@phdthesis{Kurlbaum2011,
  author    = {Kurlbaum, Max},
  title     = {Verteilungsvorg{\"a}nge und Metabolismus ausgew{\"a}hlter Verbindungen eines standardisierten Kiefernrindenextraktes in menschlichem Blut},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-64794},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2011},
  abstract  = {Sekund{\"a}re Pflanzenstoffe zeichnen sich wegen ihrer heterogenen Zusammensetzung und großen Strukturvariabilit{\"a}t durch eine komplexe Pharmakokinetik aus. Wissen um die Pharmakokinetik ist wiederum f{\"u}r die Beurteilung von pharmakodynamischen Prozessen unabdingbar. Ziel dieser Arbeit war es durch die Bestimmung wichtiger pharmakokinetischer Parameter zur Erweiterung des Verst{\"a}ndnisses um die Verteilung von verschiedenen Bestandteilen und Metaboliten eines standardisierten Extraktes der franz{\"o}sischen Meereskieker (pinus pinaster) im menschlichen K{\"o}rper beizutragen. Es erfolgte zun{\"a}chst, unter Verwendung zweier verschiedener Methoden, die Bestimmung der Plasmaproteinbindung dieser Substanzen. Hierbei fand eine affinit{\"a}tschromatographische Methode mit immobilisiertem Albumin Anwendung. Die Flavonoide Taxifolin, (+)-Catechin sowie das Catechindimer Procyanidin B1 zeigten eine, aufgrund der vorliegenden Polyphenolstruktur der Substanzen gut erkl{\"a}rbare ausgepr{\"a}gte Bindung, w{\"a}hrend f{\"u}r Kaffes{\"a}ure, Ferulas{\"a}ure und ein δ-(3,4-Dihydroxyphenyl)-γ-valerolacton (Metabolit M1), das in vivo als Metabolit aus(+)-Catechin gebildet wird, eine wesentlich geringere Affinit{\"a}t zu Albumin ermittelt werden konnte. Desweiteren kam eine Filtrationsmethode zur Anwendung, die durch Abtrennung der Proteine aus dem Plasma eine Bestimmung der Bindung erm{\"o}glichte. Um die in Vorversuchen gezeigte ausgepr{\"a}gte unspezifische Bindung der Flavonoide (+)-Catechin und Taxifolin an Membran- und Gef{\"a}ßoberfl{\"a}chen zu minimieren wurde eine Vorbehandlung der Membranen vorgenommen. Die Resultate beider Methoden zeigten eine gute {\"U}bereinstimmung, ausgenommen der bei der Ultrafiltration erhaltenen geringen Proteinbindung des Procyanidin B1. Auch die Ultrafiltrationsmethode ergab f{\"u}r Taxifolin und (+)-Catechin eine beinahe vollst{\"a}ndige Bindung. F{\"u}r die Phenolcarbons{\"a}uren Ferulas{\"a}ure und Kaffees{\"a}ure sowie den Metaboliten M1 hingegen ergaben sich geringere Affinit{\"a}ten so dass die Ergebnisse der affinit{\"a}tschromatographischen Methode best{\"a}tigt und durch die Verwendung von zwei verschiedenen unabh{\"a}ngigen Bestimmungsans{\"a}tzen eine gesteigerte Aussagekraft der Resultate erreicht werden konnte. Eine weitere Erg{\"a}nzung der Aufkl{\"a}rung des pharmakokinetischen Profils erfolgte durch die Ermittlung der Verteilung dieser Substanzen zwischen Plasma und verschiedenen Blutzellen. Insbesondere f{\"u}r den Metaboliten M1 zeigte sich bei einigen der Versuche eine ausgepr{\"a}gte Affinit{\"a}t zu Erythrozyten und mononukle{\"a}ren Zellen. Ob diesem Ph{\"a}nomen m{\"o}glicherweise aktive Transportmechanismen zu Grunde lagen sollte durch weiterf{\"u}hrende Betrachtungen gekl{\"a}rt werden. Die Untersuchungen ergaben, dass an dieser Verteilung weder ein Aminos{\"a}uretransporter noch das para-Glykoprotein beteiligt gewesen waren, jedoch ließen erg{\"a}nzende Versuche den Schluss zu, dass eine erleichterte Diffusion in das Zellinnere durch den Glucose-Transporter GLUT-1 erm{\"o}glicht werden k{\"o}nnte. Diese Vermutung wurde durch vergleichende Energiefeld-,Oberfl{\"a}chen-, und Volumenberechnungen zwischen dem nat{\"u}rlichen Substrat des Transporters Glucose und dem Metaboliten M1 gest{\"u}tzt. Aufbauend auf den Ergebnissen der Verteilungsversuche wurde ein m{\"o}glicher intrazellul{\"a}rer Metabolismus der Substanzen in Erythrozyten und mononukle{\"a}ren Zellen, insbesondere durch Reaktionen des Phase II Metabolismus, untersucht. Mittels massenspektrometrischer Untersuchungen konnten Hinweise auf die Bildung eines Addukts zwischen Glutathion und dem Metaboliten M1 in Erythrozyten gefunden werden. Abschließend wurde durch die Bestimmung der protektiven Eigenschaften des Metaboliten M1 gegen oxidative Sch{\"a}digungen der Erythrozytenmembran auch ein pharmakodynamischer Aspekt dieser Verbindung hinzugef{\"u}gt. Zwar zeigte sich bereits in einem Konzentrationsbereich von 1 μM eine ausgepr{\"a}gte antioxidative Aktivit{\"a}t des Metaboliten M1, jedoch konnte kein Hinweis auf Beeinflussung oxidativer Membransch{\"a}digungen durch m{\"o}glicherweise intrazellul{\"a}r gebildete Konjugate obiger Verbindung gefunden werden. Im Rahmen dieser Arbeit konnten f{\"u}r verschiedene Bestandteile eines Kiefernrindenextraktes und ein δ-(3,4-Dihydroxyphenyl)-γ-valerolacton Plasmaproteinbindungen und erstmals die Verteilung dieser Substanzen zwischen Plasma und Blutzellen ermittelt werden. Insbesondere die in einigen Versuchen gezeigte Aufnahme bzw. Adsorption k{\"o}nnte einen Beitrag zur Kl{\"a}rung der Beobachtung liefern, dass eine deutliche Diskrepanz gefunden wurde zwischen in vivo gemessenen Plasmakonzentrationen, welche in vitro nicht ausreichend sind um deutliche Effekte auszul{\"o}sen und Ergebnissen aus ex vivo Untersuchungen, die eine deutliche Beeinflussung insbesondere antiinflammatorischer Prozesse zeigten.},
  subject      = {Pharmakokinetik},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Ries2009,
  author    = {Ries, Stefan},
  title     = {Versuche zur Totalsynthese von Pseudodistomin C und E - Ein neuer Syntheseweg},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-39931},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2009},
  abstract  = {Die Pseudodistomine geh{\"o}ren zu den ersten Piperidinalkaloiden marinen Ursprungs, die 1987 von Ishibashi et al. aus der Tunikate (Ascidie) Pseudodistoma kanoko isoliert wurden. Aus der gleichen Tunikate wurde 1995 das Pseudodistomin C isoliert. Die amphiphilen Piperidinalkaloide zeigen eine Antitumor-Aktivit{\"a}t gegen bestimmte M{\"a}useleuk{\"a}miezellen, wobei Pseudodistomin C auch eine Cytotoxizit{\"a}t gegen menschliche HeLa-abgeleitete Krebszellen KB aufweist. In der Einleitung wird ausf{\"u}hrlich auf Vorkommen, Struktur, Biogenese, pharmakologische Perspektiven und literaturbekannten Synthesen dieser amphiphilen Piperidin-Alkaloide eingegangen. Im Hauptteil wird zun{\"a}chst eine gescheiterte Synthese ausgehend von D-Ribose {\"u}ber das Konzept einer Tandem Wittig-[3+2]-Cycloaddition beschrieben. Daraufhin wird ein v{\"o}llig neuer Syntheseweg vorgestellt, welcher den formalen Aufbau des Pseudodistomin C {\"u}ber einen bekannten Piperidin-Grundk{\"o}rper erm{\"o}glich. Des weiteren konnte das vollst{\"a}ndig gesch{\"u}tzte Pseudodistomin E synthetisiert werden.},
  subject      = {Piperidin},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Ruppel2008,
  author    = {Ruppel, Joanna},
  title     = {Vergleich unterschiedlicher Messmethoden zur Beurteilung der Potenz nanostrukturierter Fließregulierungsmittel},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-28066},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2008},
  abstract  = {In der vorliegenden Arbeit wurde der fließregulierende Effekt diverser hochdisperser F{\"a}llungskiesels{\"a}uren vom Typ SIPERNAT® (Evonik Degussa GmbH) auf die Fließeigenschaften koh{\"a}siver Sch{\"u}ttg{\"u}ter untersucht. Der Wirkmechanismus dieser nanostrukturierten Fließregulierungsmittel beruht bei trockenen und elektrostatisch nicht aufgeladenen Pulvern vorwiegend auf der Reduktion von van-der-Waals-Kr{\"a}ften durch Adsorption kleinerer Aggregate des Fließregulierungsmittels an die Oberfl{\"a}che der Sch{\"u}ttgutpartikel und somit Vergr{\"o}ßerung des Abstandes bzw. Verkleinerung der Kontaktfl{\"a}chen zwischen den Tr{\"a}gerpartikeln. Durch unterschiedlich langes Mischen von Fließregulierungsmitteln mit koh{\"a}siven Sch{\"u}ttg{\"u}tern ver{\"a}ndert sich sowohl die Anzahl adsorbierter Nanopartikel als auch die Gr{\"o}ße, Gr{\"o}ßenverteilung und Form der Adsorbate, was in unterschiedlichen Fließeigenschaften der Mischungen resultiert. Zur Untersuchung des Zusammenhanges zwischen Oberfl{\"a}chenbelegung durch Adsorbate und Fließeigenschaften einer Mischung wurde Maisst{\"a}rke, die als koh{\"a}sives Modellsch{\"u}ttgut fungierte, eine konstante Menge Fließregulierungsmittel zugesetzt und die Mischungen unterschiedlich langen Mischzeiten in einem Freifallmischer unterzogen. Die aus dem Mischprozeß resultierende Belegung der Maisst{\"a}rkeoberfl{\"a}che durch Adsorbate wurde mittels Rasterelektronenmikroskop mit anschließender bildanalytischer Auswertung (KL 300®, Carl Zeiss) charakterisiert. Die Fließeigenschaften der Mischungen wurden mit einem Zugspannungstester, einem modifizierten Auslauftrichter sowie Hausner-Faktor untersucht. Es konnte gezeigt werden, daß sich die Fließeigenschaften mit steigender Mischzeit kontinuierlich bis zum Erreichen eines Optimums verbessern. Dies wird mit der Abnahme der Adsorbatgr{\"o}ßen und der Zunahme der Adsorbatanzahl auf der Maisst{\"a}rkeoberfl{\"a}che erkl{\"a}rt. Bei kurzen Mischzeiten bewirken adsorbierte Fließregulierungsmittelaggregate eine Verbesserung der Fließeigenschaften durch Verhinderung direkter Kontakte zwischen den Sch{\"u}ttgutpartikeln. Bei weiterer Zunahme der Oberfl{\"a}chenbelegung werden die Fließeigenschaften durch einen {\"U}bergang von Tr{\"a}ger-Adsorbat-Tr{\"a}ger-Kontakten zu Tr{\"a}ger-Adsorbat-Adsorbat-Tr{\"a}ger-Kontakten verbessert. Eine beobachtete Verschlechterung der Fließeigenschaften nach {\"U}berschreiten der optimalen Mischzeit beruht wahrscheinlich auf einer Ver{\"a}nderung der dreidimensionalen Form der Adsorbate, die zu einer Vergr{\"o}ßerung der Kontaktfl{\"a}chen f{\"u}hrt. Beim Vergleich der unterschiedlichen Messmethoden zur Ermittlung der Fließeigenschaften wurde ersichtlich, dass die Messparameter des modifizierten Auslauftrichters gut mit dem Hausner-Faktor korrelieren, w{\"a}hrend die Zugspannungsmessungen z.T. abweichende Ergebnisse lieferten. Eine genaue Analyse des Messvorgangs am Zugspannungstester zeigte, dass die Pulverproben bei der verwendeten Messmethode (Messung mit konstanter Vorlast) in Abh{\"a}ngigkeit von ihren Fließeigenschaften unterschiedlich stark durch den Messvorgang verdichtet werden, was Einfluss auf die gemessenen Zugspannungswerte hatte. Aus dieser Erkenntnis konnten Verbesserungsvorschl{\"a}ge f{\"u}r die Zugspannungsmessung an Sch{\"u}ttg{\"u}tern gemacht werden.},
  subject      = {Siliciumdioxid},
  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}
}
@phdthesis{MayerNicolai2008,
  author    = {Mayer-Nicolai, Christine},
  title     = {Vergleich der durch die historischen Autoren Hildegard von Bingen und Leonhart Fuchs pflanzlichen Arzneimitteln zugeschriebenen mit aktuell anerkannten Indikationen},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-33967},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2008},
  abstract  = {Die vorliegende Arbeit hat sich zum Ziel gesetzt das medizinische Werk zweier ausgew{\"a}hlter historischer Autoren, n{\"a}mlich jenes Hildegards von Bingen (1098 - 1179) und von Leonhart Fuchs (1501 - 1566), m{\"o}glichst umfassend hinsichtlich der f{\"u}r Mittel pflanzlichen Ursprungs vergebenen Indikationen zu bearbeiten und mit modernem Wissen zu vergleichen. Mit Hilfe einer statistischen Auswertung sollte dabei festgestellt werden, ob die {\"u}berlieferten Indikationen lediglich einer zuf{\"a}lligen Zuordnung folgen oder ob diese zielgerichtet Erfahrungswerte spiegeln. Sollte sich die Zuweisung einzelner Pflanzen zu bestimmten Indikationen nicht als zuf{\"a}llig erweisen, so w{\"a}re dies ein Beleg daf{\"u}r, dass man bereits vor Jahrhunderten {\"u}ber ein Wissen verf{\"u}gte, welches unseren heutigen Erkenntnissen vergleichbar w{\"a}re. Die Wahrscheinlichkeit, dass entsprechende Pflanzen, die heute medizinisch nicht mehr gebr{\"a}uchlich sind, von historischen Autoren jedoch empfohlen werden, die gew{\"u}nschten Wirkungen zeigen, w{\"a}re demzufolge groß. Derartigen Erfolg versprechenden Pflanzen oder traditionellen Anwendungen k{\"o}nnte sich die weitere klinische Forschung zuwenden. Bisherige Vergleiche der historischen Verwendung von Heilpflanzen griffen in der Regel aus einer Vielzahl von Indikationen und Autoren, die zur heutigen Indikation einer bestimmten Pflanze passenden Indikationen heraus. Der Ansatz der vorliegenden Arbeit ist insofern neu, als ein m{\"o}glichst umfassender Vergleich eines einzelnen historischen Autors mit den aus heutiger Sicht als belegt geltenden Indikationen angestrebt wird. Um zu zeigen, ob die von einem untersuchten Autoren vergebenen Indikationen systematisch oder rein zuf{\"a}llig vergeben wurden, werden die per Zufall zu erwartenden „Treffer" mit den beobachteten „Treffern" verglichen. Die Indikationen des historischen Autors zu jeder Pflanze wurden anhand der folgenden Schritte bearbeitet: a) Identifikation der Pflanzen und Indikationen b) Z{\"a}hlen der Indikationen pro Pflanze c) Vergleich mit den aus heutiger Sicht als belegt geltenden Indikationen d) Z{\"a}hlen der {\"U}bereinstimmungen in vier abgestuften Bewertungskategorien (beobachtete „Treffer") e) Statistischer Vergleich Im Ergebnis wird gefolgert, dass beide historischen Autoren dem Zufall signifikant in der Zuordnung von Indikationen {\"u}berlegen sind. Tendenziell entspricht die Zuordnung durch Leonhart Fuchs eher den heute als anerkannt geltenden Indikationen, wobei dies nicht zwangsl{\"a}ufig mit einem geringeren Wissen Hildegards gleichzusetzen ist.},
  subject      = {Heilpflanzen},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Leutner2010,
  author    = {Leutner, Dirk},
  title     = {Untersuchungen zur Wirkungsweise und {\"u}ber den Nutzen von Pr{\"a}mixen beim Einsatz von Fließregulierungsmitteln},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-53133},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2010},
  abstract  = {In der vorliegenden Arbeit wurde der Einfluss hochdisperser, nanoskaliger Materialien auf die Fließregulierung eines speziell ausgesuchten Tr{\"a}germaterials mit einer unregelm{\"a}ßigen Partikelform und einer breiten Partikelgr{\"o}ßenverteilung untersucht. Als Modellsubstanz diente gemahlenes, kristallines Laktosemonohydrat im Vergleich zu Maisst{\"a}rke mit gleichm{\"a}ßiger Partikelform. Es wurde nachgewiesen, dass die Wirkung von Fließregulierungsmitteln auch bei kantigen Partikeln mit rauer Oberfl{\"a}che wie gemahlener Laktose auf der Adsorption kleiner Agglomerate des nanoskaligen Fließregulierungsmittels beruht. Zur Charakterisierung der Fließeigenschaften von Pulvern verschiedener Morphologie stellt der Zugspannungstester eine alternative Methode dar. Anhand von Vergleichsmessungen mit der Scherzelle nach Jenike wurde gezeigt, dass der Zugspannungstester eine geeignete Methode ist. Ein weiterer Schwerpunkt der Arbeit lag auf der Entwicklung eines geeigneten Pr{\"a}mixes f{\"u}r den Einsatz von Fließregulierungsmitteln. Als Basis eines Pr{\"a}mixes sind grunds{\"a}tzlich beide Tr{\"a}germaterialien geeignet, Maisst{\"a}rke ist der Laktose aber {\"u}berlegen. In Pr{\"a}mixen mit Anteilen von 10 \% Nanomaterial ist der Tr{\"a}ger in der Lage das Fließregulierungsmittel zu zerteilen und zu adsorbieren. Diese Adsorbate werden in einer Endmischung schnell an die neu hinzugekommenen Partikel {\"u}bertragen. Bei Einsatz eines Pr{\"a}mixes sinkt die Zugspannung mit steigender Mischzeit schneller als bei einer Direktmischung der Komponenten. Auch die Handhabung eines Pr{\"a}mixes hat sich als erheblich einfacher als die des reinen Nanomaterials herausgestellt. Die untersuchten Vormischungen sind sehr gut fließf{\"a}hig und stauben kaum. Pr{\"a}mixe sind eine gute Option, Fließregulierungsmittel vorteilhaft in Pulvermischungen einzubringen. Eine Zugabe von zwei oder auch f{\"u}nf Prozent eines Pr{\"a}mixes aus 10 \% (m/m) Fließregulierungsmittel und Maisst{\"a}rke statt der direkten Zugabe von 0,2 \% bis 0,5 \% Nanomaterial stellt eine verfahrenstechnische Verbesserung beim industriellen Einsatz von Fließregulierungsmitteln dar.},
