@phdthesis{Ackermann2023,
  author    = {Ackermann, Johannes},
  title     = {Entwicklung verbesserter Verfahren zur Herstellung, Modifizierung und Charakterisierung diamantbasierter Materialien},
  doi       = {10.25972/OPUS-27360},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-273608},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2023},
  abstract  = {In dieser Dissertation wird beschrieben, wie es durch systematische Anwendung unterschiedlicher Methoden zur Herstellung und Modifizierung von Diamant gezielt und verl{\"a}sslich m{\"o}glich ist, die Eigenschaften von Diamanten zu beeinflussen. Es wird gezeigt, wie durch Variation der Parameter bei dem Wachstum von Diamant Einfluss auf dessen Morphologie und Eigenschaften genommen werden kann. Des Weiteren wird ein Verfahren vorgestellt, mit dem die Oberfl{\"a}che des Diamanten durch Ozon effizient oxidiert beziehungsweise reduziert werden kann. Um diese ver{\"a}nderte Oberfl{\"a}chenbelegung m{\"o}glichst genau zu analysieren, wird im letzten Teil der Dissertation eine Methode zur qualitativen und quantitativen Analytik der Oberfl{\"a}chen von Kohlenstoffnanomaterialien beschrieben.},
  subject      = {Diamant},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Merz2022,
  author    = {Merz, Viktor},
  title     = {Funktionalisierung und Untersuchung von Nanodiamanten f{\"u}r biomedizinische und sensorische Anwendungen},
  doi       = {10.25972/OPUS-24588},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-245888},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2022},
  abstract  = {Nanodiamant (ND) ist ein vielseitiges und vielversprechendes Material f{\"u}r Bio-Anwendungen. Trotz vieler Bem{\"u}hungen bleibt die Agglomeration von Nanodiamant und die unspezifische Adsorption von Proteinen an der ND-Oberfl{\"a}che bei Kontakt mit Biofl{\"u}ssigkeiten ein großes Hindernis f{\"u}r biomedizinische Anwendungen. Eine Auswahl verzweigter und linearer Molek{\"u}le mit {\"u}berlegener F{\"a}higkeit zur kolloidalen Stabilisierung von Nanopartikeln in Salz- und Zellmedienumgebung, f{\"u}r bis zu 30 Tage, wurde an die ND-Oberfl{\"a}che angebracht. Das Baukastensystem mit Azid als Außengruppen bietet eine große Vielfalt an Bindungen mit vielen Molek{\"u}len, wie z. B. Medikamenten, Farbstoffen oder Targeting-Molek{\"u}len. Das Anh{\"a}ngen von z. B. Zwitterionen an die Kette sch{\"u}tzt die ND-Oberfl{\"a}che vor der Bildung einer Proteinkorona, wenn die Partikel mit proteinhaltigen Biofl{\"u}ssigkeiten in Kontakt kommen. Die Ergebnisse der thermogravimetrischen Analyse der Beladung der ND-Oberfl{\"a}che zeigen eine signifikante Verhinderung der Proteinadsorption von bis zu 98 \% im Vergleich zu NDs ohne zwitterionische Kopfgruppen und eine lange kolloidale Stabilit{\"a}t, wenn Tetraethylenglykol (TEG) an die Oberfl{\"a}che gebunden wird. Die Vielseitigkeit des modularen Systems, um nicht nur zwitterionische Ketten, sondern auch klickbare funktionelle Molek{\"u}le an fluoreszierende Nanodiamanten (fNDs) zu binden, zeigt das Potenzial des Systems am Nanodiamanten. Unter Verwendung von Defektstrukturen, wie Stickstoff-Vakanz-Zentren (NV), k{\"o}nnen Diamantpartikel aufgrund ihres weitgehend ungiftigen Verhaltens als fluoreszierende Nanodiamanten (fNDs) f{\"u}r photostabile Markierung, Bioimaging und nanoskalige Sensorik in lebenden Zellen und Organismen verwendet werden. Um die fND-Oberfl{\"a}che zu funktionalisieren, wurde eine neuartige Mahltechnik mit Diazoniumsalzen etabliert, um ein Pfropfen auf wenig reaktive HPHT-fNDs durchzuf{\"u}hren, was zu einer hohen Oberfl{\"a}chenbeladung und einem hohen negativen Zetapotenzial f{\"u}hrt. Die Kombination der Vorteile von TEG und zwitterionhaltigen Gruppen mit der F{\"a}higkeit zum Targeting von Antik{\"o}rpern auf fND best{\"a}tigt zum ersten Mal die verbesserte kolloidale Stabilit{\"a}t in Experimenten mit lebenden Zellen. Dar{\"u}ber hinaus deuten die Ergebnisse auf eine verbesserte Corona-Abstoßung im Vergleich zu fND ohne zwitterionhaltige Kopfgruppen hin. Infolgedessen wurden die Zirkulationszeiten von 4 (fND ohne Zwitterionenkette, aber mit Antik{\"o}rper) auf 17 (mit Antik{\"o}rper und Zwitterionenketten) Stunden vergr{\"o}ßert. In nicht-biomedizinischen Anwendungen kann das modulare System als Sonde f{\"u}r Schwermetalle durch die Anbindung von