women without breast cancer. Influence of intramammary estrogen levels and BCRF on estrogen receptor (ESR) activation, ESR-related proliferation (indicated by levels of marker transcripts), oxidative stress (indicated by levels of GCLC transcript and oxidative derivatives of cholesterol), and levels of transcripts encoding enzymes involved in estrogen biotransformation was identified by multiple linear regression models. Metabolic fluxes to adducts of estrogens with DNA (E-DNA) were assessed by a metabolic network model (MNM) which was validated by comparison of calculated fluxes with data on methoxylated and glucuronidated estrogens determined by GC- and UHPLC-MS/MS. Intratissue estrogen levels significantly influenced ESR activation and fluxes to E-DNA within the MNM. Likewise, all BCRF directly and/or indirectly influenced ESR activation, proliferation, and key flux constraints influencing E-DNA (i.e., levels of estrogens, CYP1B1, SULT1A1, SULT1A2, and GSTP1). However, no unambiguous total effect of BCRF on proliferation became apparent. Furthermore, BMI was the only BCRF to indeed influence fluxes to E-DNA (via congruent adverse influence on levels of estrogens, CYP1B1 and SULT1A2).},
  language  = {en}
}
@article{ZhangVanCrombruggenHoltappelsetal.2014,
  author    = {Zhang, Nan and Van Crombruggen, Koen and Holtappels, Gabriele and Lan, Feng and Katotomichelakis, Michail and Zhang, Luo and H{\"o}gger, Petra and Bachert, Claus},
  title     = {Suppression of Cytokine Release by Fluticasone Furoate vs. Mometasone Furoate in Human Nasal Tissue Ex-Vivo},
  series = {PLOS ONE},
  volume    = {9},
  journal   = {PLOS ONE},
  number    = {4},
  doi       = {10.1371/journal.pone.0093754},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-116779},
  pages     = {e93754},
  year      = {2014},
  abstract  = {Background: Topical glucocorticosteroids are the first line therapy for airway inflammation. Modern compounds with higher efficacy have been developed, but head-to-head comparison studies are sparse. Objective: To compare the activity of two intranasal glucocorticoids, fluticasone furoate (FF) and mometasone furoate (MF) with respect to the inhibition of T helper (Th)1, Th2 and Th17 cytokine release in airway mucosa. Methods: We used an ex-vivo human nasal mucosal tissue model and employed pre-and post-Staphylococcus aureus enterotoxin B (SEB)-challenge incubations with various time intervals and drug concentrations to mimic typical clinical situations of preventive or therapeutic use. Results: At a fixed concentration of 10(-10) M, FF had significantly higher suppressive effects on interferon (IFN)-gamma,interleukin (IL)-2 and IL-17 release, but not IL-5 or tumor necrosis factor (TNF)-alpha, vs. MF. While the maximal suppressive activity was maintained when FF was added before or after tissue stimulation, the cytokine suppression capacity of MF appeared to be compromised when SEB-induced cell activation preceded the addition of the drug. In a pre-challenge incubation setting with removal of excess drug concentrations, MF approached inhibition of IL-5 and TNF-alpha after 6 and 24 hours while FF maximally blocked the release of these cytokines right after pre-incubation. Furthermore, FF suppressed a wider range of T helper cytokines compared to MF. Conclusion: The study demonstrates the potential of our human mucosal model and shows marked differences in the ability to suppress the release of various cytokines in pre-and post-challenge settings between FF and MF mimicking typical clinical situations of preventive or therapeutic use.},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Zilian2014,
  author    = {Zilian, David},
  title     = {Neuartige, empirische Scoring-Modelle f{\"u}r Protein-Ligand-Komplexe und computergest{\"u}tzte Entwicklung von Hsp70-Inhibitoren},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-105055},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2014},