  subject      = {Siliciumdioxid},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Jaser2006,
  author    = {Jaser, Margit},
  title     = {Untersuchungen zur Wirkungsweise nanoskaliger Fließregulierungsmittel in der Tablettierung},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-21509},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2006},
  abstract  = {Die vorliegende Arbeit untersucht den Einfluss verschiedener nanoskaliger Fließregulierungsmittel auf die Direkt-Tablettiereigenschaften von pharmazeutischen Pulvern am Beispiel von reiner Maisst{\"a}rke und deren Mischung mit einem schlecht kompaktierbaren Wirkstoff, Ibuprofen. Die wesentlichen Parameter f{\"u}r eine erfolgreiche Tablettierung sind die Fließf{\"a}higkeit und ein gutes Bindungsverm{\"o}gen der Pulverbestandteile. Das Fließverhalten der Pulvermischungen mit je 0.2\% Fließregulierungsmittelanteil wurde sowohl mit apparativ einfachen Arzneibuchmethoden als auch mit einer instrumentierten Exzenterpresse untersucht. Mittels der Instrumentierung konnten zudem die Tablettierbedingungen gezielt ausgew{\"a}hlt und konstant gehalten werden. Die Untersuchung der mechanischen Eigenschaften der Tabletten erfolgte mit einem Schleuniger Bruchfestigkeitstester, der zugleich die Bestimmung der Tablettenabmessungen erlaubt. Zus{\"a}tzlich wurde die Belegung der Maisst{\"a}rke- und Ibuprofenoberfl{\"a}chen mit den Fließregulierungsmitteln qualitativ am Rasterelektronenmikroskop untersucht.},
  subject      = {Pulver},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Mueller2008,
  author    = {M{\"u}ller, Anne-Kathrin},
  title     = {Untersuchungen zur fließregulierenden Eigenschaft hochdisperser F{\"a}llungskiesels{\"a}uren},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-26884},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2008},
  abstract  = {Es wurde untersucht, welchen Einfluss verschiedene hochdisperse Fließregulierungsmittel, wie sie bisher in der pharmazeutischen Technologie aber auch in der Lebensmittel- und Futtermittelindustrie eingesetzt werden, auf einige ausgew{\"a}hlte koh{\"a}sive Sch{\"u}ttg{\"u}ter aus{\"u}ben. Dazu wurden bin{\"a}re Mischungen mit variierender Konzentration an Fließregulierungsmittel und Sch{\"u}ttgut hergestellt und in einem Freifallmischer gemischt. Als Fließverbesserer kamen verschiedene hochdisperse Kiesels{\"a}uren, darunter eine pyrogene Kiesels{\"a}ure vom Typ AEROSIL® (Evonik Degussa GmbH) und mehrere F{\"a}llungskiesels{\"a}uren vom Typ SIPERNAT® (Evonik Degussa GmbH), zum Einsatz. Maisst{\"a}rke, Kartoffelst{\"a}rke und Hoechst Wachs C Micropulver® dienten als koh{\"a}sive Modellsubstanzen. F{\"u}r den fließregulierenden Effekt spielt die gew{\"a}hlte Mischdauer eine entscheidende Rolle. Denn w{\"a}hrend des Mischvorgangs werden die ehemals Mikrometer bis Millimeter großen Fließregulierungsmittelagglomerate sukzessive zerkleinert, bis sie nanoskalige Rauigkeiten auf der Sch{\"u}ttgutoberfl{\"a}che erzeugen. Je nach gew{\"a}hlter Mischdauer ergeben sich somit differierende Belegungsgrade der Tr{\"a}gerpartikeloberfl{\"a}che. Die adsorbierten Oberfl{\"a}chenrauigkeiten bewirken eine Vergr{\"o}ßerung des Haftabstands zwischen den Pulverpartikeln und eine Verkleinerung der Kontaktfl{\"a}che. Dadurch reduzieren sie die interpartikul{\"a}ren Anziehungskr{\"a}fte, die vor allem durch van-der-Waals-Kr{\"a}fte verursacht werden, und verbessern somit die Fließeigenschaften des Sch{\"u}ttgutes. Die interpartikul{\"a}ren Haftkr{\"a}fte der bin{\"a}ren Mischungen wurden mit Hilfe eines Zugspannungstesters gemessen. Die Gr{\"o}ße und Anzahl der Kiesels{\"a}ureadsorbate auf der Sch{\"u}ttgutoberfl{\"a}che wurden mittels Rasterelektronenmikroskopie und anschließender bildanalytischer Auswertung (KS 300©, Carl Zeiss) bestimmt. Es konnten Unterschiede im fließregulierenden Potential der einzelnen Kiesels{\"a}uren aufgezeigt werden, die sich durch deren individuelle Tendenz zur Fragmentierung erkl{\"a}ren lassen. Unabh{\"a}ngig davon, ob Mais- oder Kartoffelst{\"a}rke verwendet wurde, und welche Untersuchungsmethode den Messungen zugrunde lag, wiesen die getesteten Fließregulierungsmittel eine gleich bleibende Rangfolge ihres fließverbessernden Potentials auf. Es konnte somit gezeigt werden, dass F{\"a}llungskiesels{\"a}uren sich in gleicher Weise als Fließregulierungsmittel eignen wie die bereits breit eingesetzten pyrogenen Kiesels{\"a}uren. Jedoch m{\"u}ssen die Agglomerate der gew{\"a}hlten Silica leicht und schnell zerkleinerbar sein. Dies trifft in besonderer Weise f{\"u}r vermahlene Produkte zu, da deren Agglomeratgef{\"u}ge lockerer sind als bei unvermahlenen Substanzen. Solche Fließregulierungsmittel, die eine große spezifische Oberfl{\"a}che aufweisen, das bedeutet {\"u}ber eine kleine Prim{\"a}rpartikelgr{\"o}ße verf{\"u}gen, besitzen eine besonders feste Agglomeratstruktur, die sich beim Mischen nur schwer zerkleinern l{\"a}sst. Diese Kiesels{\"a}uren sind deshalb zur Fließregulierung nur wenig geeignet. Weiterhin sind hydrophobe Kiesels{\"a}uren den hydrophilen {\"u}berlegen, wenn es darum geht, die Fließeigenschaften der Pulver zu verbessern. Das Fehlen zus{\"a}tzlicher Wasserstoffbr{\"u}ckenbindungen wird hier f{\"u}r die hervorragende fließverbessernde Potenz der hydrophoben Materialien verantwortlich gemacht. Spielt jedoch das Wasseraufnahmeverm{\"o}gen der Silica eine Rolle, so ist es von Vorteil eine hydrophile Kiesels{\"a}ure einzusetzen. Hierbei {\"u}bertreffen die F{\"a}llungskiesels{\"a}uren die pyrogenen Kiesels{\"a}uren sogar in der Absorptionsf{\"a}higkeit. Die Erkenntnisse stellen einen Fortschritt f{\"u}r die Charakterisierung der verschiedenen Silica-Typen dar. Besonders, da der Kiesels{\"a}uretyp SIPERNAT® im Vergleich zum Typ AEROSIL® noch wenig erforscht und etabliert ist. Nachteilig f{\"u}r die Verwendung im Pharmabereich ist allerdings die im Vergleich zu den pyrogenen Kiesels{\"a}uren niedrigere chemische Reinheit. Die Auswahl beschr{\"a}nkt sich hier ausschließlich auf Produkte, die {\"u}ber einen hohen SiO2-Gehalt verf{\"u}gen und somit den Anforderungen der Ph. Eur. gen{\"u}gen. Die getesteten Substanzen bleiben daher vorerst interessanter f{\"u}r den lebensmittel- oder futtermitteltechnologischen Bereich.},
  subject      = {Siliciumdioxid},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Raab2004,
  author    = {Raab, Thomas},
  title     = {Untersuchungen zur Erdbeerfruchtreifung : Biosynthese von 4-Hydroxy-2,5-dimethyl-3(2H)-furanon und Enzymaktivit{\"a}ten w{\"a}hrend des Reifungsprozesses},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-8640},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2004},
  abstract  = {Die Fruchtreifung stellt einen hochkomplexen Prozess dar, der durch eine Reihe von biochemischen und physiologischen Ver{\"a}nderungen gekennzeichnet ist. Dies umfasst bedeutende Ver{\"a}nderungen von Textur, Farbe sowie die Bildung von geschmacks- und geruchsaktiven Verbindungen. Die vorliegende Arbeit pr{\"a}sentiert neue Erkenntnisse zur Biosynthese von 4-Hydroxy-2,5-dimethyl-3(2H)-furanon (Furaneol®, HDMF), einer Schl{\"u}ssel-Aromakomponente der Erdbeere (Fragaria x ananassa). Daneben lieferten die durchgef{\"u}hrten Versuche den Nachweis einer Reihe enzymatischer Aktivit{\"a}ten in der Erdbeerfrucht und beleuchteten deren Entwicklung im Verlauf der Erdbeer-Fruchtreifung. Zum ersten Mal wurde ein Protein aus Erdbeerfr{\"u}chten isoliert, partiell sequenziert und seine Beteiligung an der enzymatischen Bildung von HDMF w{\"a}hrend der Fruchtreifung nachgewiesen.},
  subject      = {Erdbeere},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Frank2009,
  author    = {Frank, Andreas},
  title     = {Untersuchungen zur Anwendbarkeit und Validit{\"a}t von In-vitro-Methoden bez{\"u}glich der Inhibition von Cytochrom-P450-Enzymen durch Arzneipflanzenextrakte},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-36236},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2009},
  abstract  = {Um Arzneimittelwechselwirkungen von Arzneistoffen sowie neuen Arzneistoffkandidaten zu vermeiden, werden zur Absch{\"a}tzung des Interaktionsrisikos so genannte In-vitro-Interaktionsstudien durchgef{\"u}hrt. Hierf{\"u}r werden vor allem Mikrotiterplatten-basierte Fluoreszenz- und LC/MS-Methoden verwendet. Das Ziel dieser Arbeit war die Untersuchung der Anwendbarkeit und Validit{\"a}t dieser In-vitro-Methoden bez{\"u}glich der Inhibition von CYP-Enzymen durch Arzneipflanzenextrakte. Die in dieser Arbeit erhaltenen Daten belegen, dass die verwendeten Fluoreszenz-Assays f{\"u}r Pflanzenextrakte keine validen Ergebnisse liefern und f{\"u}r die Bestimmung der inhibitorischen Aktivit{\"a}t von Pflanzenextrakten nur in wenigen F{\"a}llen geeignet sind. Bei einigen untersuchten Pflanzenextrakten wurden sehr starke inhibitorische Aktivit{\"a}ten gefunden, da durch Quenching des Fluoreszenzsignals falsch positive Ergebnisse vorget{\"a}uscht wurden. Ebenso war die Inhibition bei einigen Pflanzenextrakten aufgrund einer starken Eigenfluoreszenz sehr schwach oder konnte {\"u}berhaupt nicht bestimmt werden. Des Weiteren wurden als Referenzmethoden f{\"u}r die Bestimmung der Inhibition von CYP-Enzymen LC/MS-basierte Methoden mit Online-Festphasenextraktion verwendet, die speziell f{\"u}r Pflanzenextrakte entwickelt und validiert wurden. Die Ergebnisse der LC/MS-basierten CYP-Assays wurden durch die Pflanzenmatrix nicht beeinflusst, so dass diese Assays hervorragend als Referenzmethoden f{\"u}r die Bestimmung der inhibitorischen Aktivit{\"a}t von Pflanzenextrakten geeignet sind. Bei sehr hohen Extraktkonzentrationen zeigten einige Pflanzenextrakte sehr starke Abweichungen der mittels LC/MS und Fluorimetrie in Mikrotiterplatten erhaltenen inhibitorischen Aktivit{\"a}t. Die Verwendung von niedrigen Extraktkonzentrationen f{\"u}hrte zu einer besseren {\"U}bereinstimmung der erhaltenen Ergebnisse. D.h. vor allem bei hohen Extraktkonzentrationen sind starke Quenching- und Eigenfluoreszenz-Effekte zu erwarten. Dennoch sind auch bei niedrigen Extraktkonzentrationen diese Effekte nicht auszuschließen. In den meisten Ver{\"o}ffentlichungen wurden sehr hohe Testkonzentrationen f{\"u}r die Bestimmung der inhibitorischen Aktivit{\"a}t von Pflanzenextrakten verwendet, so dass mit hoher Wahrscheinlichkeit aufgrund von Quenching- und Eigenfluoreszenz-Effekten falsch positive bzw. negative Ergebnisse erhalten wurden. Untersuchungen zum Quenching haben gezeigt, dass die meisten Extrakte in den {\"u}blicherweise verwendeten Konzentrationen (ca. 10-1000 µg/ml) die Fluoreszenzintensit{\"a}t der Metabolite sehr stark reduzierten. Die Quenching-Effekte der Pflanzenextrakte beeinflussten das Fluoreszenzsignal aller enzymatisch gebildeten Metabolite (Cumarin-Derivate, Resorufin, Fluorescein), wobei die Quenching-Effekte bei Resorufin und Fluorescein in ihrer St{\"a}rke und H{\"a}ufigkeit geringer ausfielen. Bei CYP2B6, CYP2C9 und CYP2D6 wurden in Verbindung mit Fluoreszenzsubstraten, die eine Cumarinstruktur aufweisen, sehr oft falsch negative oder gar keine Ergebnisse erhalten, weil die Eigenfluoreszenz der Extrakte die Metabolitenfluoreszenz {\"u}berlagerte. Quenching-Effekte traten bei den untersuchten Pflanzenextrakten weitaus h{\"a}ufiger auf als eine Eigenfluoreszenz. Aufgrund dieser Tatsachen k{\"o}nnen die Mikrotiterplatten-basierten Fluoreszenz-Methoden nur eingesetzt werden, wenn vorher gezeigt wurde, dass die Pflanzenextrakte bei allen Testkonzentrationen sowie bei verschiedenen Metabolitenkonzentrationen weder Quenching- noch Eigenfluoreszenz-Effekte zeigen. Ebenso wurde in dieser Arbeit gezeigt, dass die bisher in Ver{\"o}ffentlichungen durchgef{\"u}hrten Kontrollinkubationen nur bedingt zur Kompensation von Quenching- und Eigenfluoreszenz-Effekten geeignet sind. Das Auftreten und Ausmaß der Quenching- und Eigenfluoreszenz-Effekte sind abh{\"a}ngig vom Inhibitor (Pflanzenextrakt), der Inhibitorkonzentration, dem Metaboliten und dessen Anregungs- und Emissionswellenl{\"a}nge sowie der Metabolitenkonzentration, die durch die enzymatische Umsetzung des Substrats und der inhibitorischen Aktivit{\"a}t des Inhibitors bestimmt wird. W{\"a}hrend der Inhibitor, die zu testenden Inhibitorkonzentrationen, der Metabolit sowie dessen Anregungs- und Emissionswellenl{\"a}nge eine feste Gr{\"o}ße darstellen, ist die Metabolitenkonzentration je nach inhibitorischer Aktivit{\"a}t des Inhibitors sehr unterschiedlich. D. h. letztendlich h{\"a}ngt das genaue Ausmaß der Eigenfluoreszenz- und Quenching-Effekte von der inhibitorischen Aktivit{\"a}t der Pflanzenextrakte ab. Es konnte gezeigt werden, dass je geringer die Metabolitenkonzentration ist, desto st{\"a}rker wird das Fluoreszenzsignal reduziert (Quenching) bzw. erh{\"o}ht (Eigenfluoreszenz). Eine sinnvolle Kontrollinkubation zur Kompensation von Quenching- und Eigenfluoreszenz-Effekten kann also gar nicht durchgef{\"u}hrt werden. Bei In-vitro-Untersuchungen zur Bestimmung der inhibitorischen Aktivit{\"a}t ist die Metabolitenkonzentration nicht bekannt und somit der Einfluss der Effekte nicht bestimmbar.},
  subject      = {In vitro},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Appel2008,
  author    = {Appel, Markus},
  title     = {Untersuchungen zur 2H/1H- und 13C/12C-Isotopenfraktionierung bei der Biogenese von Aromastoffen},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-28426},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2008},
  abstract  = {F{\"u}r die Authentizit{\"a}tsbewertung achiraler Aromastoffe ist die gaschromatographische Isotopenverh{\"a}ltnismessung mittels massenspektrometrischer Analyse ein etabliertes Verfahren. Diese Technik erm{\"o}glicht es, {\"u}ber geeignete Datenbanken authentischer Referenzproben gesicherte Aussagen hinsichtlich deren Herkunft aus nat{\"u}rlicher oder synthetischer Quelle zu treffen. Zunehmend ins Interesse r{\"u}ckt allerdings auch die Frage, ob es mittels Techniken der Stabilisotopenanalytik ebenso m{\"o}glich ist, das breite Feld der legislativ als „nat{\"u}rlich" deklarierten Aromastoffe analytisch weiter in deren Herkunft aus biotechnologischer oder nat{\"u}rlicher („ex plant") Quelle aufzutrennen. Zwar kann dieser Fragestellung prinzipiell {\"u}ber die Erweiterung bestehender Stabilisotopen-Datenbanken mit authentischen Proben nachgegangen werden, sie scheitert jedoch h{\"a}ufig an der limitierten Verf{\"u}gbarkeit authentischer biotechnologischer Referenzen oder der eingeschr{\"a}nkten Kenntnis {\"u}ber die der Produktion „nat{\"u}rlicher" Aromastoffe zugrundeliegenden Verfahrenstechniken. Eine m{\"o}gliche Vorgehensweise zur Umgehung dieses Sachverhalts stellt daher die in Anlehnung an beschriebene biotechnologische Verfahren im Labormaßstab durchgef{\"u}hrte Produktion ausgew{\"a}hlter und somit auch authentischer Referenz-Aromastoffe dar. Diese Methode hat zudem den Vorteil, dass gegebenenfalls zus{\"a}tzliche Informationen {\"u}ber m{\"o}gliche Isotopenfraktionierungen in solchen Systemen ermittelt werden k{\"o}nnen, welche sich nicht nur zur Authentizit{\"a}tspr{\"u}fung als n{\"u}tzlich erweisen k{\"o}nnen, sondern auch zur stetig wachsenden Grunderkenntnis {\"u}ber Isotopenfraktionierungen in biologischen Systemen beitragen. Ziel der vorliegenden Arbeit war es daher, der geschilderten Fragestellung bez{\"u}glich ausgew{\"a}hlter Aromastoffe aus den Gruppen der C6-Aldehyde und -Alkohole („Gr{\"u}nnoten") sowie der G{\"a}rungsalkohole nachzugehen. Zu diesem Zweck erfolgten zum einen im Labormaßstab die biogenetische Bildung von C6-Aldehyden und -Alkoholen ausgehend von den unges{\"a}ttigten Fetts{\"a}uren Linol- und Linolens{\"a}ure, ferner wurden parallel Edukte, Intermediate und Produkte isoliert und hinsichtlich ihrer Stabilisotopengehalte durch Bestimmung der Delta-2H(V-SMOW)- und Delta-13C(V-PDB)-Werte untersucht. Zum anderen sind auf fermentativem Wege ausgehend von unterschiedlichen Kohlenhydratquellen die G{\"a}rungsalkohole 2-Phenylethanol und 2-Methyl-1-propanol dargestellt worden. Des weiteren galt es, die bei den G{\"a}rungsalkoholen resultierende Datenlage dahingehend zu pr{\"u}fen, ob sich diese {\"u}ber eine Korrelation der Delta-2H(V-SMOW)- und Delta-13C(V-PDB)-Werte dazu eignet, eine Authentizit{\"a}tsbewertung dieser Aromastoffe hinsichtlich nat{\"u}rlicher oder synthetischer Herkunft zu erm{\"o}glichen.},