Farbstoffen verwendet werden. Die Detektion von Metallen in verschiedenen Umgebungen mit hoher Selektivit{\"a}t und Spezifit{\"a}t ist eine der Voraussetzungen f{\"u}r den Kampf gegen die Umweltverschmutzung mit diesen Elementen. Pyrene sind gut geeignet und weit bekannt f{\"u}r die Fluoreszenzsensorik in verschiedenen Medien. Das angewandte Sensorprinzip beruht typischerweise auf der Bildung von intra- und intermolekularen Excimeren, was jedoch den Empfindlichkeitsbereich aufgrund der Maskierung von z.B. Quenching-Effekten durch die Excimer-Emission einschr{\"a}nkt. Diese Studie zeigt einen hochselektiven, strukturstabilen chemischen Sensor, der auf der monomeren Fluoreszenz von Pyrenanteilen mit Triazolgruppen basiert. Dieser Sensor kann Cu2+, Pb2+ und Hg2+ in organischen L{\"o}sungsmitteln {\"u}ber einen weiten Konzentrationsbereich quantitativ nachweisen, auch in Gegenwart von ubiquit{\"a}ren Ionen wie Na+, K+, Ca2+ und Mg2+. Die stark emittierende Fluoreszenz des Sensors mit einer langen Lebensdauer von 165 ns wird durch eine 1:1-Komplexbildung bei Zugabe von Metallionen in Acetonitril gel{\"o}scht. Bei Zugabe eines zehnfachen {\"U}berschusses des Metallions zum Sensor bilden sich Agglomerate mit einem Durchmesser von etwa 3 nm. Aufgrund der komplexen Wechselwirkungen im System werden konventionelle lineare Korrelationen nicht f{\"u}r alle Konzentrationen beobachtet. Daher wird ein kritischer Vergleich zwischen der konventionellen Job-Plot-Interpretation, der Methode von Benesi-Hildebrand und einem nicht-linearen Fit vorgestellt. Das vorgestellte System erm{\"o}glicht die spezifische und robuste Erfassung von medizinisch und {\"o}kologisch relevanten Ionen im gesundheitsrelevanten nM-Bereich und k{\"o}nnte z. B. zur {\"U}berwachung der entsprechenden Ionen in Abfallstr{\"o}men eingesetzt werden. Doch h{\"a}ufig landen diese Abfallstr{\"o}me in empfindlichen Aquakulturen, wo eine solche Sensortechnik nur funktioniert, wenn die Sonde wasserl{\"o}slich ist, um die Ausbreitung und Bildung von Umweltsch{\"a}den durch Schwermetalle zu {\"u}berwachen. Viele Chemosensoren arbeiten nur in bestimmten L{\"o}sungsmitteln und unter hochreinen Bedingungen quantitativ. In dieser Arbeit wird eine Methode zur Stabilisierung von wasserunl{\"o}slichen Chemosensoren auf Nanodiamanten in salzhaltigem Wasser unter Beibehaltung der Sensoreffektivit{\"a}t und -spezifit{\"a}t sowie der kolloidalen Stabilit{\"a}t vorgestellt. Zus{\"a}tzlich wird die Sensorf{\"a}higkeit in organischen L{\"o}sungsmitteln beibehalten. Diese Studie gibt Einblick in die Absorptionsf{\"a}higkeit von Pyren-Derivaten an der Nanodiamant-Oberfl{\"a}che und einen Weg, diese reversibel zu desorbieren. Außerdem beweist das System, dass in Anwesenheit von 95 \% Sauerstoffatmosph{\"a}re bei der Fluoreszenzmessung die Ergebnisse nicht von denen in Argonatmosph{\"a}re abweichen. Dar{\"u}ber hinaus st{\"o}rt das Vorhandensein g{\"a}ngiger Ionen im Wasser die kolloidale Stabilit{\"a}t der NDs nicht und hat auch keinen Einfluss auf die Sensorfunktionalit{\"a}t und ist somit ein vielversprechender Kandidat f{\"u}r Messungen ohne aufw{\"a}ndige Pr{\"a}parationsschritte.},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Wachtler2020,
  author    = {Wachtler, Stefan},
  title     = {Synthese und Charakterisierung von funktionalisierten Nanodiamantmaterialien f{\"u}r biomedizinische Anwendungen},
  doi       = {10.25972/OPUS-21075},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-210757},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2020},
  abstract  = {In dieser Arbeit ist die Synthese von funktionalisiertem Nanodiamant mit bioaktiven Substanzen, welche vor allem als Wirkstofftransporter eingesetzt werden sollen, beschrieben. Dazu werden zum einen bereits bekannte Anbindungsm{\"o}glichkeiten an Nanodiamant, wie zum Beispiel die Klick-Reaktion, sowie die Ausbildung von Amidbr{\"u}cken verwendet. Zum anderen werden neuartige Funktionalisierungsm{\"o}glichkeiten wie Protein Ligation und Thioharnstoffbr{\"u}cken verwendet und somit das Repertoire an bekannten Anbindungsreaktion erweitert. Des weiteren wurde ein multifunktionales Nanodiamantsystem synthetisiert. Dieses ist in der Lage, zwei verschiedene Molek{\"u}le auf einem Partikel zu immobilisieren. Die verwendeten Methoden erm{\"o}glichen die Anbindung verschiedener Substanzen aus unterschiedlichen Molek{\"u}lgruppen an Nanodiamanten und sind somit universell einsetzbar.},