  abstract  = {Techniken des computergest{\"u}tzten Wirkstoffdesigns spielen eine wichtige Rolle bei der Entwicklung neuer Wirkstoffe. Die vorliegende Arbeit befasst sich sowohl mit der Entwicklung als auch mit der praktischen Anwendung von Methoden des strukturbasierten Wirkstoffdesigns. Die Arbeit glieder sich daher in zwei Teile. Der erste Teil besch{\"a}ftigt sich mit der Entwicklung von empirischen Scoring-Funktionen, die eine Schl{\"u}sselrolle im strukturbasierten computergest{\"u}tzen Wirkstoffdesign einnehmen. Grundlage dieser Arbeiten sind die empirischen Deskriptoren und Scoring-Funktionen aus dem SFCscore-Programmpaket. Dabei wurde zun{\"a}chst untersucht, wie sich die Zusammensetzung der Trainingsdaten auf die Vorhersagen von empirischen Scoring-Funktionen auswirkt. Durch die gezielte Zusammenstellung eines neuen Trainingsdatensatzes wurde versucht, die Spannweite der Vorhersagen zu vergr{\"o}ßern, um so vor allem eine bessere Erkennung von hoch- und niedrig-affinen Komplexen zu erreichen. Die resultierende Funktion erzielte vor allem im niedrig-affinen Bereich verbesserte Vorhersagen. Der zweite Themenkomplex besch{\"a}ftigt sich ebenfalls mit der verbesserten Separierung von aktiven und inaktiven Verbindungen. Durch den Einsatz der Machine Learning-Methode RandomForest wurden dazu Klassifizierungsmodelle abgeleitet, die im Unterschied zu den klassischen Scoring-Funktionen keinen genauen Score liefern, sondern die Verbindungen nach ihrer potentiellen Aktivit{\"a}t klassifizieren. Am Beispiel des mykobakteriellen Enzyms InhA konnte gezeigt werden, dass derartige Modelle den klassischen Scoring-Funktionen im Bezug auf die Erkennung von aktiven Verbindungen deutlich {\"u}berlegen sind. Der RandomForest-Algorithmus wurde im n{\"a}chsten Schritt auch verwendet, um eine neue Scoring-Funktion zur Vorhersage von Bindungsaffinit{\"a}ten abzuleiten. Diese Funktion wurde unter dem Namen SFCscoreRF in das SFCscore-Programmpaket implementiert. Die Funktion unterschiedet sich in einigen wesentlichen Punkten von den urspr{\"u}nglichen SFCscore-Funktionen. Zum einen handelt es sich beim RF-Algorithmus um eine nicht-lineare Methode, die im Unterschied zu den klassischen Methoden, die zur Ableitung von Scoring-Funktionen eingesetzt werden, nicht von der Additivit{\"a}t der einzelnen Deskriptoren ausgeht. Der Algorithmus erlaubt außerdem die Verwendung aller verf{\"u}gbaren SFCscore-Deskriptoren, was eine deutlich umfassendere Repr{\"a}sentation von Protein-Ligand-Komplexen als Grundlage des Scorings erm{\"o}glicht. F{\"u}r die Ableitung von SFCscoreRF wurden insgesamt 1005 Komplexe im Trainingsdatensatz verwendet. Dieser Datensatz ist somit einer der gr{\"o}ßten, die bisher f{\"u}r die Ableitung einer empirischen Scoring-Funktion verwendet wurden. Die Evaluierung gegen zwei Benchmark-Datens{\"a}tze ergab deutlich bessere Vorhersagen von SFCscoreRF im Vergleich zu den urspr{\"u}nglichen SFCscore-Funktionen. Auch im internationalen Vergleich mit anderen Scoring-Funktion konnten f{\"u}r beide Datens{\"a}tze Spitzenwerte erreicht werden. Weitere ausgiebige Testungen im Rahmen einer Leave-Cluster-Out-Validierung und die Teilnahme am CSAR 2012 Benchmark Exercise ergaben, dass auch SFCscoreRF Performanceschwankungen bei der Anwendung an proteinspezifischen Datens{\"a}tzen zeigt - ein Ph{\"a}nomen, dass bei Scoring-Funktionen immer beobachtet wird. Die Analyse der CSAR 2012-Datens{\"a}tze ergab dar{\"u}ber hinaus wichtige Erkenntnisse im Bezug auf Vorhersage von gedockten Posen sowie {\"u}ber die statistische Signifikanz bei der Evaluierung von Scoring-Funktionen. Die Tatsache, dass empirische Scoring-Funktionen innerhalb eines bestimmten chemischen Raums trainiert wurden, ist ein wichtiger Faktor f{\"u}r die protein-abh{\"a}ngigen Leistungsschwankungen, die in dieser Arbeit beobachtet wurden. Verl{\"a}ssliche Vorhersagen sind nur innerhalb des kalibrierten chemischen Raums m{\"o}glich. In dieser Arbeit wurden verschiedene Ans{\"a}tze untersucht, mit denen sich diese ``Applicability Domain'' f{\"u}r die