  subject      = {Aroma},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Marquardt2004,
  author    = {Marquardt, Karin},
  title     = {Untersuchungen zum Zerkleinerungsverhalten kristalliner Stoffe in einer Spriralstrahlm{\"u}hle},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-8308},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2004},
  abstract  = {Die Feinheit von Mahlprodukten, die durch Beanspruchung in einer Luftstrahlm{\"u}hle erreicht wird, ist immer das Resultat von Zerkleinerungs- und Sichtungsprozessen in der Mahlkammer. Bei hohem Eintrag von Mahlenergie und unter dem Einfluss von großen Zentrifugalkr{\"a}ften in der Mahlkammer k{\"o}nnen feinste Mahlprodukte mit enger Korngr{\"o}ßenverteilung erzielt werden. Es ist jedoch nicht nur entscheidend, dass sehr feine, eng verteilte Mahlprodukte durch Luftstrahlmahlung geschaffen werden k{\"o}nnen. Mindestens genauso wichtig ist es, dass die Korngr{\"o}ßenverteilungen der Mahlprodukte reproduzierbar sind. Reproduzierbar sind die Mahlergebnisse allerdings nur dann, wenn die Abl{\"a}ufe in der Mahlkammer konstant gehalten werden k{\"o}nnen. Bevor Aussagen {\"u}ber den Mahlvorgang in der Luftstrahlm{\"u}hle getroffen werden, muss eine Prozessvalidierung vorgenommen werden. Ansonsten sind keine Modellberechnungen, die einen Zusammenhang zwischen Mahleinstellungen und Korngr{\"o}ßenverteilungen von Mahlprodukten herstellen, m{\"o}glich. Alle Untersuchungen zum Bruchverhalten von Mahlg{\"u}tern wurden durchgef{\"u}hrt an einer Luftstrahlm{\"u}hle vom Typ Fryma JMRS 80, die bereits von Rief [40] optimiert worden war. Es konnte gezeigt werden, dass hohe Mahl- und Injektordr{\"u}cke auch zu hohen Kammerdr{\"u}cken im station{\"a}ren Betriebszustand f{\"u}hren. Große Gutaufgaben pro Zeiteinheit und ein breiter Mahlspalt sind dagegen mit niedrigeren Kammerdr{\"u}cken verbunden. Diese Ergebnisse stimmen gut mit bereits von Muschelknautz [38, 39] und Bauer [34] gewonnenen Erkenntnissen {\"u}berein. Bei hohen Mahl- und Injektordr{\"u}cken sind die Str{\"o}mungsgeschwindigkeiten in der Mahlkammer und damit auch der Mahlkammerdruck relativ groß. Wird dabei jedoch viel Mahlgut pro Zeiteinheit zugef{\"u}hrt, kommt es zu einer starken Abbremsung der Str{\"o}mung, da das zirkulierende Gas durch {\"U}bertragung von Energie auf die Partikel in der Mahlkammer selbst an kinetischer Energie verliert; der Druck in der Mahlkammer sinkt. Die Gr{\"o}ße des Mahlspalts hat Einfluss auf den Kammerdruck, da sie bestimmt, wie groß der Unterdruck und damit der Sogeffekt {\"u}ber dem Tauchrohr ist. Ist der Mahlspalt breit, nimmt der Sog aus der Mahlkammer ab. In der Folge verweilt das Mahlgut l{\"a}nger in der Kammer; die Feststoffmenge in der Mahlkammer nimmt zu. Dadurch wird die Str{\"o}mung in der Mahlkammer stark abgebremst, der Druck in der Kammer sinkt. Harte Stoffe von hoher Dichte und mit elastischem Materialverhalten f{\"u}hren zu niedrigeren Kammerdr{\"u}cken im konstanten Betriebszustand als weiche Stoffe von niedriger Dichte und mit inelastischem Materialverhalten. Mit Hilfe von Korngr{\"o}ßenanalysen konnte gezeigt werden, welchen Einfluss einzelne operative Parameter auf die Feinheit der Mahlprodukte haben. Am Beispiel von Ascorbins{\"a}ure, Natriumascorbat, Lactose und Natriumchlorid wurde untersucht, wie sich die F{\"o}rderrate, der Mahl- und Injektordruck und die Gr{\"o}ße des Mahlspalts auf die Produktfeinheit auswirken. Ein Vergleich der verschieden Mahlg{\"u}ter erm{\"o}glichte es, abzusch{\"a}tzen, inwieweit sich mechanische Eigenschaften auf den Verlauf des Mahlprozesses auswirken. Mit zunehmender Gutaufgabe pro Zeiteinheit werden die Korngr{\"o}ßenverteilungen der Mahlprodukte breiter und hin zu gr{\"o}ßeren Korngr{\"o}ßen verschoben. Steigender Mahl- und Injektordruck und ein gr{\"o}ßer werdender Mahlspalt f{\"u}hren dagegen zu feineren und enger verteilten Mahlprodukten. W{\"a}hrend F{\"o}rderrate und Mahl- bzw. Injektordruck die absolut zur Zerkleinerung verf{\"u}gbare Energie bestimmen, nimmt die Gr{\"o}ße des Mahlspalts eher Einfluss auf die Beanspruchungsdauer der Mahlgutpartikel. Da bei breitem Mahlspalt der Unterdruck {\"u}ber dem Tauchrohr und damit der Sog aus der Mahlkammer reduziert wird, nimmt mit wachsendem Mahlspalt die Verweildauer der Mahlgutpartikel in der Mahlkammer zu; das gewonnene Mahlprodukt wird feiner und enger verteilt. Experimente ergaben, dass sich Ascorbins{\"a}ure am leichtesten zerkleinern l{\"a}sst, gefolgt von Natriumascorbat, Natriumchlorid und zuletzt Lactose. Je kleiner das Elastizit{\"a}tsmodul und je gr{\"o}ßer die H{\"a}rte und die Dichte eines Mahlguts, desto energieaufw{\"a}ndiger ist die Zerkleinerung. Mit Erfolg konnten die operativen Parameter F{\"o}rderrate, Mahldruck und Mahlspalt mit den charakteristischen Gr{\"o}ßen der Mahlproduktverteilungen korreliert werden. Ebenso gelang es, die Materialeigenschaften H{\"a}rte, Elatizit{\"a}tsmodul und Dichte in die Korrelation mit einzubeziehen. F{\"u}r alle mathematischen Rechenans{\"a}tze wurden Modelle zweiter Ordnung gew{\"a}hlt, da diese nicht zu kompliziert sind und dennoch den Prozess sehr gut beschreiben.},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Hagendorf2006,
  author    = {Hagendorf, Annika},
  title     = {Untersuchungen zum Str{\"o}mungsverhalten in einer Spiralstrahlm{\"u}hle mittels Druckmessungen},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-19804},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2006},
  abstract  = {Der Untersuchung des Str{\"o}mungsverhaltens in einer Spiralstrahlm{\"u}hle kommt auf Grund ihrer Komplexit{\"a}t besondere Bedeutung zu. Seit der Entwicklung der Strahlm{\"u}hlen wird versucht, die Abl{\"a}ufe w{\"a}hrend des Zerkleinerungsprozesses genau zu beobachten und zu analysieren. Als Kontrollinstrument der Betriebszust{\"a}nde in der M{\"u}hle hat sich die Aufzeichnung des statischen Drucks etabliert. Der statische Druck ist auf gleichem Radius unabh{\"a}ngig von der Position des Druckaufnehmers und damit auch unabh{\"a}ngig vom Einfluss der Treibstrahlen {\"u}ber der Wandschicht fast konstant. Weitere Untersuchungen {\"u}ber dem Radius der Mahlkammer bringen den Beweis, dass die aufgenommene radiale Druckkennlinie vom {\"a}ußeren Mahlkammerrand in Richtung des Kammermittelpunktes abf{\"a}llt. Die Aufnahme des zur Geschwindigkeitsberechnung ben{\"o}tigten Gesamtdrucks erfolgt {\"u}ber ein Pitot-Rohr. Dazu muss zun{\"a}chst ein f{\"u}r die M{\"u}hle geeignetes Pitot-Rohr angefertigt werden. Das Pitot-Rohr mit einer Kopfl{\"a}nge von 13 mm und einem Verh{\"a}ltnis von Innendurchmesser zu Außendurchmesser von 0,73 liefert in Vergleichsmessungen die h{\"o}chsten Gesamtdruckwerte und wird daher f{\"u}r die weiteren Versuche eingesetzt. Um den Innenraum der M{\"u}hle so vollst{\"a}ndig wie m{\"o}glich zu erfassen, werden wesentliche Einflussgr{\"o}ßen, wie Messposition und Eintauchtiefe des Pitot-Rohres sowie definierte radiale Positionen in der Mahlkammer schrittweise variiert. Dabei erfolgt jeweils die Ermittlung des optimalen Anstr{\"o}mwinkels des Pitot-Rohres. Versuche mit unterschiedlichen Eintauchtiefen des Pitot-Rohres in die Mahlkammer zeigen ebenfalls einen Druckanstieg, sobald das Messrohr in N{\"a}he der Treibstrahld{\"u}sen ausgerichtet wird. Je weiter sich das Rohr von der Treibstrahld{\"u}se entfernt, desto niedriger sind aufgenommener Gesamtdruck und die daraus resultierende Geschwindigkeit. Die berechneten Geschwindigkeitswerte lassen sich mit Hilfe des Programms MATLAB® graphisch in Str{\"o}mungsprofilen darstellen. So k{\"o}nnen besonders {\"u}bersichtlich Richtung und Geschwindigkeit der lokalen Str{\"o}mung in Abh{\"a}ngigkeit vom Radius der Mahlkammer und Position des Pitot-Rohres veranschaulicht werden. Von großer Bedeutung sind die Treibstrahlebenen sowie angrenzende Bereiche ober- bzw. unterhalb der Treibstrahlebenen, da hier ein symmetrisches Str{\"o}mungsverhalten beobachtet werden kann. Diese Symmetrie wird jedoch in den nachfolgenden Ebenen, bedingt durch das Tauchrohr, durchbrochen. Der charakteristische Verlauf einer Spiralstr{\"o}mung kann mit Hilfe der durchgef{\"u}hrten Druckmessungen best{\"a}tigt werden. Das gel{\"a}ufige "Drei-Ebenen-Modell" von K{\"u}rten und Rumpf zur Darstellung der Str{\"o}mungsverl{\"a}ufe in der Strahlm{\"u}hle kann an Hand der gewonnenen Erkenntnisse nicht best{\"a}tigt werden. Die vermuteten R{\"u}ckstr{\"o}mungen lassen sich trotz Ausrichtung des Pitot-Rohres in verschiedenen Eintauchtiefen sowie an ver{\"a}nderten Positionen der Mahlkammer nicht beobachten. F{\"u}r die Versuche mit Pulverbeladung der M{\"u}hle ist es notwendig, zun{\"a}chst einen konstanten Feststoffdurchsatz zu bestimmen, bei dem stabile Betriebsbedingungen der Strahlm{\"u}hle gew{\"a}hrleistet sind. Dazu werden Mahlvorg{\"a}nge mit ver{\"a}nderter F{\"o}rderrate des Gutes durchgef{\"u}hrt. Es zeigt sich, dass bei einer F{\"o}rderrate von 3,49 g/min die statischen Druck- und damit Str{\"o}mungsverh{\"a}ltnisse {\"u}ber eine Messdauer von 10 Minuten stabil sind. Mit dieser Einstellung werden anschließend statische Druckverl{\"a}ufe in Abh{\"a}ngigkeit von der Position des Druckaufnehmers aufgezeichnet. Ein Einfluss der Treibstrahlen auf die statischen Druckwerte ist auch hier nicht erkennbar, wie bereits in den Untersuchungen ohne Feststoffbeladung bewiesen. Die Bestimmung der Partikelgr{\"o}ßenverteilung und Auswertung mittels RRSB-Netz dient dabei zur {\"U}berpr{\"u}fung eines erfolgreichen Zerkleinerungsprozesses. Je h{\"o}her der angelegte Mahldruck, desto feink{\"o}rniger und enger verteilt ist das erhaltene Mahlprodukt. Die Aufzeichnung des Gesamtdrucks bei Feststoffbeladung verl{\"a}uft hingegen nicht erfolgreich. Durch die Ausrichtung in Str{\"o}mungsrichtung setzt sich das Pitot-Rohr schnell mit Pulverpartikeln zu, die sich trotz regelm{\"a}ßiger Freiblasst{\"o}ße nicht entfernen lassen. Es treten starke Druckschwankungen und zahlreiche Str{\"o}mungsinstabilit{\"a}ten auf, die eine reproduzierbare Gesamtdruckerfassung selbst {\"u}ber eine kurze Messdauer und damit eine genaue Berechnung der Geschwindigkeit nicht erlauben. Zusammenfassend l{\"a}sst sich festhalten, dass die Messungen mittels Pitot-Rohr eine geeignete Methode zur Ermittlung des Gesamtdrucks in reinen Gasstr{\"o}mungen darstellen. Aus diesen Messergebnissen kann der Str{\"o}mungsverlauf in der Luftstrahlm{\"u}hle wiedergegeben werden, der dem einer Spiralstr{\"o}mung exakt entspricht.},
  subject      = {Spiralstrahlm{\"u}hle},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Kellert2008,
  author    = {Kellert, Marco},
  title     = {Untersuchungen zum Metabolismus von Furan in Ratte und Maus, sowie zur Reaktivit{\"a}t und Gentoxizit{\"a}t von cis-2-Buten-1,4-dial in vitro und in Zellkultur},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-28716},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2008},
  abstract  = {Furan wird in einer Vielzahl von Speisen durch Hitzebehandlung gebildet und ist kanzerogen in der Leber von Ratte und Maus. Durch die hohe Fl{\"u}chtigkeit von Furan ist eine Expositionsabsch{\"a}tzung auf Basis der Kontamination von Lebensmitteln nur bedingt m{\"o}glich. Ein alternativer Ansatz dazu ist die Identifizierung von Furanmetaboliten als Expositions­biomarker. Nach der Aufnahme wird Furan zun{\"a}chst zum Dialdehyd cis-2-Buten-1,4-dial oxidiert. cis-2-Buten-1,4-dial besitzt mehrere elektrophile Strukturelemente, welche eine Reaktion mit Protein und DNS wahrscheinlich machen und damit zur bekannten Toxizit{\"a}t von Furan beitragen k{\"o}nnen. Es stellt sich in diesem Zusammenhang die Frage, ob eine Reaktion mit Protein die Reaktion mit der DNS verhindern kann und somit keine direkt gentoxischen Effekte auftreten. F{\"u}r ein kanzerogenes Agens ohne direkte gentoxische Wirkung kann eine Schwellendosis unterhalb derer kein DNS-Schaden auftritt diskutiert werden. F{\"u}r eine fundierte Risikobewertung bez{\"u}glich der Aufnahme von Furan {\"u}ber die Nahrung ist dies unabdingbar. In der vorliegenden Arbeit wurde nach der oralen Gabe von Furan im Urin von Fischer 344 Ratten nach Metaboliten gesucht. Eine Kontrollgruppe erhielt nur die Tr{\"a}gersubstanz {\"O}l. Das vor und nach Exposition {\"u}ber jeweils zwei 24 Stunden Perioden gesammelte Urin wurde mittels einer Tandemmassenspektrometrie-Methode analysiert. Die Methode bestand aus einem Full-Scan und einer dar{\"u}ber gesteuerten Aufzeichnung eines Fragmentionenspektrums. Die Full-Scan-Daten wurden mit Hilfe der Hauptkomponentenanalyse untersucht. In der ersten Sammelperiode nach der Behandlung konnten durch die erste Hauptkomponente die behandelten von den unbehandelten Tieren getrennt werden. Aus den f{\"u}r die Trennung relevanten Verbindungen konnten f{\"u}nf Biomarker strukturell aufgekl{\"a}rt werden. In einer weiteren Tierstudie an Ratten und M{\"a}usen wurde die Kinetik und die Dosis-Wirkungs-Beziehung der identifizierten Biomarker untersucht. Die gezielte LC-MS/MS-Analyse der Urine auf die identifizierten Biomarker hin zeigte, dass in der Ratte alle und in der Maus alle bis auf einen dosisabh{\"a}ngig anstiegen. Die Kinetik der Ausscheidung lieferte wertvolle Hinweise auf die Entstehung der Biomarker. Die Ausscheidung der Biomarker mit Lysinstruktur erfolgte {\"u}ber mehr als 72 Stunden. Dies war ein Hinweis auf eine Freisetzung aus Protein. Die Ausscheidung der restlichen Verbindungen erfolgte ausschließlich in den ersten 24 Stunden. Die in der Literatur vorhandenen Daten zur Gentoxizit{\"a}t von Furan und cis-Buten-1,4-dial sind unschl{\"u}ssig und unvollst{\"a}ndig. In der vorliegenden Arbeit wurde cis-2-Buten-1,4-dial im Ames Stamm TA104 und in L5178Y Mauslymphomzellen auf Mutagenit{\"a}t und Gentoxizit{\"a}t untersucht. Durch starke Zytotoxizit{\"a}t war der Konzentrationsbereich auf 4.5 µmol/Platte limitiert. Innerhalb dieses Bereich konnte mit der Vorinkubationsvariante des Ames-Tests keine Mutagenit{\"a}t beobachtet werden. Die L5178Y Mauslymphomzellen wurden mit Standardprotokollen f{\"u}r den Mikrokern-Test, Kometen-Test und den Thymidinkinase-Test untersucht. Der Konzentrationsbereich von cis-2-Buten-1,4-dial erstreckte sich bis 100 µM, konnte aber auf Grund der starken Zytotoxizit{\"a}t nur bis 25 µM ausgewertet werden. Dennoch konnte bereits in diesem Bereich ein 1.7- bzw. 2.2-facher Anstieg im Kometen- bzw. Thymidinkinase-Test beobachtet werden. Verglichen mit der Positivkontrolle Methylmethansulfonat hatte cis-2-Buten-1,4-dial bei einer deutlich h{\"o}heren Zytotoxizit{\"a}t eine {\"a}hnliche Potenz bez{\"u}glich der Mutagenit{\"a}t und Gentoxizit{\"a}t. Um das DNS-vernetzende Potential von cis-2-Buten-1,4-dial zu bestimmen wurde eine Variante des Kometen-Tests verwendet. Es wurde dabei untersucht, ob die Vorbehandlung von Zellen mit cis-2-Buten-1,4-dial die durch \&\#947;-Strahlung induzierbaren Kometen reduzieren kann. W{\"a}hrend die Positivkontrolle Glutaraldehyd die Kometen tats{\"a}chlich verringerte, blieb dieser Effekt bei cis-2-Buten-1,4-dial aus. Im Gegenteil, bei einer Konzentration von \&\#8805;100 mM konnte durch die Zunahme von Zellen mit beginnender Apoptose ein Anstieg der Kometen beobachtet werden. Obwohl cis-2-Buten-1,4-dial sehr deutliche gentoxische und mutagene Effekte zeigte, beschr{\"a}nkte die hohe Zytotoxizit{\"a}t den auswertbaren Bereich. M{\"o}glicherweise kann diese Problematik einen Teil der unschl{\"u}ssigen Ergebnisse erkl{\"a}ren, sicher ist jedoch, dass f{\"u}r die Untersuchung der Mechanismen der Toxizit{\"a}t und Kanzerogenit{\"a}t ein Beitrag von nicht gentoxischen Effekten diskutiert werden muss.},