  subject      = {Synthesediamant},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Schweeberg2019,
  author    = {Schweeberg, Sarah},
  title     = {Biomedizinische Anwendung von Nanodiamant: Untersuchungen zu den Wechselwirkungen mit der biologischen Umgebung und zur gezielten Wirkstofffreisetzung},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-174619},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2019},
  abstract  = {Nanodiamant bietet in der Medizin und in der Biologie zahlreiche Anwendungsm{\"o}glichkeiten aufgrund der guten Biokompatibilit{\"a}t und geringen Toxizit{\"a}t. Durch die umfangreichen Funktionalisierungsm{\"o}glichkeiten der Oberfl{\"a}che der nanometergroßen Partikel k{\"o}nnen viele unterschiedliche Wirkstoffe, Rezeptormolek{\"u}le oder Peptidsequenzen angebunden werden ,die zusammen mit Nanodiamant ein anderes, durchaus besseres Wirkprofil aufweisen als der Wirkstoff allein. Ziel dieser Arbeit war die Synthese eines pH-labilen Linkersystems, dass hydroxylhaltige Wirkstoffe kovalent bindet und zusammen mit Nanodiamant in die Zelle, in der ein saurer pH-Wert herrscht, eingeschleust werden. {\"U}ber die {\"A}nderung des pH-Wertes in der Zelle soll der Wirkstoff freigesetzt werden und seine Wirkung entfalten k{\"o}nnen. Weiterhin wurde ein pH-labiles Linkersystem auf der Basis eines Hydrazons hergestellt. {\"U}ber das synthetisierte Hydrazinderivat k{\"o}nnen Wirkstoffe, die {\"u}ber eine Aldehyd- oder Ketonfunktion verf{\"u}gen angebunden werden und pH-labil in der Zelle freigesetzt werden. Zus{\"a}tzlich tr{\"a}gt der Nanodiamant ein kovalent angebundenes Targeting-Molek{\"u}l, welches eine verbesserte Adressierung der Wirkorte gew{\"a}hr¬leisten soll. Die Freisetzung wurde mittels UV-Vis-Spektroskopie detektiert und ausgewertet. Neben der spezifischen Funktionalisierung von Nanodiamant besitzt auch die Interaktion der Nanodiamantpartikel mit biologischen Medien eine besondere Bedeutung f{\"u}r zuk{\"u}nftige biomedizinische Anwendungen. Wenn die Partikeloberfl{\"a}che durch Proteinadsorption gegen{\"u}ber dem Wirkort abgeschirmt wird, so kann der angebundene Wirkstoff gegebenenfalls nicht freigesetzt werden und somit nicht seine Wirkung entfalten und bleibt letztlich ungenutzt. So war es von besonderem Interesse die Wechselwirkungen von Nanodiamant in Humanserum und auch weiteren physiologischen Medien zu untersuchen. Dabei wurden sowohl freie Nanodiamantpartikel als auch solche, die auf klinisch bereits eingesetzten Ger{\"u}stmaterialien im Bereich der Therapie großer Knochendefekte adsorbiert waren, untersucht. Auch wurden die Wechselwirkungen von Nanodiamant mit der physiologischen Umgebung untersucht, die zur Agglomeration der Nanopartikel f{\"u}hren k{\"o}nnen. Es wurde ein unter¬schiedliches Agglomerationsverhalten der Nanodiamanten in w{\"a}ssriger Umgebung verglichen mit Nanodiamanten in physiologischen Medien sowie deren Stabilit{\"a}t im Serum beobachtet. Durch die in dieser Arbeit vorgestellten Untersuchungen konnten wichtige Erkenntnisse zur Wechselwirkung verschieden pr{\"a}parierter und funktionalisierter Nanodiamanten mit physiologisch relevanten Umgebungen sowie zu stimuli-responsiven Wirkstofffreisetzung aus Nanodiamant-Konjugaten gewonnen werden. Zudem wurde mit der Untersuchung der angelagerten Proteine um Nanodiamant ein erster Schritt in Richtung eines umfassenden Verst{\"a}ndnisses der Wechselwirkung dieses Materials mit biologischen Umgebungen unternommen. Auch wenn diese Wechselwirkungen sehr komplex sind, so sind erste Aussagen bez{\"u}glich der Art der angelagerten Proteine m{\"o}glich. Erste Versuche der Stabilisierung von Nanodiamant in physiologischen Medien wurden ebenfalls erfolgreich durchgef{\"u}hrt und zeigen eine effiziente und einfache M{\"o}glichkeit, Nanodiamant in biologischen Medien vor der Agglomeration zu bewahren. Die im Rahmen dieser Arbeit gewonnen Erkenntnisse bez{\"u}glich mehrfacher Funktionalisierungsm{\"o}glichkeiten von Nanodiamant sowie dessen Stabilisierung in physiologischen Medien zeigen die breite Anwendungsm{\"o}glichkeit und das enorme Potential von Nanodiamant im Bereich medizinischer und biologischer Anwendungen auf.},