SFCscore-Funktionen definieren l{\"a}sst. Mit Hilfe von PCA-Analysen ist es gelungen die ``Applicability Domain'' einzelner Funktionen zu visualisieren. Zus{\"a}tzlich wurden eine Reihe numerischer Deskriptoren getestet, mit den die Vorhersageverl{\"a}sslichkeit basierend auf der ``Applicability Domain'' abgesch{\"a}tzt werden k{\"o}nnte. Die RF-Proximity hat sich hier als vielversprechender Ausgangspunkt f{\"u}r weitere Entwicklungen erwiesen. Der zweite Teil der Arbeit besch{\"a}ftigt sich mit der Entwicklung neuer Inhibitoren f{\"u}r das Chaperon Hsp70, welches eine vielversprechende Zielstruktur f{\"u}r die Therapie des multiplen Myeloms darstellt. Grundlage dieser Arbeiten war eine Leitstruktur, die in einer vorhergehenden Arbeit entdeckt wurde und die vermutlich an einer neuartigen Bindestelle in der Interface-Region zwischen den beiden großen Dom{\"a}nen von Hsp70 angreift. Die Weiterentwicklung und Optimierung dieser Leitstruktur, eines Tetrahydroisochinolinon-Derivats, stand zun{\"a}chst im Vordergrund. Anhand detaillierter Docking-Analysen wurde der potentielle Bindemodus der Leitstruktur in der Interfaceregion von Hsp70 untersucht. Basierend auf diesen Ergebnissen wurde eine Substanzbibliothek erstellt, die von Kooperationspartnern innerhalb der KFO 216 synthetisiert und biologisch getestet wurde. Die Struktur-Wirkungsbeziehungen, die sich aus diesen experimentellen Daten ableiten lassen, konnten teilweise gut mit den erstellten Docking-Modellen korreliert werden. Andere Effekte konnten anhand der Docking-Posen jedoch nicht erkl{\"a}rt werden. F{\"u}r die Entwicklung neuer Derivate ist deswegen eine umfassendere experimentelle Charakterisierung und darauf aufbauend eine Verfeinerung der Bindungsmodelle notwendig. Strukturell handelt es sich bei Hsp70 um ein Zwei-Dom{\"a}nen-System, dass verschiedene allostere Zust{\"a}nde einnehmen kann. Um die Auswirkungen der daraus folgenden Flexibilit{\"a}t auf die Stabilit{\"a}t der Struktur und die Bindung von Inhibitoren zu untersuchen, wurden molekulardynamische Simulationen f{\"u}r das Protein durchgef{\"u}hrt. Diese zeigen, dass das Protein tats{\"a}chlich eine {\"u}berdurchschnittlich hohe Flexibilit{\"a}t aufweist, die vor allem durch die relative Bewegung der beiden großen Dom{\"a}nen zueinander dominiert wird. Die Proteinkonformation die in der Kristallstruktur hscaz beobachtet wird, bleibt jedoch in ihrer Grundstruktur in allen vier durchgef{\"u}hrten Simulationen erhalten. Es konnten hingegen keine Hinweise daf{\"u}r gefunden werden, dass die Mutationen, welche die f{\"u}r die strukturbasierten Arbeiten verwendete Kristallstruktur im Vergleich zum Wildtyp aufweist, einen kritischen Einfluss auf die Gesamtstabilit{\"a}t des Systems haben. Obwohl die Interface-Region zwischen NBD und SBD also in allen Simulationen erhalten bleibt, wird die Konformation in diesem Bereich doch wesentlich durch die Dom{\"a}nenbewegung beeinflusst und variiert. Da dieser Proteinbereich den wahrscheinlichsten Angriffspunkt der Tetrahydroisochinolinone darstellt, wurde der Konformationsraum detailliert untersucht. Wie erwartet weist die Region eine nicht unerhebliche Flexibilit{\"a}t auf, welche zudem, im Sinne eines ``Induced-Fit''-Mechanismus, durch die Gegenwart eines Liganden (Apoptozol) stark beeinflusst wird. Es ist daher als sehr wahrscheinlich anzusehen, dass die Dynamik der Interface-Region auch einen wesentlichen Einfluss auf die Bindung der Tetrahydroisochinolinone hat. Molekuardynamische Berechnungen werden deswegen auch in zuk{\"u}nftige Arbeiten auf diesem Gebiet eine wichtige Rolle spielen. Die Analysen zeigen zudem, dass die Konformation der Interface-Region eng mit der Konformation des gesamten Proteins - vor allem im Bezug auf die relative Stellung von SBD und NBD zueinander - verkn{\"u}pft ist. Das untermauert die Hypothese, dass die Interface-Bindetasche einen Angriffspunkt f{\"u}r die Inhibtion des Proteins darstellt.},
  subject      = {Arzneimittelforschung},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Zilker2019,