  subject      = {Metabolismus},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Pfenning2014,
  author    = {Pfenning, Carolin},
  title     = {Untersuchungen zum genotoxischen Wirkmechanismus des Mykotoxins Patulin: Reaktivit{\"a}t gegen{\"u}ber DNA-Basen unter dem Einfluss von Glutathion},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-109599},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2014},
  abstract  = {Als Sekund{\"a}rmetabolit verschiedener Schimmelpilze geh{\"o}rt das Mykotoxin Patulin zu den als Kanzerogene diskutierten Lebensmittelinhaltsstoffen nat{\"u}rlichen Ursprungs und kommt vor allem in braunfaulen {\"A}pfeln und daraus verarbeiteten Lebensmitteln vor. Trotz zahlreicher in vitro- und in vivo-Studien zur Genotoxizit{\"a}t von Patulin, ist der Wirkmechanismus f{\"u}r das genotoxische Potential von Patulin weitgehend unbekannt. Um die direkte DNA-Reaktivit{\"a}t von Patulin als m{\"o}gliche genotoxische Wirkung zu betrachten, wurde im ersten Teil der Arbeit zun{\"a}chst die direkte Reaktion von Patulin mit DNA-Basen untersucht. Nach Inkubation von Patulin mit der DNA-Base Adenin wurden mittels (U)HPLC-Massenspektrometrie im Vollscan-Modus insgesamt f{\"u}nf Addukte von Patulin mit Adenin identifiziert. Anhand der Fragmentierungsmuster ohne und nach Methylierung freier Carboxyl- und Ketogruppen wurde f{\"u}r drei Patulin-Adenin-Addukte eine Ketohexans{\"a}ure-Derivat-Struktur des Patulin-R{\"u}ckgrates und die Bindung des Adenin-Molek{\"u}ls an C6 (C5) abgeleitet. Zus{\"a}tzlich wurden zwei Addukte identifiziert, welche die gleiche Patulin-Struktur aufwiesen, jedoch je ein Molek{\"u}l Adenin an C5 und C6 gebunden haben. Patulin reagierte folglich mit Adenin unter Bildung von Mono- und Diaddukten. In Gegenwart von einer zu Adenin {\"a}quimolarer Konzentrationen an Glutathion im Inkubationsansatz wurden mittels (U)HPLC-Massenspektrometrie im Vollscan-Modus die gleichen Patulin-Adenin-Addukte wie in Abwesenheit von Glutathion beschrieben beobachtet. Weiterhin wurden drei bisher unbekannte Glutathion-Patulin-Addukte identifiziert. Es handelte sich, abgeleitet von deren Fragmentierungsverhalten ohne und nach Methylierung, um C6-monosubstituierte Addukte mit Ketohexans{\"a}ure-Derivat-Struktur. In einem dieser Addukte lag das Glutathion-Molek{\"u}l linear gebunden vor, wohingegen in den beiden anderen Addukten die α-Aminogruppe des Glutamins{\"a}urerestes zudem an C1 oder C7 von Patulin verkn{\"u}pft war und es sich somit um 6,1- bzw. 6,7-cyclische Glutathion-Patulin-Addukte handelte. Interessanterweise, wurden sieben weitere Produktpeaks nur bei gleichzeitiger Anwesenheit beider Nukleophilkomponenten im Inkubationsansatz gebildet, was folglich auf gemischte Addukte aus Patulin, Glutathion und Adenin hinwies. Das Fragmentierunsmuster best{\"a}tigte die Anwesenheit von Adenin und Glutathion in der Adduktstruktur und zeigte zudem, dass die neuartigen Addukte Regioisomere mit Ketohexans{\"a}ure-Derivat-Struktur waren, die ein 6,7-cyclisch gebundenes Glutathion-Molek{\"u}l aufwiesen. Durch Methylierung der freien Carboxylgruppen innerhalb der Adduktstruktur und Analyse der Molek{\"u}l- und Fragmentionen wurde die Bindung des Adenin-Molek{\"u}ls lokalisiert. In zwei diastereomeren Adduktpaaren war das Adenin-Molek{\"u}l an C1 {\"u}ber eine Amidbindung gebunden. In geringerer Intensit{\"a}t wurden auch zwei diastereomere gemischte Glutathion-Patulin-Adenin-Addukte mit linearem Glutathion-Molek{\"u}l und C1-gebundenem Adenin-Molek{\"u}l identifiziert. Die Summenformeln aller postulierten Strukturen wurden mittels hochaufl{\"o}sender Massenspektrometrie best{\"a}tigt. Zudem wurde ein Reaktionsmechanismus f{\"u}r die Bildung der neuen (Glutathion-)Patulin(-Adenin)-Addukte hergeleitet. Die Bildung gemischter Glutathion-DNA-Basen-Addukte wurde bisher weder f{\"u}r Patulin noch f{\"u}r andere α,β-unges{\"a}ttigte Carbonyle beschrieben. Die Reaktion der Mischadduktbildung unterscheidet sich zudem mechanistisch von den Reaktionen, welche zur Bildung bereits bekannter Glutathion-DNA-Basen-Addukte von 1,2-Dihaloalkanen, sowie 1,2,3,4-Diepoxybutan f{\"u}hren. ...},
  subject      = {Patulin},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Zuegner2002,
  author    = {Z{\"u}gner, Sascha},
  title     = {Untersuchungen zum elastisch-plastischen Verhalten von Kristalloberfl{\"a}chen mittels Kraft-Eindringtiefen-Verfahren},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-3447},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2002},
  abstract  = {Untersuchungen zum elastisch-plastischen Verhalten von Kristalloberfl{\"a}chen mittels Kraft-Eindringtiefen-Verfahren Die 'registrierende H{\"a}rtepr{\"u}fung' nach dem Kraft-Eindringtiefen-Verfahren hat in den letzten Jahren mehr und mehr an Bedeutung gewonnen, um mechanische Materialparameter vor allem d{\"u}nner Filme und beschichteter Oberfl{\"a}chen im Nanometermaßstab zu messen. Das kontrollierte Eindringen einer Meßspitze in eine Oberfl{\"a}che mit definierter Kraft bei gleichzeitiger Registrierung der zur{\"u}ckgelegten Wegstrecke erm{\"o}glicht die Aufzeichnung sogenannter Kraft-Weg-Kurven. Deren Auswertung liefert quantitative Daten der mechanischen Materialeigenschaften wie H{\"a}rte (H), Elastizit{\"a}tsmodul (E), Bruchfestigkeit oder Kriechanteil. Im Laufe eines pharmazeutischen Herstellungsprozesses m{\"u}ssen fast alle eingesetzten Wirk- und Hilfsstoffe zerkleinert werden. Die dabei geforderten Feinheitsgrade lassen sich oft nur durch den Einsatz effizienter Maschinen, wie zum Beispiel der Luftstrahlm{\"u}hlen erreichen. Dieser energie- und kostenaufwendige Zerkleinerungsprozeß ist bis heute noch nicht vollst{\"a}ndig kontrollierbar. Das makroskopische Verhalten von partikul{\"a}ren Sch{\"u}ttg{\"u}tern, wie etwa deren Bruchfestigkeit, ben{\"o}tigte Bruchkraft oder -energie, wird weitgehend von den elastisch-plastischen Materialeigenschaften mitbestimmt. Demnach sollten H{\"a}rte und Elastizit{\"a}t einen entscheidenden Einfluß darauf haben, ob und in welchem Ausmaß ein Partikelkollektiv zerkleinert wird. Die Eindruckexperimente wurden an vier verschiedenen, handels{\"u}blichen, kristallinen Sch{\"u}ttg{\"u}tern durchgef{\"u}hrt (CaCO3, Natriumascorbat, NaCl, Saccharose). Dabei konnte gezeigt werden, daß sich die einzelnen Proben z.T. erheblich in ihren mechanischen Eigenschaften unterscheiden. Alle untersuchten Materialien sind durch ausgepr{\"a}gtes elastoplastisches Verhalten charakterisiert. W{\"a}hrend der elastische Anteil an der Gesamtverformung f{\"u}r Calcit, Natriumascorbat und Saccharose etwa 30\% betr{\"a}gt, zeigt Natriumchlorid nahezu vollst{\"a}ndig plastische Deformation. Die elastische R{\"u}ckfederung in der Entlastungsphase liegt f{\"u}r Kochsalz jeweils unter 10\%. Ebenso schwanken die gemessenen H{\"a}rtewerte der pharmazeutischen Sch{\"u}ttg{\"u}ter in einem Bereich von 0,4GPa und 3,0GPa. Dabei erweist sich das Calciumcarbonat als h{\"a}rtestes und sehr spr{\"o}des Material (H»3,0GPa und E»85GPa). Im Gegensatz dazu ist das Natriumchlorid sehr weich und leicht plastisch verformbar (H»0,5GPa und E»42GPa). Weiterhin kann der bei einer Vielzahl von kristallinen Materialien nachgewiesene 'indentation size effect', also die Abh{\"a}ngigkeit der H{\"a}rte von der Eindruckgr{\"o}ße, best{\"a}tigt werden. Bei geringen Eindringtiefen ist die H{\"a}rte signifikant erh{\"o}ht, wogegen sie mit zunehmender Indenttiefe auf konstante Werte absinkt. Die Energiezufuhr in Form einer {\"a}ußeren mechanischen Beanspruchung beeinflußt ebenfalls die H{\"a}rte. Art und Ausmaß der Beanspruchung spielen dabei die entscheidende Rolle. Partikel, welche in einer Luftstrahlm{\"u}hle zerkleinert wurden, zeigen im Vergleich zu unbeanspruchten Teilchen signifikant h{\"o}here Werte. Der Grund f{\"u}r diesen H{\"a}rtezuwachs liegt in der Kaltverfestigung des Materials. Die hohe Prallenergie und in deren Folge die Ver{\"a}nderung der partikul{\"a}ren Mikrostruktur f{\"u}hren vor allem bei kleinen, stark beanspruchten Partikeln zu einer gesteigerten H{\"a}rte. Die elastisch-plastischen Parameter sind eng mit der Kristallstruktur und der Orientierung der Atome im Kristallgitter verkn{\"u}pft. Jedoch kann eine Anisotropie bez{\"u}glich der mechanischen Kennwerte f{\"u}r die kristallinen Materialien nicht best{\"a}tigt werden. Eindruckexperimente unter wechselnden Rotationswinkeln ergaben keine statistisch unterscheidbaren Meßwerte.},
  subject      = {Nanostrukturiertes Material},
  language  = {de}
}
@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{Schauer2011,
  author    = {Schauer, Stefanie},
  title     = {Untersuchungen zu Cyclodextrinkomplexen von typischen nichtsteroidalen Antiphlogistika},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-69701},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2011},
  abstract  = {Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wurden die Wechselwirkungen zwischen nat{\"u}rlichen Cyclodextrinen und den Substanzen Ibuprofen, Ketoprofen, Naproxen, Flurbiprofen, Felbinac und Fenbufen aus der Gruppe der nichtsteroidalen Antiphlogistika charakterisiert. Ausgehend davon sollte beurteilt werden, ob anhand der Grundstruktur oder der funktionellen Gruppen eines Gastes vorhergesagt werden kann, in welchem Ausmaß solche Wechselwirkungen auftreten und welche Struktur die sich bildenden Komplexe aufweisen. Alle Substanzen weisen die st{\"a}rksten Wechselwirkungen in w{\"a}ssriger L{\"o}sung mit β-Cyclodextrin auf. Lediglich Flurbiprofen bildet auch mit γ-Cyclodextrin in gr{\"o}ßerem Umfang Komplexe. F{\"u}r die Mehrzahl der Gastmolek{\"u}le werden Isothermen vom Bs-Typ, f{\"u}r Fenbufen und Naproxen hingegen A-Typ-Isothermen erhalten. Durch die gute L{\"o}slichkeit der Komplexe kann eine deutliche L{\"o}slichkeitssteigerung f{\"u}r diese beiden Gastmolek{\"u}le in Wasser erreicht werden. Der Vorgang der Komplexbildung ist f{\"u}r alle Gastsubstanzen ein spontan ablaufender Prozess. Die Assoziationskonstanten K1:1 bei 25°C bewegen sich zwischen 1000 M-1 und 5000 M-1, f{\"u}r Flurbiprofen betr{\"a}gt sie etwa 14000 M-1 und f{\"u}r Ibuprofen sogar {\"u}ber 40000 M-1. Eine Betrachtung des Oktanol-Wasser-Verteilungskoeffizienten legt nahe, dass die Lipophilie der Gastmolek{\"u}le eine entscheidende Gr{\"o}ße f{\"u}r das Ausmaß der Komplexbildung darstellen k{\"o}nnte. Eine Untersuchung bei variierenden pH-Werten zeigte, dass steigende pH-Werte und ein damit erh{\"o}hter Dissoziationsgrad der Gastmolek{\"u}le durchgehend zu abnehmenden Assoziationskonstanten f{\"u}hrten. L{\"o}slichkeitsstudien bei verschiedenen Temperaturen zeigten entgegen des erwarteten Absinkens der Assoziationskonstanten mit steigender Temperatur keine eindeutige Tendenz. F{\"u}r Naproxen und Ketoprofen konnten lineare Van't Hoff Plots erstellt werden. Kalorimetrische Versuche lieferten f{\"u}r Ibuprofen erg{\"a}nzende Werte f{\"u}r die Assoziationskonstante und die Gibbs'sche Freie Enthalpie, die mit den Ergebnissen der L{\"o}slichkeitsstudien vergleichbar waren. Danach ist die Komplexbildung f{\"u}r diese Stoffe enthalpie- und entropiegetrieben. Job's Plots deuten auf eine St{\"o}chiometrie von 1:1 f{\"u}r Ibuprofen, Flurbiprofen und Felbinac hin. Obwohl es in der Literatur Hinweise darauf gibt, dass f{\"u}r die anderen Molek{\"u}le dieselbe St{\"o}chiometrie vorliegt, sind nach den Ergebnissen auch Komplexe h{\"o}herer Ordnung m{\"o}glich. Mit Hilfe von Docking-Studien konnten plausible Komplexstrukturen erhalten werden. Sie deuten auf das Auftreten eines Induced-Fit's des Cyclodextrins und die Ausbildung von intermolekularen Wasserstoffbr{\"u}ckenbindungen hin. Verschiedene Techniken wurden angewendet, um feste Komplexzubereitungen herzustellen, um weitere Informationen {\"u}ber die gebildeten Komplexe im festen Zustand zu erhalten. Mittels thermoanalytischer Verfahren wurde versucht, den im Cyclodextrin eingeschlossenen Gastmolek{\"u}lanteil zu bestimmen. In lyophilisierten L{\"o}sungen lag der noch als ungebunden detektierbare Wirkstoffanteil meistens am niedrigsten. FT-IR-Spektren der Komplexzubereitungen und ihrer physikalischen Mischungen zeigten, dass auch im festen Zustand meist Einschlusskomplexe gebildet werden, bei denen der aromatische Teil des Gastes und die Carbonylgruppe in der Cyclodextrinkavit{\"a}t lokalisiert sind. Lediglich Felbinac weist ein davon abweichendes Verhalten auf. Diese Erkenntnisse werden meist durch die Ergebnisse der zweidimensionalen 1H-NMR-Studien best{\"a}tigt, die Einblick in die Komplexstruktur im w{\"a}ssrigen Medium gew{\"a}hrten. Hier nehmen die Modellsubstanzen verschiedene Orientierungen in der Cyclodextrinkavit{\"a}t ein. M{\"o}glicherweise liefern diese einen Erkl{\"a}rungsansatz f{\"u}r das besondere Verhalten der Gastmolek{\"u}le Naproxen und Fenbufen in den L{\"o}slichkeitsstudien. Die Carboxylgruppe nimmt eine Position ein, in der eine St{\"o}rung der intramolekularen Wasserstoffbr{\"u}ckenbindungen des Cyclodextrins m{\"o}glich wird, was f{\"u}r die erh{\"o}hte L{\"o}slichkeit des Wirtes verantwortlich sein k{\"o}nnte. Insgesamt hat sich gezeigt, dass die Grundstruktur und die funktionellen Gruppen des Gastmolek{\"u}ls erheblichen Einfluss auf die Struktur und die Eigenschaften ihrer Cyclodextrinkomplexe und auf die St{\"a}rke der Wechselwirkung zwischen Wirt und Gast haben. Die Lipophilie der Gastmolek{\"u}le scheint zudem eine tragende Rolle zu spielen. Da die Auspr{\"a}gung der Komplexbildung somit eine Summe aus vielen Einzelfaktoren ist, k{\"o}nnen Vorhersagen f{\"u}r ein vorliegendes System nur unter erheblichen Einschr{\"a}nkungen getroffen werden und es gilt, immer den Einzelfall zu betrachten.},
  subject      = {Cyclodextrine},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Schlee2011,
  author    = {Schlee, Christoph},
  title     = {Untersuchungen zu Cyclodextrinkomplexen von Sulfonamidarzneistoffen},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-64772},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2011},