  subject      = {Nanopartikel},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Heyer2015,
  author    = {Heyer, Steffen},
  title     = {Herstellung dotierter Nanodiamantpartikel und ihre Funktionalisierung mit schwefelhaltigen Gruppen},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-123465},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2015},
  abstract  = {In dieser Dissertation werden Methoden zur Darstellung von Stickstoff- und Bor-dotierten Nanodiamantpartikeln durch Vermahlung von makroskopischem HPHT- und CVD-Diamant mit unterschiedlichen M{\"u}hlen und Mahlverfahren beschrieben. Untersucht wird dabei der Zusammenhang von erzielten Teilchengr{\"o}ßen nach dem Mahlen und den Kristallitgr{\"o}ßen der Ausgangsdiamanten sowie der angewandten Mahlmethode. Durch Anwendung verschiedener oxidativer Methoden wird w{\"a}hrend des Mahlens entstehender sp2-Kohlenstoff entfernt. Ebenfalls wird deren Einfluss auf das Fluoreszenzverhalten NV-haltiger Nanodiamantpartikel analysiert. Des Weiteren werden Syntheserouten zur kontrolliert ablaufender Oberfl{\"a}chenfl{\"a}chenfunktionalisierung von Nanodiamant mit schwefelhaltigen Gruppen wie Thiolen, Trithiocarbonaten und Disulfiden gezeigt, welche eine selektive Anbindung der Diamantpartikel an Goldstrukturen erm{\"o}glicht. Diese Verfahren werden an Detonationsdiamant sowie fluoreszierendem HPHT- und CVD-Diamantpartikeln angewandt. Gegebenfalls kann nach erfolgreicher Anbindung fluoreszierender Nanodiamantpartikel an Goldnanostrukturen unter Ausnutzung von Plasmonenresonanz die einzigartigen Spineigenschaften der NV-Zentren mit Hinblick auf einen m{\"o}glichen Einsatz Stickstoff-dotierter Diamantnanopartikel in der Quanteninformationsverarbeitung untersucht werden.},
  subject      = {Diamant},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Betz2014,
  author    = {Betz, Patrick Peter},
  title     = {Immobilisierung von Kohlenhydratbausteinen auf Nanodiamant-Partikeln mit Hilfe von C-C-Verkn{\"u}pfungsreaktionen},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-106421},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2014},
  abstract  = {In dieser Arbeit wurde die Erstfunktionalisierung des Diamanten durch die Diels-Alder-Reaktion realisiert und anschließend ein Thiol als weiterf{\"u}hrende Bindungsstelle etabliert. Die Thiolfunktion konnte in einer radikalischen Reaktion mit einem terminalen Alken umgesetzt werden. Als Reaktionspartner wurde ein Allylglucosid synthetisiert und mit Hilfe eines Radikalstarters an den Diamanten gebunden. F{\"u}r nicht-radikalische Verkn{\"u}pfungsreaktionen eines vorfunktionalisierten Diamanten mit dem Zielmolek{\"u}l konnte die Diazoniumsalz-Methode genutzt werden. Die Wahl der 4 Aminobenzoes{\"a}ure als Edukt der Reaktion erlaubte in einer einstufigen Reaktion die Einf{\"u}hrung einer Carbons{\"a}uregruppe auf der Oberfl{\"a}che. Durch Umsetzung mit einem Amin (Mannosecluster) konnte eine stabile Amidbindung erzeugt werden. Die erhaltenen Saccharid-Diamant-Konjugate wurden anschließend auf deren Inhibitionsverm{\"o}gen gegen{\"u}ber Escherichia coli getestet. Um eine Erweiterung der Methoden zur stabilen Erstfunktionalisierung der Diamantoberfl{\"a}che zu erreichen, wurde untersucht ob die aus der Fulleren-Chemie bekannte Bingel-Hirsch-Reaktion auf Nanodiamant {\"u}bertragbar ist. F{\"u}r die Untersuchungen am Diamanten wurden unterschiedliche Malons{\"a}urederivate eingesetzt, welche signifikante Banden im Infrarotspektrum besitzen, um eine eindeutige Funktionalisierung nachweisen zu k{\"o}nnen.},
  subject      = {Synthesediamant},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Sowik2014,
  author    = {Sowik, Thomas},
  title     = {Assessment of the surface functionalization of SPION and DND nanomaterials for cellular uptake and fluorescence imaging},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-103709},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2014},