  author    = {Zilker, Markus},
  title     = {The stability of finished pharmaceutical products and drug substances beyond their labeled expiry dates},
  doi       = {10.25972/OPUS-18069},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-180695},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2019},
  abstract  = {Upon approval of a drug, the stability of the API and the FPP has to be studied intensively because it determines the shelf-life. If a drug is found to be stable, the expiry date is arbitrary set to five years at the maximum, if a drug tends to undergo degradation, the expiry date is set shorter. The drug product must comply with predefined specifications in accordance with the ICH guidelines Q6A and Q6B during its entire market life. The content of the active substance is required to be within a specification of 95-105\% of its labeled claim until expiry corresponding to the ICH guideline Q1A(R2). However, there is little or scattered literature information addressing the stability of drug products beyond their expiry dates. The objective of this thesis was to study and assess the long-term stability of a collection involving numerous pure drug substances and ampoules manufactured in the 20th century. The content and the impurity profile were examined by means of appropriate analytical methods, mainly using liquid chromatography. The results were compared to data being available in the literature. Assessing the stability regarding the dosage form and the affiliation of the drug class was conducted. The experimental studies comprise the examination of 50 drug substances manufactured 20-30 years ago and 14 long expired ampoules which were older than 40 years in the time of analysis, exceeding many times the maximum shelf life of five years. For investigation of the solid drug substances, pharmacopoeial methods were applied as far as possible. Indeed, results of the study showed that 44 tested substances still complied with the specification of the Ph. Eur. with regard to the content and impurity profile, even after more than two decades of storage. For analysis of the injection solutions, HPLC-UV and HPLC-ESI/MS techniques were applied, commonly based on liquid chromatography methods of the Ph. Eur. for determination of related substances. Each method was further validated for its application to ensure accurate API quantification corresponding to ICH Q2(R1). Quite a few ampoules were identified to show surprisingly high stability. In spite of their age of 53-72 years, APIs such as caffeine, etilefrine, synephrine, metamizole sodium, furosemide, and sodium salicylate complied with the specified content that is valid nowadays, respectively. Nevertheless, typical degradation reaction, e.g. hydrolysis, oxidation, or isomerization, was observed in all remaining ampoules. Various degrees of hydrolysis were revealed for scopolamine, procaine, and adenosine triphosphate, the contents were decreased to 71\%, 70\%, and 15\% of the declared concentrations, respectively. In the epinephrine and dipyridamole ampoules, oxidative degradation has been occurred, finding respective API contents of more or less 70\%. For dihydroergotamine, excessive decomposition by epimerization was observed, resulting in an API content of 21\% and degradation by isomerization was found in lobeline, still containing 64\% of the labeled claim. In conclusion, supported by the data of the present studies and the literature, defining and authorizing a longer shelf-life may be applicable to numerous pharmaceuticals which should be considered by pharmaceutical manufacturers and regulatory authorities, if justified based on stability studies. A general extension of the shelf-lives of drug products and the abolishment or extension of the maximum shelf-life limit of five years would prevent disposing of still potent medications and save a lot of money to the entire health care system.},
  subject      = {Stabilit{\"a}t},
  language  = {en}
}