  abstract  = {Als Hilfsstoffe in der Arzneimittelentwicklung k{\"o}nnen Cyclodextrine und ihre Derivate aufgrund der F{\"a}higkeit zur Bildung von Wirt-Gast-Komplexen mit organischen Molek{\"u}len zu unterschiedlichsten Zwecken verwendet werden. Ein Verst{\"a}ndnis aller Einflussfaktoren auf die Komplexbildung w{\"a}re von großem Wert, weil man so gegebenenfalls vorab entscheiden k{\"o}nnte, ob ein Einsatz von Cyclodextrinen {\"u}berhaupt in Betracht k{\"a}me, und wenn ja, welches Cyclodextrin den beabsichtigten Effekt br{\"a}chte. In der vorliegenden Arbeit wurden mit Hilfe verschiedener Methoden Informationen zu den Einschlusskomplexen gesammelt, die nat{\"u}rliche Cyclodextrine mit einer Reihe typischer Arzneistoffmolek{\"u}le bilden. Als Modellsubstanzen wurden die Sulfonamide Sulfadiazin, Sulfadimidin, Sulfafurazol, Sulfaguanidin, Sulfamerazin, Sulfameter, Sulfamethoxazol, Sulfanilamid und Sulfathiazol gew{\"a}hlt. Aufgrund ihrer Molek{\"u}lgr{\"o}ße bilden die gew{\"a}hlten G{\"a}ste in w{\"a}ssriger L{\"o}sung bevorzugt mit dem siebengliedrigen β-Cyclodextrin Komplexe, die Wechselwirkungen sind im Vergleich mit anderen Gastmolek{\"u}len jedoch relativ schwach. Im Rahmen von L{\"o}slichkeitsstudien wurden verschiedene Einfl{\"u}sse (pH, Temperatur) auf die Komplexbildung in L{\"o}sung untersucht. Mit Hilfe von Van't Hoff Plots wurden die thermodynamischen Gr{\"o}ßen der Komplexbildung bestimmt, wo das Ph{\"a}nomen der Enthalpie-Entropie-Kompensation beobachtet werden konnte. Die St{\"o}chiometrie der Komplexe wurde unter anderem in Job's Plots mit Hilfe der 1H-NMR-Spektroskopie bestimmt. Die Komplexbildung geht im Fall der Sulfonamide meist nicht nur mit einer L{\"o}slichkeitssteigerung des Gastes, sondern auch des nur eingeschr{\"a}nkt wasserl{\"o}slichen β-Cyclodextrins einher. Dieser Effekt wurde bei verschiedenen pH-Werten quantifiziert und tritt bei allen Gastmolek{\"u}len, mit Ausnahme von Sulfathiazol, in vergleichbarem Umfang auf. Unter Ausnutzung dieses Ph{\"a}nomens kann je nach Gast eine Konzentration des Wirtes in L{\"o}sung erreicht werden, die ein Vielfaches seiner intrinsischen L{\"o}slichkeit betr{\"a}gt. Sowohl in L{\"o}sung als auch im Feststoff wurde die Struktur der Einschlusskomplexe mit spektroskopischen Verfahren untersucht. ROESY-Spektren zeigten, dass die chemisch sehr {\"a}hnlichen Gastmolek{\"u}le teilweise erheblich von einander abweichende Positionen und Orientierungen in der Kavit{\"a}t des Cyclodextrins einnehmen. FTIR-Spektren fester Komplexzubereitungen unterst{\"u}tzen die detaillierteren NMR-Ergebnisse f{\"u}r die meisten G{\"a}ste. Erg{\"a}nzend wurden mit Hilfe von molekularmechanischen Methoden theoretisch plausible Komplexstrukturen erstellt. Dabei wurde die Flexibilit{\"a}t der Cyclodextrinmolek{\"u}le und das m{\"o}gliche Auftreten eines induced-fit durch die Generierung verschiedenartiger Konformere des β-Cyclodextrins in einer Molekulardynamikstudie ber{\"u}cksichtigt. In Dockingstudien (Autodock 3.0) wurde nach dem Bindungsmodus gesucht. Unter den Versuchsbedingungen dominieren Orientierungen, bei denen die aromatische Aminogruppe und die schwefelgebundenen Sauerstoffatome mit den Hydroxylgruppen des Wirtes Wasserstoffbr{\"u}ckenbindungen aufbauen k{\"o}nnen. Die resultierende St{\"o}rung der intra- und intermolekularen Wechselwirkungen des Cyclodextrins stellt eine m{\"o}gliche Erkl{\"a}rung der synergistischen L{\"o}slichkeitseffekte zwischen Wirt und Gast dar. Die gewonnenen Daten stellen eine Grundlage zur Charakterisierung der Komplexbildung von Sulfonamiden mit nat{\"u}rlichen Cyclodextrinen dar. Alle Modellsubstanzen wurden mit denselben Methoden untersucht, was eine vergleichende Betrachtung erm{\"o}glicht. Insgesamt wurde durch die Betrachtung einer so großen Gruppe an Modellsubstanzen {\"a}hnlicher chemischer Eigenschaften und Molek{\"u}lstruktur ein Eindruck gewonnen, wie stark die Vorg{\"a}nge bei der Komplexbildung mit Cyclodextrinen schon innerhalb einer relativ homogenen Gruppe variieren k{\"o}nnen. Aus den Ergebnissen der vorliegenden Arbeit ist zu folgern, dass Vorhersagen zur Komplexbildung mit Cyclodextrinen anhand von Untersuchungen mit vergleichbaren Modellsubstanzen nicht endg{\"u}ltig zu treffen sind, sondern immer von einem vom Gastmolek{\"u}l abh{\"a}ngigen Einzelfall auszugehen ist.},
  subject      = {Cyclodextrine},
  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{Meier2005,
  author    = {Meier, Claudia},
  title     = {Untersuchungen von Einschlusskomplexen aus Cyclodextrinen mit Aminos{\"a}uren und Dipeptiden},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-14149},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2005},
  abstract  = {Die Cyclodextrin-modifizierte Kapillarelektrophorese (CE) ist eine wichtige chirale analytische Technik geworden, die zur HPLC und zur Gaschromatographie komplement{\"a}r ist und sich deshalb f{\"u}r die Analyse der Abbauprodukte von Aspartam gut eignet. Ausgehend von diesen Abbauprodukten wurden im Arbeitskreis Scriba an der Universit{\"a}t Jena systematische Studien {\"u}ber die Trennung von Enantiomeren verschiedener Dipeptide mit einer Vielzahl von nativen und derivatisierten Cyclodextrinen bei verschiedenen pH-Werten durchgef{\"u}hrt. Bei der Trennung der Enantiomere von z. B. Ala-Phe oder Ala-Tyr mit beta-Cyclodextrin wurde eine Umkehr der Migrationsreihenfolge bei Erh{\"o}hung des Puffer-pH-Werts von 2,5 auf 3,5 festgestellt. Mit Heptakis-(6-sulfato)-beta-cyclodextrin (HS-beta-CD), Heptakis-(2,3-O-diacetyl)-beta-cyclodextrin (Diac-beta-CD) und Heptakis-(2,3-diacetyl-6-sulfato)-beta-cyclodextrin (HDAS-beta-CD) wurde diese Umkehr der Migrationsreihenfolge nicht beobachtet. Das Ziel der vorliegenden Arbeit war, den Mechanismus der Wechselwirkungen zwischen Cyclodextrinen und Aminos{\"a}uren bzw. Dipeptiden gr{\"u}ndlich und umfassend zu untersuchen. Dabei ging es v. a. um die Untersuchung der Mechanismen der chiralen Erkennung durch Cyclodextrine, die mit Hilfe von verschiedensten Analysenmethoden, vor allem potentiometrische Titrationen und spektroskopische Methoden, wie der NMR-, UV- und CD-Spektroskopie durchgef{\"u}hrt werden sollten. Damit sollte auch die beobachtete Umkehr der Migrationsreihenfolge bei Erh{\"o}hung des pH-Wertes des Laufpuffers in der CE erkl{\"a}rt werden. Die potentiometrische Titrationsmethode lieferte sinnvolle Bindungskonstanten f{\"u}r Cyclodextrin-Einschlusskomplexe mit Aminos{\"a}uren. Eine Analyse der Struktur-Aktivit{\"a}tsbeziehungen f{\"u}r Aminos{\"a}uren und Cyclodextrine ergab, dass ein gewisses Volumen der Aminos{\"a}ure-Seitenkette und damit ein gutes Ausf{\"u}llen der Cyclodextrin-Kavit{\"a}t n{\"o}tig ist, um den vollen Nutzen aus den hydrophoben Wechselwirkungen zwischen der Aminos{\"a}ure-Seitenkette und der Cyclodextrin-Kavit{\"a}t zu ziehen. Eine Verl{\"a}ngerung des hydrophilen Restes, der aus der Kavit{\"a}t herausragt, wie bei den untersuchten Dipeptiden Ala-Phe und Ala-Tyr der Fall, f{\"u}hrt zu der M{\"o}glichkeit der Ausbildung von Wasserstoff-Br{\"u}cken mit den Hydroxylgruppen am breiteren Rand der Cyclodextrin-Kavit{\"a}t und damit zu einer st{\"a}rkeren Bindung an das Cyclodextrin. Um den chiralen Erkennungsprozess von beta-CD und einigen seiner Derivate, n{\"a}mlich HS-beta-CD, Diac-beta-CD und HDAS-beta-CD, zu verstehen, wurden NMR-Experimente durchgef{\"u}hrt, und zwar wurden „durch Komplexbildung induzierte Verschiebungen der chemischen Verschiebungen" (complexation induced chemical shifts, CICS) gemessen und mittels ROESY-Experimenten die Komplexgeometrie untersucht. Betrachtet man die CICS, die f{\"u}r die Paare Diac-beta-CD/Ala-Phe, HDAS-beta-CD/Ala-Phe, Diac-beta-CD/Ala-Tyr und HDAS-beta-CD/Ala-Tyr auftreten, dann zeigt sich, dass sie relativ klein sind und demnach auf eine eher schwache Wechselwirkung des jeweiligen Gastmolek{\"u}ls mit dem Wirt hindeuten. Die CICS f{\"u}r beta-CD- und HS-beta-CD-Dipeptid-Komplexe best{\"a}tigten einen Einschluss des aromatischen Restes in die Cyclodextrin-Kavit{\"a}t. Es konnte gezeigt werden, dass bei pH 2.5 das DD-Enantiomer von Ala-Tyr tiefer in die Kavit{\"a}t von beta-CD eintaucht als das LL-Enantiomer. Außerdem ist bei pH 3.5 die Eintauchtiefe in die Kavit{\"a}t geringer als bei pH 2.5, was durch die Ergebnisse der ROESY-Experimente best{\"a}tigt werden konnte. Um einen besseren Einblick in die Bindungsmodi der Enantiomere von Ala-Phe und Ala-Tyr mit beta-CD bei unterschiedlichen pH-Werten zu erhalten, wurden Molek{\"u}ldynamik-(MD-)-Simulationen durchgef{\"u}hrt. Die Simulationen wurden mit jedem Enantiomer von Ala-Phe und Ala-Tyr in jedem m{\"o}glichen Protonierungszustand durchgef{\"u}hrt, d. h. Kation, Zwitterion und Anion. Zum ersten Mal wurden MD-Simulationen f{\"u}r eine gr{\"o}ßere Serie von unterschiedlichen Komplexen von Enantiomeren in verschiedenen Protonierungszust{\"a}nden systematisch {\"u}ber den langen Zeitraum von 1 ns (=1000 ps) ausgef{\"u}hrt. Die Eintauchtiefe der untersuchten Dipeptide wurde mit Hilfe einer in die Cyclodextrin-Kavit{\"a}t eingepassten Ebene berechnet. Auf diese Weise konnten Informationen {\"u}ber das unterschiedliche Einschlussverhalten der untersuchten Dipeptide erhalten werden. Die angewendete Methode l{\"a}sst sich leicht auf andere Wirt-Gast-Komplexe {\"u}bertragen und erleichtert die Datenerfassung auch in anderen F{\"a}llen. Es konnte gezeigt werden, dass bei pH 2.5 das DD-Enantiomer von Ala-Phe tiefer in die Kavit{\"a}t von beta-Cyclodextrin eintaucht als das LL-Enantiomer, wohingegen bei pH 3.5 der umgekehrte Fall vorliegt. Betrachtet man das Dipeptid Ala-Tyr, dann dringt bei pH 2.5 das DD-Enantiomer tiefer ein, wohingegen keine klare Aussage {\"u}ber das Eindringverhalten der Enantiomere bei pH 3.5 gemacht werden kann. Die CICS und die Ergebnisse der Kapillarelektrophorese weisen jedoch auf ein tieferes Eindringen des LL-Enantiomers hin.},
  subject      = {Cyclodextrine},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Lies2013,
  author    = {Lies, Barbara Christiane},
  title     = {Untersuchung zur NO/cGMP-Signaltransduktion in der glatten Muskulatur von NO-GC-defizienten M{\"a}usen},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-85499},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2013},
  abstract  = {Die Stickstoffmonoxid (NO)/cGMP-Signaltransduktion besitzt eine entscheidende Rolle bei der Tonusregulation der glatten Muskulatur. Dabei ist NO neben seiner herausragenden Bedeutung f{\"u}r das vaskul{\"a}re System einer der wichtigsten inhibitorischen Neurotransmitter im Gastrointestinaltrakt. Die Wirkung von NO beruht haupts{\"a}chlich auf der Aktivierung der NO-sensitiven Guanylyl-Cyclase (NO-GC), die aus zwei Untereinheiten aufgebaut ist (α und ß). Die Deletion der ß1-Untereinheit in M{\"a}usen resultiert in einem vollst{\"a}ndigen NO-GC-Knockout (GCKO). Im Gastrointestinaltrakt ist die Expression von NO-GC in glatten Muskelzellen (SMC), interstitiellen Zellen von Cajal (ICC) und Fibroblasten-{\"a}hnlichen Zellen (FLC) nachgewiesen. In dieser Arbeit wurde die Bedeutung des NO/cGMP-Signalweges f{\"u}r die Regulation von Kontraktion und Relaxation innerhalb dieser drei Zelltypen anhand von zellspezifischen GCKO-Tieren untersucht. SMC- und ICC-spezifische GCKO-Tiere waren bereits vorhanden. FLC-spezifische GCKO-Tiere wurden generiert und mit den vorhandenen ICC- und SMC-GCKO-Linien gekreuzt, um Doppel- und Tripel-Knockout-Tiere zu erhalten. FLC-GCKO-Tiere zeigen eine NO-induzierte Relaxation glattmuskul{\"a}ren Gewebes, die der von WT-Tieren gleicht. Auch Gewebe von FLC/ICC- und FLC/SM-GCKO-Tieren kann durch NO relaxiert werden. Erst die Deletion der NO-GC in allen drei Zelltypen (Tripel-GCKO) f{\"u}hrt zu einer Unterbrechung der NO-Relaxation, wie sie aus GCKO-Tieren bekannt ist. {\"U}berraschenderweise zeigt sich bei FLC-GCKO-Tieren eine beschleunigte Darmpassagezeit. Die Ergebnisse dieser Arbeit lassen darauf schließen, dass die NO-GC in allen drei Zelltypen des Gastrointestinaltrakts an der nitrergen Signaltransduktion beteiligt ist, wenn auch auf unterschiedliche Weise. Es besteht demnach eine Interaktion zwischen den verschiedenen Zelltypen, die durch weiterf{\"u}hrende Versuche mit den vorhandenen Doppel-Knockout-Tieren sowie der Tripel-GCKO-Linie n{\"a}hergehend untersucht werden muss. Der zweite Teil der Arbeit besch{\"a}ftigte sich mit der Rolle der NO-GC im unteren Harntrakt. Dort liegt die NO-GC in verschieden Zelltypen vor. In Urethra-Gewebe wird die NO-GC ausschließlich in SMC exprimiert, w{\"a}hrend sie in der Harnblase einzig in interstitiellen Zellen, nicht aber in SMC, befindet. Funktionell hat dies zur Folge, dass die NO-induzierte Urethra-Relaxation ausschließlich von glatten Muskelzellen vermittelt wird. Die Harnblasenmuskulatur hingegen zeigt keine Relaxation auf NO-Gabe hin. Die Identifizierung der NO-GC-exprimierenden interstitiellen Zellen sowie ihre Funktion sind bislang ungekl{\"a}rt. In einem dritten Projekt wurden Untersuchungen zur Effektivit{\"a}t der NO-GC-Inhibitoren ODQ und NS2028 durchgef{\"u}hrt. Die Ergebnisse zeigen, dass bei einem Einsatz der Inhibitoren nicht von einer vollst{\"a}ndigen Hemmung der NO-GC ausgegangen werden sollte. Drei Faktoren beeinflussen nachhaltig die Inhibitor-Effektivit{\"a}t: (1) die Klasse des NO-Donors, (2) die Inkubationszeit mit dem Inhibitor und dem NO-Donor sowie (3) die St{\"a}rke der Vorkontraktion bei Versuchen mit Glattmuskelgewebe. Die Wahl dieser Parameter bestimmt, in welchem Ausmaß ODQ und NS2028 die NO-stimulierte NO GC inhibieren k{\"o}nnen. Aus diesem Projektteil resultiert, dass man den Einsatz dieser Inhibitoren nicht, wie vielfach in der Literatur vorzufinden, als Beweis f{\"u}r cGMP unabh{\"a}ngige Effekte nutzen sollte.},
  subject      = {Glatte Muskulatur},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Plank2019,
  author    = {Plank, Christina},
  title     = {Untersuchung von Dihydroisochinolinonderivaten als m{\"o}gliche Inhibitoren von Hsc70},
  doi       = {10.25972/OPUS-16265},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-162655},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2019},