  abstract  = {The aim of this work was to synthesize and functionalize different bio-relevant nanomaterials like silica-coated superparamagnetic iron oxide nanoparticles (SPIONs) as contrast agents for T2 magnetic resonance imaging (MRI) and detonation nanodiamond (DND) with the neurohormone peptide allatostatin 1 (ALST1) and a fluorescent dye. Analytical techniques for the determination and quantification of surface functional groups like amines, azides, and peptides were also developed and established. Thus, in the first part of the work, a TGF-1 binding peptide and allatostatin 1 (ALST1), both supposed to act as active tumour targeting vectors, were synthesized by solid-phase peptide synthesis (SPPS) and characterized by high pressure liquid chromatography (HPLC) and mass spectrometry. Then, azide-functionalized silica nanoparticles were synthesized by the St{\"o}ber process and characterized by transmission electron microscopy (TEM) and infrared spectroscopy (IR). The surface loading of amine and azide groups was determined by a new protocol. The azide groups were reduced with sodium boronhydride to amine and then functionalized with Fmoc-Rink Amide linker according to a standard SPPS protocol. Upon cleavage of Fmoc by piperidine, the resulting dibenzofulvene and its piperidine adduct were quantified by UV/Vis spectroscopy and used to determine the amount of amine groups on the nanoparticle surface. Then, ALST1 and related tyrosine- and phenylalanine substituted model peptides were conjugated to the azide-functionalized silica nanoparticles by copper(I)-catalyzed azide-alkyne dipolar cycloaddition (CuAAC). The successful peptide conjugation was demonstrated by the Pauly reaction, which however is only sensitive to histidine- and tyrosine-containing peptides. As a more general alternative, the acid hydrolysis of the peptides to their individual amino acid building blocks followed by derivatization with phenyl isothiocyanate (PITC) allowed the separation, determination, and quantification of the constituent amino acids by HPLC. In the second part of the work, amine- and azide-functionalized silica-coated superparamagnetic iron oxide nanoparticles (SPIONs) were synthesized by co-precipitation and subsequent silica-coated based on the St{\"o}ber process and characterized by TEM and IR. The amine surface loading was determined by the method already established for the pure silica systems. The azide surface loading could also be quantified by reduction with sodium boronhydride to amine groups and then conjugation to Fmoc-Rink amide linker. Upon cleavage of Fmoc with piperidine, the total amine surface loading was obtained. The amount of azide surface groups was then determined from the difference of the total amine surface loading and the amine surface loading. Thus, it was possible to quantify both amine and azide surface groups on a single nanoparticle system. Superparamagnetic iron oxide nanoparticles (SPIONs) are potent T2 contrast agents for magnetic resonance imaging (MRI). Due to their natural metabolism after injection into the blood stream, SPIONs mostly end up inside macrophages, liver, spleen or kidneys. To generate a potential target-specific SPION-based T2 contrast agent for MRI, the neurohormone peptide ALST1 was conjugated by CuAAC to the azide- and amine functionalized superparamagnetic iron oxide nanoparticles, since ALST1 is supposed to target difficult-to-treat neuroendocrinic tumours due to its analogy to galanin and somastatin receptor ligands. The organic fluorescent dye cyanine 5 (Cy5) was also conjugated to the silica-coated superparamagnetic iron oxide nanoparticles (SPIONs) via a NHS-ester to the amines to enable cell uptake studies by fluorescence microscopy. These constructs were characterized by TEM, dynamic light scattering (DLS), and IR. The amino acids of the conjugated ALST1 were determined by the HPLC method as described before for peptide-modified silica nanoparticle surfaces. Then, the relaxivity r2 was measured at 7 T. However, a r2 value of 27 L/mmolFe·s for the dual ALST1-/Cy5-functionalized silica-coated SPIONs was not comparable to T2 contrast agents in clinical use, since their relaxivity is commonly determined at 1.5 T, and no such instrument was available. However, it can be assumed that the synthesized dual ALST1-/Cy5-functionalized silica-coated SPION would show a lower r2 at 1.5 T than at 7T. Commercial T2 MRI contrast agents like VSOP-C184 from Ferropharm show at r2 values of about 30 L/mmolFe·s at 1.5 T. Still, the relaxivity of the new material has some potential for application as a T2 contrast agent. Then, the material was used in cell uptake studies by fluorescence microscopy with the conjugated Cy5 