  abstract  = {Einhergehend mit einer steigenden Lebenserwartung nimmt auch die Zahl der am Multiplen Myelom Erkrankten zu. Bis dato gibt es nur wenige Therapieans{\"a}tze dieser selten vorkommenden Blutkrebserkrankung. Im Zusammenhang mit der Entstehung des Multiplen Myeloms stehen vor allem zwei bedeutende Hitzeschockproteine: Hsp90 und Hsp70. Beide haben die Aufgabe, Zellen vor Apoptose zu sch{\"u}tzen. In proliferierenden Plasmazellen ist eine {\"U}berexpression an Hsp90 zu beobachten. Entwickelte Inhibitoren f{\"u}hrten zwar zu einer verminderten Hsp90-Aktivit{\"a}t, allerdings wurde diese durch eine vermehrte Expression von Hsp70 kompensiert, weshalb Myelomzellen weiterhin proliferierten. Aus diesem Grund bietet sich Hsp70 als weiterer Angriffspunkt in der Therapierung des Multiplen Myeloms an. Die bislang entwickelten Inhibitoren binden entweder an die Nukleotid- oder Substratbindedom{\"a}ne. Da beide Stellen unspezifisch sind, wurden durch virtuelles Screening potenzielle Inhibitoren f{\"u}r Hsp70 identifiziert, welche in vitro und in vivo tats{\"a}chlich Effekte hinsichtlich der Herunterregulierung von Hsp70 zeigten. Ob die entwickelten Substanzen jedoch direkt an Hsp70 binden, war die Fragestellung der vorliegenden Arbeit. In dieser Arbeit wurde untersucht, inwiefern die entwickelten Inhibitoren an Hsp70 binden und dieses inhibieren. Die humane Hsp70-Familie besitzt sechzehn Mitglieder, die alle {\"a}hnliche Aufgaben und Strukturmerkmale aufweisen. F{\"u}r die durchgef{\"u}hrten Versuche wurde die Hsp70-Isoform Hsc70 verwendet. In einem Protein-Ligand-Assay konnte gezeigt werden, dass die meisten Verbindungen durch Aggregatbildung zu einer Inhibition von Hsc70 f{\"u}hrten. Durch Zugabe von Detergenz konnten die gebildeten Aggregate aufgebrochen und so der Inhibitionseffekt aufgehoben bzw. deutlich reduziert werden. Damit konnte gezeigt werden, dass die in Zell- und Mausversuchen beobachteten Effekte vermutlich nicht auf eine direkte Inhibition von Hsc70 zur{\"u}ckzuf{\"u}hren sind. Ob diese Effekte nun ebenfalls auf Aggregatbildung beruhen oder aber ein anderes Protein als das vermutete Hsc70 inhibiert wird, was {\"u}ber eine Signalkaskade zur Inhibition von Hsc70 f{\"u}hrt, w{\"a}re eine interessante Fragestellung f{\"u}r weitere Untersuchungen. Da sowohl in NMR-Versuchen als auch dem durchgef{\"u}hrten Protein-Ligand-Assay gezeigt werden konnte, dass die vormals als potenzielle Inhibitoren entwickelten Verbindungen nur schwach aktiv sind, wurde durch Fragment-basierte Ans{\"a}tze eine andere Bindestelle f{\"u}r m{\"o}gliche Inhibitoren identifiziert. Hierbei konnte N-Acetyl-D-Glucosamin in der Nukleotidbindedom{\"a}ne von Hsc70 detektiert werden. Hieraus k{\"o}nnten sich neue Ans{\"a}tze zur Entwicklung neuartiger in silico entwickelter Hsc70-Inhibitoren ergeben. Ausgangspunkt f{\"u}r die Docking-Studien zur Entwicklung neuer Hsp70-Inhibitoren war die Kristallstruktur von bHsc70 ED 1-554, einer trunkierten Doppelmutante des nativen Hsc70. Bis dato ist diese 554 Aminos{\"a}uren umfassende Mutante die einzige Hsc70-Variante von der die Zweidom{\"a}nenstruktur kristallisiert werden konnte. F{\"u}r dieses Konstrukt wurde zun{\"a}chst ein optimiertes Aufreinigungsprotokoll entwickelt, um dann Kristallisationsversuche mit ausgew{\"a}hlten AH-Verbindungen, die in den Docking-Studien entwickelt wurden, durchzuf{\"u}hren. Hierbei konnte jedoch keine Bindung festgestellt werden. Die Kristallisation mit Ver-155008, einem bekannten Hsc70-Inhibitor, f{\"u}hrte jedoch zur ersten Zweidom{\"a}nenstruktur von Hsc70 mit gebundenem Ver-155008. Neben der obigen Fragestellung wurde außerdem untersucht, wie funktional aktiv das trunkierte Hsc70-Konstrukts ist. Hier zeigte sich, dass aufgrund des fehlenden C-Terminus zwar eine geringe Aktivit{\"a}t von 30 \% im Vergleich zur Volll{\"a}nge zu beobachten war. F{\"u}r eine nahezu vollst{\"a}ndige R{\"u}ckfaltungsaktivit{\"a}t ist aber der C-Terminus essentiell. Weiterhin konnte in ITC-Versuchen der Kd-Wert von Ver-155008 an die verwendete Mutante ermittelt werden, der dem bereits bekannten Kd von Ver-155008 an das native Hsc70 {\"a}hnlich ist.},
  subject      = {Hitzeschockproteine},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Novatchev2002,
  author    = {Novatchev, Nikolai},
  title     = {Untersuchung des Verunreinigungsprofils von Aminos{\"a}uren aus fermentativer Herstellung mittels Kapillarelektrophorese},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-4106},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2002},
  abstract  = {Gegenstand der vorliegenden Arbeit war die Untersuchungen von Verunreinigungsprofilen von Aminos{\"a}uren aus biotechnologischer Herstellung. Dazu sollten die Aminos{\"a}uren Arg, His, Ile, Lys, Phe, Pro, Ser und Trp von verschiedenen Herstellern und aus unterschiedlichen Batches genauer unter die Lupe genommen werden. Mit der im Europ{\"a}ischen Arzneibuch beschriebenen d{\"u}nnschichtchromatographischen Methode (DC-Methode) f{\"u}r „mit Ninhydrin nachweisbare Substanzen" k{\"o}nnen ausschließlich Fremdaminos{\"a}uren nachgewiesen werden und dies nur, wenn der jeweilige Gehalt relativ hoch ist. Andere Stoffgruppen, die aus der biotechnologischen Herstellung stammen, werden aufgrund der Trennbedingungen sowie der Detektionsart der DC-Methode nicht erfasst. Deshalb mussten neue Methoden entwickelt werden. Laut Vorschriften der International Conference of Harmonisation (ICH) m{\"u}ssen unbekannte Verunreinigungen in Wirkstoffen f{\"u}r orale Therapeutika auf 0,1 \% w/w begrenzt werden k{\"o}nnen. In die Untersuchungen wurden neben den Fremdaminos{\"a}uren auch Peptide, Aminozucker und Nucleins{\"a}uren als potentielle Verunreinigungen, die aus der Herstellung bzw. aus dem Reinigungsprozess kommen, einbezogen. Diese zus{\"a}tzlichen Stoffgruppen k{\"o}nnen aus den „Nebenaktivit{\"a}ten" der Mikroorganismen entstehen. Aminos{\"a}uren, Peptide und Aminozucker wurden versucht, kapillarelektrophoretisch zu quantifizieren. F{\"u}r die Bestimmung von Nucleins{\"a}uren wurde zus{\"a}tzlich die UV-Spektroskopie eingesetzt.},
  subject      = {Aminos{\"a}uren},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Duenisch2006,
  author    = {D{\"u}nisch, Sabine},
  title     = {Untersuchung der Wirkungsweise von Nanomaterialien},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-17063},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2006},
  abstract  = {In der vorliegenden Arbeit wurden die Faktoren, die die Wirksamkeit und Leistungsf{\"a}higkeit nanoskaliger Fließregulierungsmittel beeinflussen anhand repr{\"a}sentativer Vertreter aus vier verschiedenen Hauptgruppen von Nanomaterialien untersucht. Durch Variation der Energieeintr{\"a}ge, mittels unterschiedlicher effektiver Fallstrecken des Mischzylinders, konnte eine ansteigende Potenz f{\"u}r alle Nanomaterialien beobachtet werden. Das hydrophobe Aerosil R 972, welches eine geringe Agglomeratstabilit{\"a}t aufweist, zeichnet sich durch das h{\"o}chste fließregulierende Potential aus. Zuswammenfassend konnte gezeigt werden , dass die in den Nanomaterial-Agglomeraten auftertenden Wechselwirkungen, die Gr{\"o}ße der Agglomerate und deren Adsorptionsrate die bestimmenden Faktoren der Fließeigenschaft von Pulvern sind.},
  subject      = {Nanostrukturiertes Material},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Lieberherr2019,
  author    = {Lieberherr, Christina},
  title     = {Untersuchung der Wirkung potentieller Inhibitoren der Masernvirus-Infektion},
  doi       = {10.25972/OPUS-17675},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-176752},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2019},
  abstract  = {Die Infektion mit dem Masernvirus (MV) stellt weltweit immer noch ein großes Problem dar. Trotz des vorhandenen Lebendimpfstoffs, der eine Erkrankung sicher zu verhindern vermag, haben nicht nur die Entwicklungsl{\"a}nder, in denen ein fl{\"a}chendeckender Impfschutz schwieriger zu erreichen ist, mit der Erkrankung und ihren Komplikationen zu k{\"a}mpfen. Hat sich die Erkrankung klinisch manifestiert gibt es keine kausalen Therapiem{\"o}glichkeiten und es kann nur noch symptomatisch behandelt werden. Dies ist v.a. auch in Hinblick auf die schweren Komplikationen der Maserninfektion von Bedeutung. Bei Erstkontakt mit dem Masernvirus ist die Suszeptibilit{\"a}t nicht geimpfter Menschen sehr hoch. Das bedeutet, dass es in 95-98 \% der F{\"a}lle nach einer Infektion mit dem Masernvirus auch zum klinischen Bild der Masern kommt, unabh{\"a}ngig von Alter und Geschlecht. Das Ziel dieser Arbeit war es daher, potentielle Hemmstoffe der Maserninfektion auf ihre Wirkung zu testen und zu verstehen, wo im Infektions- und Replikationszyklus des MV sie eingreifen. Es wurden eine Reihe Substanzen mit potentiell-inhibitorischen Eigenschaften in Infektions-Hemmtests und im Zytotoxizit{\"a}tstest untersucht, von denen im Anschluss die drei besten Inhibitoren (JK80, QD6-8 und Droseron) weiter untersucht wurden. JK80 und QD6-8 waren beide mit IC50-Werten um 30 µM und SI-Werten von {\"u}ber 2 nur m{\"a}ßig spezifisch antiviral wirksam. W{\"a}hrend JK80 vermutlich den Eintritt des MV in die Zellen verhindert, hemmt QD6-8 die intrazellul{\"a}re Virusreplikation und w{\"a}re im Hinblick auf die Entwicklung neuartiger, spezifischer Medikamente gegen die Maserninfektion von grossem Interesse. Eine Zielmolek{\"u}lanalyse der Substanz und die Testung anderer Derivate k{\"o}nnten Aufschluss dar{\"u}ber geben, wie Substanzen aussehen m{\"u}ssten, die eine spezifische Hemmung der intrazellul{\"a}ren Replikation bewirken k{\"o}nnen. Der Naturstoff Droseron k{\"o}nnte mit einer spezifischen Hemmung (IC50 ca. 10 µM; SIWert 6 im Fluoreszenzreader, bzw. IC50 ca. 2 µM; SI-Wert 30 in der Titration) eine m{\"o}gliche Leitsubstanz f{\"u}r einen neuen MV-Inhibitor darstellen. Allerdings waren alle bisher getesteten Droseron-Derivate entweder weniger inhibitorisch wirksam oder deutlich zytotoxischer als Droseron selbst. Die Ergebnisse der Infektionshemmversuche mit Zugabe von Droseron vor, w{\"a}hrend oder nach der Infektion mit MV sprechen daf{\"u}r, dass Droseron den Eintritt des Virus in die Zelle st{\"o}rt.},
  subject      = {Masernvirus},
  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}
}
@article{HuangSchrammHeilmannetal.2016,
  author    = {Huang, Guozheng and Schramm, Simon and Heilmann, J{\"o}rg and Biedermann, David and Kren, Vladim{\´i}r and Decker, Michael},
  title     = {Unconventional application of the Mitsunobu reaction: Selective flavonolignan dehydration yielding hydnocarpins},
  series = {Beilstein Journal of Organic Chemistry},
  volume    = {12},
  journal   = {Beilstein Journal of Organic Chemistry},
  doi       = {10.3762/bjoc.12.66},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-160986},
  pages     = {662-669},
  year      = {2016},
  abstract  = {Various Mitsunobu conditions were investigated for a series of flavonolignans (silybin A, silybin B, isosilybin A, and silychristin A) to achieve either selective esterification in position C-23 or dehydration in a one-pot reaction yielding the biologically important enantiomers of hydnocarpin D, hydnocarpin and isohydnocarpin, respectively. This represents the only one-pot semi-synthetic method to access these flavonolignans in high yields.},
  language  = {en}
}
@article{HuenigWehner1989,
  author    = {H{\"u}nig, Siegfried and Wehner, Ingeborg},
  title     = {Two Step Redox Systems LII: 2,2'-Bipyridylboronium Salts},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-44853},
  year      = {1989},
  abstract  = {Dications 1 derived from 2,2-bipyridine are found to exist as fully reversible two step redox systems with persistent radical ions (SEM) of high thermodynamic stability, if the bridge X forces the two pyridine rings into co planar positions. The well known derivative 1a (Diquat R) is now complemented by the boronium ions 1c and 1e -1g., as shown by voltammetry and the uv spectra of the corresponding radicals.},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Kopec2008,
  author    = {Kopec, Susanne},
  title     = {Trimebutin, Adenosin, Glutathion und Aminos{\"a}uren - Beispiele f{\"u}r Reinheitsanalytik f{\"u}r das Europ{\"a}ische Arzneibuch},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-26410},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2008},
  abstract  = {Die Qualit{\"a}tskontrolle von pharmazeutisch verwendeten Substanzen ist eine Voraussetzung f{\"u}r die sichere Anwendung von Arzneimitteln. Sie ist eng mit der Bestimmung der Verunreinigungen einer Substanz im Rahmen der Reinheitsanalytik verkn{\"u}pft. Dabei spielt das Europ{\"a}ische Arzneibuch (Ph. Eur.) eine wichtige Rolle. Die in der vorliegenden Arbeit durchgef{\"u}hrten Untersuchungen zur Bestimmung des Verunreinigungsprofils waren auf die Neuerarbeitung oder {\"U}berarbeitung der im Ph. Eur. beschriebenen Pr{\"u}fungen auf „Verwandte Substanzen" ausgerichtet. Im Rahmen der Neuerarbeitung einer Monographie f{\"u}r Trimebutin und Trimebutin-Maleat wurde eine RP-HPLC-Methode entwickelt. Neben den bekannten Verunreinigungen war ein weiterer Peak nachweisbar, der N-Desmethyltrimebutin zugeordnet wurde. Die Trennung zwischen N-Desmethyltrimebutin und dem Hauptpeak sowie zwischen zwei bekannten Verunreinigungen ist kritisch. F{\"u}r beide Peakpaare wurden Systemeignungskriterien festgelegt. Zur Definition von Akzeptanzkriterien in den erarbeiteten Monographieentw{\"u}rfen wurden Chargen untersucht. Die Quantifizierung erfolgte {\"u}ber die „Externer-Standard"-Methode mit einer Verd{\"u}nnung der Untersuchungsl{\"o}sung als Referenz. Falls erforderlich, wurden die Korrekturfaktoren in die Berechnung des Gehaltes einbezogen. Die DC-Methode zur Pr{\"u}fung auf „Verwandte Substanzen" von Adenosin sollte gegen eine HPLC-Methode ausgetauscht werden. In {\"U}bereinstimmung mit Ergebnissen des EDQM-Labors haben die Untersuchungen best{\"a}tigt, dass mit einer Ionenpaar-HPLC-Methode die Anwesenheit von Inosin, Guanosin, Uridin und Adenin in Adenosin kontrolliert werden kann. Durch die Festlegung einer Aufl{\"o}sung > 1.5 zwischen Adenin und Inosin als Systemeignungskriterium werden nicht geeignete HPLC-S{\"a}ulen erkannt. Durch die DC-Pr{\"u}fung des Ph. Eur. k{\"o}nnen verschiedene Nucleotide nachgewiesen werden. Die vorgeschlagene HPLC-Methode wurde durch Einf{\"u}hrung eines Gradienten so ge{\"a}ndert, dass Nucleotide, Nucleoside und Adenin gleichzeitig nachgewiesen werden konnten. Die Analyse der Proben best{\"a}tigte die Ergebnisse der DC, dass kleine Mengen Adenosin-5'-monophosphat in den Chargen vorhanden waren. Eine CE-Methode zur Reinheitspr{\"u}fung von Glutathion wurde entsprechend der Kommentare zum in Pharmeuropa ver{\"o}ffentlichten Monographievorschlag {\"u}berarbeitet. Die kritischen Trennungen zwischen dem internen Standard und Cystein sowie zwischen L-\&\#947;-Glutamyl-L-cystein und dem Hauptpeak, die durch den Systemeignungstest {\"u}berpr{\"u}ft werden, waren durch den pH-Wert des Trennpuffers kontrollierbar. Glutathion zeigt beispielhaft, dass das Verunreinigungsprofil fermentativ gewonnener Produkte komplex ist und von den Herstellungs- und Aufreinigungsprozessen abh{\"a}ngt. Gleiches gilt f{\"u}r Aminos{\"a}uren, die vermehrt biotechnologisch gewonnen werden. In den Aminos{\"a}ure-Monographien ist zur Reinheitspr{\"u}fung eine DC auf „Ninhydrin-positive Substanzen" vorgeschrieben. Diese Methode ist auf den Nachweis anderer Aminos{\"a}uren, die durch unvollst{\"a}ndige Abtrennung bei der Extraktion aus Proteinhydrolysaten stammen k{\"o}nnen, ausgelegt. Die Analyse von Aminos{\"a}uren mittels CE nach Derivatisierung mit FMOC-Cl erm{\"o}glicht einen sensitiven und selektiven Nachweis anderer Aminos{\"a}uren. Durch den Einsatz von CBQCA als Derivatisierungsreagenz k{\"o}nnen auch Aminozucker und kleine Peptide erfasst werden. Mit beiden Methoden wurde das Verunreinigungsprofil von Histidin, Isoleucin, Phenylalanin und Serin bestimmt. W{\"a}hrend in den Phe- und Ser-Proben keine Verunreinigungen erfasst wurden, wurden in den Ile-Proben nach Derivatisierung mit FMOC-Cl andere Aminos{\"a}uren gefunden. Alle untersuchten Aminos{\"a}uren zeigten nach Derivatisierung mit CBQCA viele Verunreinigungen. Wegen Peak{\"u}berlagerungen konnten Aminos{\"a}uren mit dem verwendeten Trennpuffer (25 mM Boratpuffer pH 9.20; 25 mM SDS) nicht bestimmt werden. Durch eine Variation des Puffers (20 mM Tetraboratpuffer pH 9.3; 100 mM SDS) war es m{\"o}glich, die CBQCA-derivatisierten Aminos{\"a}uren zu trennen und zuzuordnen. Im Hinblick auf die Anwesenheit anderer Aminos{\"a}uren waren die Ergebnisse der beiden Verfahren vergleichbar. Insbesondere wurden in den Ile-, Phe- und Ser-Proben keine basischen Aminos{\"a}uren sowie Cystein gefunden. Deren FMOC-Derivate comigrierten mit einem Peak, der nach Strukturaufkl{\"a}rung mittels NMR-Spektroskopie als Nebenprodukt der Derivatisierungsreaktion mit FMOC-Cl identifiziert wurde. Als Verunreinigungen von biotechnologisch hergestellten Aminos{\"a}uren kommen organische S{\"a}uren in Frage. Durch eine RP-HPLC unter Zusatz von Heptafluorbutters{\"a}ure als Ionenpaarreagenz wurden Aminos{\"a}uren und organische S{\"a}uren getrennt. Die Detektion erfolgte mittels ELSD. Nach dem Hauptpeak wurden St{\"o}rsignale detektiert, weshalb sich die Anwendung der Methode zur Reinheitspr{\"u}fung als schwierig herausstellte. Die durchgef{\"u}hrten Experimente deuten darauf hin, dass der ELSD mit der großen Substanzmenge {\"u}berlastet ist und es zur Verschleppung von Substanz kommt.},
  subject      = {Europ{\"a}isches Arzneibuch},
  language  = {de}
}
@article{BechtSchollmayerMonakhovaetal.2021,
  author    = {Becht, Alexander and Schollmayer, Curd and Monakhova, Yulia and Holzgrabe, Ulrike},
  title     = {Tracing the origin of paracetamol tablets by near-infrared, mid-infrared, and nuclear magnetic resonance spectroscopy using principal component analysis and linear discriminant analysis},
  series = {Analytical and Bioanalytical Chemistry},
  volume    = {413},
  journal   = {Analytical and Bioanalytical Chemistry},
  number    = {11},
  doi       = {10.1007/s00216-021-03249-z},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-265400},
  pages     = {3107-3118},
  year      = {2021},
  abstract  = {Most drugs are no longer produced in their own countries by the pharmaceutical companies, but by contract manufacturers or at manufacturing sites in countries that can produce more cheaply. This not only makes it difficult to trace them back but also leaves room for criminal organizations to fake them unnoticed. For these reasons, it is becoming increasingly difficult to determine the exact origin of drugs. The goal of this work was to investigate how exactly this is possible by using different spectroscopic methods like nuclear magnetic resonance and near- and mid-infrared spectroscopy in combination with multivariate data analysis. As an example, 56 out of 64 different paracetamol preparations, collected from 19 countries around the world, were chosen to investigate whether it is possible to determine the pharmaceutical company, manufacturing site, or country of origin. By means of suitable pre-processing of the spectra and the different information contained in each method, principal component analysis was able to evaluate manufacturing relationships between individual companies and to differentiate between production sites or formulations. Linear discriminant analysis showed different results depending on the spectral method and purpose. For all spectroscopic methods, it was found that the classification of the preparations to their manufacturer achieves better results than the classification to their pharmaceutical company. The best results were obtained with nuclear magnetic resonance and near-infrared data, with 94.6\%/99.6\% and 98.7/100\% of the spectra of the preparations correctly assigned to their pharmaceutical company or manufacturer.},
  language  = {en}
}
@article{SchreierBinnsWu2014,
  author    = {Schreier, Peter and Binns, Colin and Wu, Dayong},
  title     = {To surrender or to persevere?},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-101096},
  year      = {2014},
  abstract  = {Second Editorial of Open Access Journal "Nutrition and Medicine (NUME)" published by W{\"u}rzburg University Press: http://nume.de},
  subject      = {Wissenschaftliches Arbeiten},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Machon2003,
  author    = {Machon, Christian},
  title     = {Thermodynamische Untersuchungen und semiempirische Berechnungen an Dihydroxynaphthalinen und einfachen Naphthalinderivaten},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-7526},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2003},
  abstract  = {Die Wirksamkeit eines Arzneistoffs h{\"a}ngt in entscheidendem Maße von seiner Wasserl{\"o}slichkeit ab. Schlechte L{\"o}slichkeit bedeutet eine große positive {\"A}nderung der Freien Energie w{\"a}hrend des L{\"o}sevorgangs. Hinweise zu finden, die zum besseren Verst{\"a}ndnis des L{\"o}sungsprozesses f{\"u}hren, ist das Ziel dieser Arbeit. Auf der Grundlage des Hess'schen Satzes wird der L{\"o}sungsprozess in Ersatzprozesse zerlegt. Die Teilschritte der Ersatzprozesse werden thermodynamisch, kalorimetrisch und quantenchemisch beschrieben. Freie Energien, Standardenthalpien und Standardentropien der Teilschritte werden erfasst und beurteilt. Weitere physikochemische Gr{\"o}ßen werden gemessen oder berechnet, die mit den einzelnen Teilschritten in Zusammenhang stehen k{\"o}nnen. Einfache Naphthalinderivate dienen als Modellsubstanzen. Dies sind zwei einfach und sieben zweifach hydroxylierte Naphthaline, 1-Naphthylamin, 4-Chlor-1-naphthol und 2-Naphthalinthiol. Zum einen wird der L{\"o}sungsvorgang als Summe aus Sublimation und anschließender Solvatation betrachtet. Die Freien Sublimationsenergien werden aus dem experimentell ermittelten Sublimationsdampfdruck berechnet. Dies geschieht mittels einer Hochvakuumapparatur oder einer gaschromatographischen Methode. Je mehr polare Gruppen am Grundger{\"u}st sind, desto h{\"o}her ist der energetische Aufwand, das Molek{\"u}l zu sublimieren. Die Freie Energie betr{\"a}gt f{\"u}r Naphthalin 30,5 [kJ·mol-1], f{\"u}r einfach substituierte Naphthaline 40,1 und 45,3 [kJ·mol-1] und f{\"u}r zweifach hydroxylierte Naphthaline 51,8 bis 67,5 [kJ·mol-1]. In {\"a}hnlichem Verh{\"a}ltnis stehen auch die Freien Solvatationsenergien. Diese werden mittels AMSOL, eines quantenchemischen semiempirischen Rechenprogramm, f{\"u}r zwei Parametrisierungen AM1 und PM3 berechnet. Die L{\"o}slichkeit der Substanzen in Wasser wird ermittelt, und daraus die Freie L{\"o}sungsenergie berechnet. Der Unterschied in den Freien L{\"o}sungsenergien ist trotz des gr{\"o}ßeren Energieaufwandes der substituierten Derivate bei der Sublimation um ca. 10 [kJ·mol-1] je polarer Gruppe nicht deutlich. Die Ursache ist die Energiefreisetzung w{\"a}hrend der Solvatation, die mit zunehmenden polaren Gruppen mehr Energie freisetzt. Gr{\"u}nde daf{\"u}r sind vermehrte Wasserstoffbr{\"u}ckenbindungen und st{\"a}rkere Dipol-Dipol-Wechelswirkungen der h{\"o}her substituierten Naphthaline. Ein den Freien Energien {\"a}hnliches Bild ergibt sich bei der Betrachtung der Standardenthalpien. Die Standardsublimationsenthalpie wird aus Sublimationsdr{\"u}cken bei unterschiedlichen Temperaturen berechnet, die Standardl{\"o}sungsenthalpie mittels Kalorimetrie und die Standardsolvatationsenthalpie aus der Differenz der beiden vorangegangenen. Adsorptionsmessungen werden durchgef{\"u}hrt, um kalorimetrische Falschmessungen durch Adsorption von Wasser an die Substanzen auszuschließen. Die Ursachen f{\"u}r ein den Freien Energien {\"a}hnliches Verhalten sind die gleichen. Eine Ausnahme bildet 1,3-Dihydroxynaphthalin, bei dem die Standardl{\"o}sungsenthalpie um den Faktor 4 gr{\"o}ßer ist als bei den restlichen Dihydroxynaphthalinderivaten. Die Standardentropien werden aus den vorher gewonnenen Gr{\"o}ßen berechnet. Die Standardsublimationsentropien der untersuchten Substanzen liegen zwischen 162 und 350 [J·mol-1·K-1]. Ebenso steigen sie beim L{\"o}sevorgang mit Ausnahme von 2-Naphthalinthiol. Dort liegt die Ursache in der mangelnden Hydrophilie, so dass sowohl beim L{\"o}sen als auch beim Mischen der Ordnungszustand zunimmt. Bei der Solvatation sinkt die Entropiealler Substanzen mit Ausnahme von 1,3- Dihydroxynaphthalin. Eine Beurteilung aufgrund der Entropien zwischen den Naphthalinen zu machen, ist anhand der Messergebnisse nicht m{\"o}glich. Die zweite Betrachtungsweise legt dem L{\"o}sungsprozess das Schmelzen und anschließende Mischen der Substanz mit dem L{\"o}sungsmittel zugrunde. Die Standardschmelzenthalpie wird kalorimetrisch aus Schmelzpunkt, Differenz der W{\"a}rmekapazit{\"a}ten und der Schmelzw{\"a}rme am Schmelzpunkt ermittelt. Die Standardmischungsenthalpien werden aus der Differenz von kalorimetrisch gemessener Standardl{\"o}sungsenthalpie und Standardschmelzenthalpie berechnet. Die Standardschmelzenthalpien der Dihydroxynaphthaline sind geringer. Dies hat allerdings in den h{\"o}heren Schmelzpunkten seine Ursache. Das chlorierte 1-Naphthol liegt mit seinem Schmelzverhalten im Bereich des einfachen 1-Naphthols, so dass das Chloratom scheinbar keine große Rolle im Schmelzprozess spielt. Die {\"A}nderungen der Entropien w{\"a}hrend des Schmelzprozesses werden aus den gleichen Gr{\"o}ßen wie die Standardschmelzenthalpie gewonnen. Die Mischungsentropie wird aus der Differenz von Schmelz- und L{\"o}sungsentropie berechnet. Die Ordnung w{\"a}hrend des Mischungsvorganges nimmt bei allen untersuchten Substanzen zu außer bei 2-Naphthalinthiol und Naphthalin. Beide hydrophoben Molek{\"u}le haben in w{\"a}ssriger L{\"o}sung weniger M{\"o}glichkeiten sich anzuordnen als in der Schmelze. In die Berechnung der Schmelzentropien gehen die Schmelztemperaturen mit ein. Je h{\"o}her der Schmelzpunkt ist, desto niedriger ist die Standardschmelzentropie. Die Solvatationsenergien werden mittels AM1- und PM3-Parametrisierung in AMSOL berechnet und mit dem experimentell ermitteltem Wert verglichen. Die Berechnungsmethoden zeigen eine statistisch nicht unterscheidbare gleiche Korrelation von r2 = 0,97 f{\"u}r AM1 und r2 = 0,98 f{\"u}r PM3. Die Berechnung der Freien Solvatationsenergie setzt sich aus einzelnen Teilbetr{\"a}gen zusammen. Ein Teil ist die freiwerdende Polarisationsenergie, die mit zunehmender Zahl polarer Substituenten ansteigt, da Partialladungen h{\"a}ufiger auftreten und polarisiert werden k{\"o}nnen. Auch die Oberfl{\"a}chenenergie tr{\"a}gt zur st{\"a}rkeren Solvatation polar substituierter Naphthaline bei. Van der Waals-Oberfl{\"a}chen und -Volumina der untersuchten Molek{\"u}le werden mittels AMSOL berechnet. Die Oberfl{\"a}chen der Dihydroxynaphthaline liegen bei ca. 375 [\&\#506;2], die einfach substituierten darunter. Die Volumina der Dihydroxynaphthaline werden zu ca. 146 [\&\#506;3] berechnet. Berechnete logarithmierte Oktanol/Wasser-Verteilungskoeffizienten werden mit den experimentell ermittelten verglichen. Zur Berechnung wird eine AM1- und PM3-Parametrisierung verwendet. Beide Parameters{\"a}tze k{\"o}nnen nur unzureichend Oktanol/Wasser-Verteilungskoeffizienten berechnen. Die Bestimmtheitsmaße r2 liegen unter 0,79. Modellrechnungen weisen als abschließende Beurteilung auf einzelne Gr{\"o}ßen hin, die mit Freier Sublimationsenergie, Freier Solvatationsenergie und Freier L{\"o}sungsenergie in engerem Zusammenhang stehen. Die Einflussgr{\"o}ßen werden auf maximal drei festgelegt, um eine Zufallskorrelation auszuschließen. Es l{\"a}sst sich ein Modell f{\"u}r die Freie Sublimationsenergie berechnen, das f{\"u}r AM1-Berechnungen ein Bestimmtheitsmaß von r2 = 0,984 zeigt und die Molek{\"u}loberfl{\"a}che, die Wechselwirkung von Polarisationsenergie und Molek{\"u}lvolumen und das quadrierte Molek{\"u}lvolumen mit einbezieht. F{\"u}r PM3-Berechnungen werden das Molek{\"u}lvolumen, das Dipolmoment in der Gasphase und die Wechselwirkung von Polarisationsenergie und Molek{\"u}lvolumen herangezogen, wobei das Bestimmtheitsmaß r2 = 0,986 ist. Die experimentell ermittelte Freie Sublimationsenergie der untersuchten Substanzen kann durch drei berechnete Parameter beschrieben werden. Beim Modell zur Freien Solvatationsenergie werden Polarisationsenergie, Oberfl{\"a}chenenergie und Schmelztemperatur als die entscheidenden Einflussparameter herangezogen. Das Bestimmtheitsmaß r2 erreicht 0,979 f{\"u}r AM1-Berechnungen und 0,983 f{\"u}r PM3-Berechnungen. Das Modell zur Berechnung der Freien L{\"o}sungsenergie beruht auf der Polarisationsenergie, der Schmelztemperatur und dem Molek{\"u}lvolumen bei AM1-Berechnungen. Statt des Molek{\"u}lvolumens wird bei PM3-Berechnungen als dritte Gr{\"o}ße die Schmelzw{\"a}rme herangezogen. Die Korrelation ist mit r2 = 0,847 bei AM1-Berechnungen und r2 = 0,879 bei PM3-Berechnungen nicht zuf{\"a}llig, aber nicht so deutlich wie bei den beiden anderen Modellierungen. Ausblickend l{\"a}sst sich festhalten, dass auch 13 Substanzen f{\"u}r eine umfassende theoretische Erfassung der Ersatzprozesse zum L{\"o}sungsvorgang nicht ausreichen. Ein wichtiger Schritt wird die Beschreibung der Kristallstruktur und der Gitterenergie sein, um befriedigende L{\"o}slichkeitsvorhersagen machen zu k{\"o}nnen.},
  subject      = {Dihydroxynaphthaline},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Raffauf2011,
  author    = {Raffauf, Claudia},
  title     = {Thermodynamische Untersuchungen und quantenchemische Berechnungen zum L{\"o}sungsverhalten von Phenylethylaminen},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-56239},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2011},
  abstract  = {Die Wasserl{\"o}slichkeit von Wirkstoffen ist von elementarer Bedeutung f{\"u}r deren pharmazeutische Verwendung. Im Rahmen dieser Arbeit wurde der Ansatz der thermodynamischen Betrachtung des L{\"o}sungsprozesses von einfachen Modellsubstanzen auf pharmazeutisch relevante Substanzen aus der Gruppe der Phenylethylamine {\"u}bertragen und entsprechend erweitert. Der L{\"o}sungsprozess wurde auf Grundlage des Satzes von Hess in Ersatzschritte aufgeteilt, die dann mittels kalorimetrischer Bestimmung, quantenchemischen Rechnungen und MD-Simulation bestimmt wurden, um die limitierenden Faktoren der L{\"o}slichkeit zu beschreiben und so gezielte Ans{\"a}tze f{\"u}r die L{\"o}slichkeitsverbesserung finden zu k{\"o}nnen. Der L{\"o}sungsprozess wurde zum einen durch die Schritte Sublimation und Solvatation und zum anderen durch Schmelzen und Mischen beschrieben. F{\"u}r die einzelnen Schritte sind die thermodynamischen Gr{\"o}ßen Enthalpie, Entropie und Freie Enthalpie bestimmt worden. Dies war zum Teil experimentell mithilfe von kalorimetrischen Messungen m{\"o}glich, andere Gr{\"o}ßen sind mit dem semiempirischen Solvatationsprogramm AMSOL oder mit COSMOtherm berechnet worden. Die so gewonnenen thermodynamischen Gr{\"o}ßen geben Aufschluss {\"u}ber das L{\"o}sungsverhalten der untersuchten Substanzen, die zum Teil trotz augenscheinlich hydrophilen Merkmalen schlecht l{\"o}slich in Wasser sind. Zus{\"a}tzlich wurden mit Hilfe von MD-Simulationen mit dem Programm AMBER die inter- und intramolekularen Wechselwirkungsm{\"o}glichkeiten untersucht. Die Ausbildung intermolekularer Wasserstoffbr{\"u}ckenbindungen mit Wasser wurde mit Radialen-Dichteverteilungs-Funktionen (RDF) analysiert. Die M{\"o}glichkeit der Ausbildung von intramolekularen Wasserstoffbr{\"u}ckenbindungen und deren Einfluss auf das L{\"o}sungsverhalten wurde {\"u}ber die Bindungsabst{\"a}nde und der Darstellung der polaren Oberfl{\"a}chen bestimmt.},
  subject      = {Thermodynamik},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Freiwald2006,
  author    = {Freiwald, Matthias},
  title     = {Therapeutisches Zielorgan Lunge : Pharmakokinetische Untersuchungen am humanen Lungenperfusionsmodell},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-21551},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2006},