dye as a probe. The dual ALST1-/Cy5-functionalized silica-coated SPION showed a high degree of agglomeration with no cellular uptake unlike described for ALST1-functionalized nanoparticles in literature. It is assumed that upon agglomeration of the particles, constructs form which are unable to be internalized by the cellular endocytotic pathways anymore. As a future perspective, the tendency of the particle to agglomerate should be reduced by changing the coating material to polyethylene glycol (PEG) or chitosan, which are known to be bio-compatible, bio-degradable and prevent agglomeration. In the third part of the work, the rhenium compound [ReBr(CO)3(L)] with L = 2-phenyl-1H-imidazo[4,5-f][1,10]phenanthroline and its manganese analogue were synthesized by heating the ligand and rhenium pentacarbonyl bromide or and manganese pentacarbonyl bromide respectively, in toluene. However, [MnBr(CO)3(L)] was unstable upon illumination by UV light at 365 nm. Thus, it was dismissed for further application. The photophysical properties of [ReBr(CO)3(L)] were explored, by determination of the excited-state life time by the time-correlated single-photon counting (TCSPC) method and the quantum yield by a fluorescence spectrometer equipped with an integration sphere. A value of  = 455 ns, a Stokes shift of 197 nm and a rather low quantum yield =were found. Metal complexes are supposed to have superior properties compared to organic dyes due to their large Stokes shifts, long excited-state life times, and high quantum yields. Thus, amine- and azide-functionalized detonation nanodiamond (DND) as an alternative biological inert carrier system was functionalized with ALST1 to enhance its cell uptake properties. A luminescent probe for cell uptake studies using fluorescence microscopy was also attached, either based on the new rhenium complex or the commercially available organic dye Cy5, respectively. The aldehyde-functionalized rhenium complex was conjugated to the DND via oxime ligation, which is known to be a mild and catalyst-free conjugation method. The amount of peptide ALST1 on the DND was analyzed and quantified after acid hydrolysis and PITC derivatization by HPLC as described before. Then, the ALST1-/luminescent probe-functionalized DND was investigated for its photophysical properties by fluorescence spectroscopy. The Cy5-functionalized material showed a slightly lower fluorescence performance in aqueous solution than reported in literature and commercial suppliers with a life time  < 0.4 ns and quantum yields not determinable by integration sphere due to the week signal intensity. The rhenium complex-functionalized material had a very low signal intensity in only aqueous medium, and thus determination of life times and quantum yield by fluorescence spectroscopy was not possible. After incubation with MDA-MB 231 cells, the Cy5-functionalized DND could easily be detected due to its red fluorescence. However, it was not possible to visualize the rhenium complex-functionalized DND with fluorescence microscopy due to the low fluorescence intensity of the complex in aqueous medium and the lack of proper filters for the fluorescence microscope. Cy5-functionalized DND did not show any cellular uptake in fluorescence microscopy after conjugation with ALST1. Since the nanodiamond surface is known to strongly adsorb peptides and proteins, it is assumed that the peptide chain is oriented perpendicular to the nanoparticle surface and thus not able to interact with cell membrane receptors to promote cell uptake of the particles. As a future perspective, the ALST1-promoted cellular uptake of the DND should be improved by using different linker systems for peptide conjugation to prevent adsorption of the peptide chain on the particle surface. The new analytical methods for amino-, azide-, and peptide-functionalized nanoparticles have great potential to assist in the quantification of nanoparticle surface modifications by UV/Vis spectroscopy and HPLC. The determination of surface amine and azide groups based on the cleavage of conjugated Fmoc-Rink amide linker and detected by UV/Vis spectroscopy is applicable to all amine-/azide-functionalized nanomaterials. However, particles which form very stable suspension with the cleavage mixture can cause quantification problems due to scattering, making an accurate quantification of dibenzofulvene and its piperidine adduct impossible. The detection of tyrosine- and histidine-containing peptides based on the Pauly reaction is well-suited as a fast and easy-to-perform qualitative demonstration of successful peptide surface conjugation. However, its major drawback as a colourimetric approach is that coloured particles cannot be evaluated by this method. The amino acid analysis based on HPLC after acid hydrolysis of peptides conjugated to nanoparticle surfaces to its individual building blocks and subsequent derivatization with PITC, can be used on all nanomaterials with peptide or protein surface modification. It allows detection of amino acids down to picomolar concentrations and even enables analysis of very small peptide surface loadings. However, the resulting HPLC traces are difficult to analyze. Three new analytical methods based on UV/Vis and HPLC techniques have been developed and established. They assisted in the characterization of the synthesized DND and SPIONs with dual functionalization by ALST1 and Cy5 or [ReBr(CO)3(L)], respectively. However, the nanomaterials showed no cellular uptake due to a high tendency to agglomerate. The cellular uptake should be improved and the tendency to agglomerate of the SPIONs should be reduced by changing the surface coating from silica to either PEG or chitosan. Furthermore, different linker systems for connecting peptides to DND surfaces should be synthesized and evaluated to reduce potential peptide chain adsorption.},
  subject      = {Nanopartikel},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Waag2013,
  author    = {Waag, Thilo},
  title     = {Funktionalisierung von Nanodiamanten f{\"u}r Wirkstofftransport und Knochenersatzmaterialien},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-94597},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2013},
  abstract  = {Ziel der vorliegenden Arbeit ist das Design, die Synthese und das anschließende Testen von Nanodiamant-Wirkstoff-Konjugaten. Daf{\"u}r m{\"u}ssen zun{\"a}chst Nanodiamanten mit geeigneten Linkersystemen funktionalisiert werden, um anschließend verschiedene pharmazeutische Wirkstoffe auf der Diamantoberfl{\"a}che zu immobilisieren. Die Wirksamkeit der so angebundenen Inhibitoren auf die verschiedenen Erreger muss anschließend in vitro und in vivo getestet werden. Auch die Art der Aufnahme der Nanodiamanten in die verschiedenen Zellen muss untersucht werden. Dazu sollen Fluoreszenzfarbstoffe, wie z.B. Oregon Green 488, auf der Diamantoberfl{\"a}che immobilisiert werden.},
  subject      = {Diamant},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Meinhardt2011,
  author    = {Meinhardt, Thomas},
  title     = {Effiziente Oberfl{\"a}chen-Funktionalisierung von Nanodiamant durch die Click-Reaktion von Alkinen und Aziden},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-66410},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2011},
  abstract  = {In dieser Arbeit wurde die Kupfer(I)-katalysierte Cycloaddition von Alkinen und Aziden ("Click-Chemie") als effiziente, vielseitige und milde Reaktion f{\"u}r die Funktionalisierung von Nanodiamantpartikeln etabliert. Es wurden verschiedene Alkin- oder Azid-funktionalisierte Nanodiamantsysteme hergestellt und deren Reaktivit{\"a}t in Click-Reaktionen anhand vielf{\"a}ltiger Beispiele demonstriert. Hierzu wurden neben einfachen Testverbindungen auch komplexere Substanzen (z. B. ein Mannose-Derivat, Polytriazole, Fluoreszenzfarbstoffe, ein Thiazolium-Organokatalysator) durch Triazolsynthese immobilisiert. Zus{\"a}tzlich wurde eine Methode entwickelt, die die Herstellung funktionalisierter und vollst{\"a}ndig dispergierter Nanodiamant-Prim{\"a}rteilchen erm{\"o}glicht, wobei gezeigt wurde, dass dieser Weg auch f{\"u}r die Funktionalisierung durch Click-Chemie geeignet ist. Die Analyse der Nanodiamantpartikel erfolgte u. a. durch FT-IR, TGA, Elementaranalyse, Partikelgr{\"o}ßen- und Zetapotentialbestimmung, NMR, HR-TEM, UV / Vis sowie Fluoreszenzspektroskopie und -mikroskopie.},
  subject      = {Funktionalisierung <Chemie>},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Jarre2011,
  author    = {Jarre, Gerald},
  title     = {Funktionalisierte Nanodiamanten - Diels-Alder-Reaktion auf Nanodiamantpartikeln},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-56229},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2011},
  abstract  = {F{\"u}r Diamantpartikel basiert diese Funktionalisierungschemie auf den bereits vorhanden Oberfl{\"a}chengruppen, die durch die Synthese und Reinigung entstanden sind. Die stabilste Anbindung w{\"a}re eine C-C-Verkn{\"u}pfung der Diamantatome auf der Oberfl{\"a}che mit den organischen Reagenzien. Um diese Verkn{\"u}pfung zu erreichen, wurde die Oberfl{\"a}che mittels Diels-Alder-Reaktion funktionalisiert. Grundvoraussetzung hierf{\"u}r ist eine Oberfl{\"a}che, die {\"u}ber eine ausreichende Menge an C=C-Doppelbindungen verf{\"u}gt. Dies wurde durch eine thermische Behandlung erreicht. Die gewonnenen Ergebnisse zeigen, dass ab einer Behandlungstemperatur von 750 °C keine funktionellen Gruppen durch die eingesetzten Analysemethoden mehr nachgewiesen werden k{\"o}nnen. Die Elementaranalyse der einzelnen Proben zeigt einen deutlichen Anstieg des Kohlenstoffgehaltes. Nach erfolgreicher thermischer Behandlung des Diamanten wurde durch die Verwendung von Cyclopentadien und Anthracen als Dien gezeigt, dass eine Funktionalisierung {\"u}ber eine Diels-Alder-Reaktion generell m{\"o}glich ist. Daher wurde als alternatives Dien ein o-Chinodimethan eingesetzt. Hierzu wurde eine systematische Untersuchung der Umsetzung der unterschiedlichen thermisch behandelten Proben mit α,α'-Dibrom-o-xylol durchgef{\"u}hrt. Hierdurch wurde gezeigt, dass der Ausgangsdiamant bei mindestens 750 °C behandelt werden muss, um eine messbare Oberfl{\"a}chenbelegung zu erhalten. Im Anschluss wurde die Funktionalisierbarkeit der eingef{\"u}hrten Arylgruppen {\"u}berpr{\"u}ft. Durch die Einf{\"u}hrung unterschiedlicher funktioneller Gruppen ist es dann m{\"o}glich, Molek{\"u}le f{\"u}r spezielle Anwendungen anzubinden. Durch die Anwendung der klassischen Aromatenchemie war es m{\"o}glich, die aromatischen Oberfl{\"a}chen zu nitrieren und sulfonieren. Die Sulfons{\"a}uregruppe konnte partiell zum Thiol reduziert werden. Durch Umsetzung dieser Thiolgruppen war es m{\"o}glich, einen mannosemodifizierten sowie einen farbstoffmodifizierten Diamanten herzustellen. Da die nachtr{\"a}gliche Einf{\"u}hrung von Carboxylgruppen mit hohem synthetischem Aufwand verbunden ist, wurde alternativ ein carboxyltragender Vorl{\"a}ufer mit dem thermisch behandelten Diamant umgesetzt. Hierbei wurde eine Oberfl{\"a}chenbelegung von ca. 0.8 mmol g-1 erreicht (Ausgangsdiamant thermisch behandelt bei 750 °C). Im Anschluss wurde die S{\"a}uregruppe mit einem einfach gesch{\"u}tzten Diamin weiterfunktionalisiert. Hierbei wurden unterschiedliche Methoden zur Amidbildung getestet. Als effektivste Methode stellte sich die Synthese {\"u}ber ein S{\"a}urechlorid heraus. Infolgedessen war eine weitgehende Umsetzung (ca. 94 - 88 \%) der S{\"a}uregruppe m{\"o}glich. Eine weitere wichtige funktionelle Gruppe f{\"u}r die Anbindung gr{\"o}ßerer Einheiten stellen die Amine dar. Diese lassen sich einfach darstellen, z. B. durch Reduktion von Cyanogruppen. Daher wurde 2,3-Bis-(brommethyl)-5,6-dicyanopyrazin als Edukt f{\"u}r die Funktionalisierung eingesetzt. Nach anschließender Reduktion der Cyanogruppen wurden prim{\"a}re Amine erhalten. Die so erzeugte Aminogruppe wurde mit Biotin weiter funktionalisiert. Die bisher eingesetzten o-Chinodimethane sind ausschließlich durch 1,4-Eliminierung zug{\"a}nglich. Eine sinnvolle Alternative zu diesem Vorl{\"a}ufer ist die Verwendung eines Cyclobutenderivates. Der Vorteil liegt in einer einfacheren Reinigung des Produktdiamanten. Als Testverbindung wurde 2,4-Bis-(methylsulfonyl)-5,6-dihydro-cyclobuta-[d]-pyrimidin verwendet. Nach erfolgreicher Umsetzung mit dem Diamanten wurden die Thioethergruppen in Sulfone {\"u}berf{\"u}hrt und in 2-Position wurde das Sulfon gegen eine Aminogruppe ausgetauscht. Neben den durchgef{\"u}hrten Funktionalisierungsreaktionen wurde eine nasschemische Nachweismethode zur Quantifizierung von prim{\"a}ren Aminen entwickelt. Ein Vorteil des Verfahrens ist, dass der Nachweis auf einfache Weise durchf{\"u}hrbar ist und nur 1 - 2 mg Diamantprobe n{\"o}tig sind. Die gewonnen Ergebnisse zeigen, dass durch den Nachweis verl{\"a}ssliche Angaben {\"u}ber die genaue Aminmenge erhalten werden.},
  subject      = {Funktionalisierung <Chemie>},
  language  = {de}
}