  abstract  = {Die humane Lunge kann bei der Pharmakotherapie einer Erkrankung entweder als betroffenes Organ Ziel eines verabreichten Arzneistoffes sein oder aber auch als Portal f{\"u}r diesen in die systemische Zirkulation fungieren. Wird ein Arzneistoff inhaliert, ist f{\"u}r dessen Nutzen-Risiko-Profil von zentraler Bedeutung, in welchem Ausmaß und mit welcher Geschwindigkeit dieser resorbiert und anschließend in die systemische Zirkulation umverteilt wird. Wenn bei der Behandlung einer Lungenerkrankung dagegen ein Arzneistoff z.B. nach peroraler Gabe erst in der systemischen Zirkulation anflutet, m{\"u}ssen ausreichend hohe Wirkstoffkonzentrationen in den betroffenen Gewebearealen sichergestellt werden. Ziel der vorliegenden Arbeit war es daher, M{\"o}glichkeiten zu finden, diese beiden Vorg{\"a}nge in vitro m{\"o}glichst realit{\"a}tsnah messen zu k{\"o}nnen. F{\"u}r die Simulation der pulmonalen Absorption nach inhalativer Applikation eines Arzneistoffs diente Beclomethasondipropionat (BDP), freigesetzt aus den handels{\"u}blichen FCKW-freien Dosieraerosolen Sanasthmax® und Ventolair®, als Modellsubstanz. Es wurde zun{\"a}chst ein einfaches Dialysemodell als Screeningverfahren entwickelt. Hier wurden BDP-Partikel unter Verwendung der beiden Dosieraerosole auf humanem Lungenhomogenat deponiert und nachfolgend die kombinierten Prozesse aus Aufl{\"o}sung und Umverteilung der Substanz in eine Dialysefl{\"u}ssigkeit, die sich entweder aus salinem Puffer oder humanem Blutplasma zusammensetzte, untersucht. Anschließend wurde erstmals ein etabliertes humanes Lungenperfusionsmodell dahingehend modifiziert, dass eine Inhalation von BDP nach Applikation eines handels{\"u}blichen Dosieraerosols nachgestellt werden konnte. Auf diese Weise konnte an diesem realit{\"a}tsnahen Modell die initiale Phase der pulmonalen Absorption von BDP in der Perfusionsfl{\"u}ssigkeit verfolgt werden. Beide Modelle zeigten Unterschiede in der Aufl{\"o}sungs- bzw. Umverteilungskinetik von BDP in Abh{\"a}ngigkeit von der verwendeten Applikationsform auf. So schienen sich von Ventolair® erzeugte BDP-Partikel schneller und in gr{\"o}ßerer Menge aufzul{\"o}sen als diejenige bei den Versuchen mit Sanasthmax®, was eine vermehrte Umverteilung der Substanz sowohl in die Dialysefl{\"u}ssigkeit als auch Perfusionsl{\"o}sung zur Folge hatte. Die am Lungenperfusionsmodell beobachteten Verl{\"a}ufe der initialen pulmonalen Absorption von BDP nach Freisetzung aus den Dosieraerosolen Sanasthmax® oder Ventolair® korrelierten dabei sehr gut mit Daten aus einer entsprechenden Humanstudie mit gesunden Probanden. Auch standen die ermittelten Unterschiede in sinnvoller {\"U}bereinstimmung mit Untersuchungen der in den von Sanasthmax® oder Ventolair® verspr{\"u}hten Aerosolen enthaltenen Partikel hinsichtlich Gr{\"o}ßenverteilung, Morphologie und L{\"o}sungsverhalten in Bronchialsekret. Um die Umverteilung eines Wirkstoffs von der systemischen Zirkulation in lungenspezifisches Gewebe am humanen Lungenperfusionsmodell zu simulieren, wurden die Gewebekonzentrationen von Thalidomid (THAL) in peripherem Lungengewebe im Vergleich zu den korrespondierenden Spiegeln in einem Bronchialkarzinom erstmals mittels Mikrodialyse verfolgt. Hierzu wurde im Vorfeld f{\"u}r diese Substanz unter Einsatz des Komplexbildners (2 Hydroxypropyl)-beta-cyclodextrin (HPCD) ein bez{\"u}glich der Sensitivit{\"a}t und der zeitlichen Aufl{\"o}sung optimiertes Mikrodialysesystem etabliert und dessen Eigenschaften systematisch untersucht. Am Lungenperfusionsmodell wurde dann eine an klinisch relevante Plasmaspiegel angelehnte THAL-Konzentration in der Perfusionsl{\"o}sung vorgelegt und anschließend das Anfluten in den oben genannten Geweben mit Hilfe des entwickelten Mikrodialysesystems beobachtet. Durch Zugabe von HPCD in das Mikrodialyseperfusat konnte eine signifikante Erh{\"o}hung der Wiederfindungsrate im Dialysat (Relative Recovery) erreicht und damit ein Mikrodialysesystem etabliert werden, das neben hoher zeitlicher Aufl{\"o}sung eine ausreichende analytische Sensitivit{\"a}t f{\"u}r THAL aufwies. Allerdings wurden aufgrund dieses Perfusatzusatzes die Diffusionsvorg{\"a}nge w{\"a}hrend der Mikrodialyse derart beeinflusst, dass {\"u}bliche Methoden zur Sondenkalibrierung wie z.B. die Retrodialyse nicht mehr angewendet werden konnten, und daher in Hinblick auf die Messungen am Lungenperfusionsmodell bestehende Kalibrierverfahren modifiziert werden mussten. Bei der Untersuchung der Gewebepenetration am Lungenperfusionsmodell flutete THAL in Tumorgewebe langsamer an als in peripherem Lungengewebe, wo schnell {\"a}hnliche Konzentrationen wie in der Perfusionsl{\"o}sung gefunden wurden. Auch lagen die Gewebespiegel im Tumorgewebe stets unter dem ermittelten Niveau im Lungengewebe. Die erhaltenen Konzentrationsverh{\"a}ltnisse zwischen Perfusionsl{\"o}sung, peripherem Lungengewebe und Tumorgewebe deckten sich dabei mit Kenntnissen aus Humanstudien, in denen analog Plasmakonzentrationen von antineoplastischen Substanzen ebenfalls mittels Mikrodialyse in Relation zu deren Spiegeln in gesundem Gewebe und Tumorgewebe verschiedenster {\"A}tiologie bestimmt wurden.},
  subject      = {Lunge},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Schultz2015,
  author    = {Schultz, Isabel},
  title     = {Therapeutic systems for Insulin-like growth factor-1},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-119114},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2015},
  abstract  = {SUMMARY Insulin-like growth factor I (IGF-I) is a polypeptide with a molecular weight of 7.649 kDa and an anabolic potential. Thereby, IGF-I has a promising therapeutic value e.g. in muscle wasting diseases such as sarcopenia. IGF-I is mainly secreted by the liver in response to growth hormone (GH) stimulation and is rather ubiquitously found within all tissues. The effects of IGF-I are mediated by its respective IGF-I transmembrane tyrosine kinase receptor triggering the stimulation of protein synthesis, glucose uptake and the regulation of cell growth. The actions of IGF-I are modulated by six IGF binding proteins binding and transporting IGF-I in a binary or ternary complex to tissues and receptors and modulating the binding of IGF-I to its receptor. The nature of the formed complexes impacts IGF-I`s half-life, modulating the half-life between 10 minutes (free IGF-I) to 12 - 15 hours when presented in a ternary complex with IGF binding protein 3 and an acid labile subunit (ALS). Therefore, sustained drug delivery systems of free IGF-I are superficially seen as interesting for the development of controlled release profiles, as the rate of absorption is apparently and easily set slower by simple formulation as compared to the rapid rate of elimination. Thereby, one would conclude, the formulation scientist can rapidly develop systems for which the pharmacokinetics of IGF-I are dominated by the formulation release kinetics. However, the in vivo situation is more complex and as mentioned (vide supra), the half-life may easily be prolonged up to hours providing proper IGF-I complexation takes place upon systemic uptake. These and other aspects are reviewed in Chapter I, within which we introduce IGF-I as a promising therapeutic agent detailing its structure and involved receptors along with the resulting signaling pathways. We summarize the control of IGF-I pharmacokinetics in nature within the context of its complex system of 6 binding proteins to control half-life and tissue distribution. Furthermore, we describe IGF-I variants with modulated properties in vivo and originated from alternative splicing. These insights were translated into sophisticated IGF-I delivery systems for therapeutic use. Aside from safety aspects, the challenges and requirements of an effective IGF-I therapy are discussed. Localized and systemic IGF-I delivery strategies, different routes of administration as well as liquid and solid IGF-I formulations are reviewed. Effective targeting of IGF-I by protein decoration is outlined and consequently this chapter provides an interesting guidance for successful IGF-I-delivery. In Chapter II, we firstly outline the stability of IGF-I in liquid formulations with the intention to deliver the biologic through the lung and the impact of buffer type, sodium chloride concentration and pH value on IGF-I stability is presented. IGF-I integrity was preserved in histidine buffer over 4 months at room temperature, but methionine 59 oxidation (Met(o)) along with reducible dimer and trimer formation was observed in an acidic environment (pH 4.5) and using acetate buffer. Strong aggregation resulted in a complete loss of IGF-I bioactivity, whereas the potency was partly maintained in samples showing a slight aggregation and complete IGF-I oxidation. Atomization by air-jet or vibrating-mesh nebulizers yielded in limited Met(o) formation and no aggregation. The results of IGF-I nebulization experiments regarding aerosol output rate, mass median aerodynamic diameter and fine particle fraction were comparable with 0.9\% sodium chloride reference, approving the applicability of liquid IGF-I formulations for pulmonary delivery. In Chapter III we escalated the development to solid delivery systems designed for alveolar landing upon inhalation and by deploying trehalose and the newly introduced for pulmonary application silk-fibroin as carriers. Microparticles were produced using nano spray drying following analyses including IGF-I integrity, IGF-I release profiles and aerodynamic properties. In vitro transport kinetics of IGF-I across pulmonary Calu-3 epithelia were suggesting similar permeability as compared to IGF-I's cognate protein, insulin that has already been successfully administered pulmonary in clinical settings. These in vivo results were translated to an ex vivo human lung lobe model. This work showed the feasibility of pulmonary IGF-I delivery and the advantageous diversification of excipients for pulmonary formulations using silk-fibroin. Chapter IV focuses on an innovative strategy for safe and controllable IGF-I delivery. In that chapter we escalated the development to novel IGF-I analogues. The intention was to provide a versatile biologic into which galenical properties can be engineered through chemical synthesis, e.g. by site directed coupling of polymers to IGF-I. For this purpose we genetically engineered two IGF-I variants containing an unnatural amino acid at two positions, respectively, thereby integrating alkyne functions into the primary sequence of the protein. These allowed linking IGF-I with other molecules in a site specific manner, i.e. via a copper catalyzed azide-alkyne Huisgen cycloaddition (click reaction). In this chapter we mainly introduce the two IGF-I variants, detail the delivery concept and describe the optimization of the expression conditions of the IGF-I variants. In conclusion, we span from simple liquid formulations for aerolization through solid systems for tailored for maximal alveolar landing to novel engineered IGF-I analogues. Thereby, three strategies for advanced IGF-I delivery were addressed and opportunities and limitations of each were outlined. Evidence was provided that sufficiently stable and easy to manufacture formulations can be developed as typically required for first in man studies. Interestingly, solid systems - typically introduced in later stages of pharmaceutical development - were quite promising. By use of silk-fibroin as a new IGF-I carrier for pulmonary administration, a new application was established for this excipient. The demonstrated success using the ex vivo human lung lobe model provided substantial confidence that pulmonary IGF-I delivery is possible in man. Finally, this work describes the expression of two IGF-I variants containing two unnatural amino acids to implement an innovative strategy for IGF-I delivery. This genetic engineering approach was providing the fundament for novel IGF-I analogues. Ideally, the biologic is structurally modified by covalently linked moieties for the control of pharmacokinetics or for targeted delivery, e.g. into sarcopenic muscles. One future scenario is dicussed in the 'conclusion and outlook' section for which IGF-I is tagged to a protease sensitive linker peptide and this linker peptide in return is coupled to a polyethylenglykole (PEG) polymer (required to prolong the half-life). Some proteases may serve as proxy for sarcopenia such that protease upregulation in compromised muscle tissues drives cleavage of IGF-I from the PEG. Thereby, IGF-I is released at the seat of the disease while systemic side effects are minimized.},
  subject      = {Insulin-like Growth Factor I},
  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}
}
@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{Ilko2015,
  author    = {Ilko, David},
  title     = {The use of charged aerosol detection for the analysis of excipients and active pharmaceutical ingredients},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-118377},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2015},
  abstract  = {The Corona® charged aerosol detector (CAD) is an aerosol-based detector first de-scribed by Dixon and Peterson in 2002. It is capable of detecting compounds inde-pendent from their physico-chemical properties presumed the analyte is sufficiently non-volatile. Consequently, the CAD is often applied to the analysis of substances that do not possess a suitable UV chromophore. Major drawbacks are however, the detector signal is non-linear and depending on the content of organic solvent in the mobile phase. This thesis tried to explore possible applications of the CAD for pharmaceutical analysis. Therefore, several substances from different compound classes were in-vestigated. Newly developed or existing methods were validated. Thus the perfor-mance of the CAD could be examined. Both assay and impurity determination were evaluated for their compliance with ICH Q2(R1) "Validation of Analytical Proce-dures" and the "Technical Guide for the Elaboration of Monographs". In the course of the establishment of reference substances at the EDQM, a generic screening method for the identification of organic and inorganic pharmaceutical counterions was needed. An HPLC-CAD method developed by Zhang et al. was therefore investigated for its suitability for pharmacopoeial purpose. Method valida-tion was performed. It was found that 23 ions could be separated and detected. Iden-tification was achieved via retention time of an authentic standard of the corre-sponding ions. Alternatively, peak assignment was performed by determination of the exact mass using TOF-MS. Ions could be quantified as impurities or for stoichi-ometric purpose. For the impurity control in topiramate, the performance characterstics of the CAD were compared to that of an ELSD. CAD was superior to ELSD in terms of repeata-bility, sensitivity and linearity. However, impurities could be quantified with satisfac-tory accuracy with both detectors. The application of the ELSD was not feasible due to non-reproducible spike peaks eluting after the principle peak in the chromatogram of the test solution. One of the impurities, topiramate impurity A (diacetonide), gave no or a vastly diminished signal in the ELSD and the CAD, respectively. It is evapo-rated during the detection process due to its relatively high vapor pressure. The re-sponse could be enhanced by a factor of nine via post-column addition of acetoni-trile and a lower nebulizer temperature. As the response of topiramate impurity A was still about thousand-fold lower than the response of all other impurities, its quantification was not feasible. Additionally, the HPLC-CAD was successfully vali-dated as an assay procedure for topiramate. There seems to be a great potential in the application of the CAD to the analysis of excipients as most compounds do not possess a suitable UV chromophore. Here, a simple and rapid HPLC-CAD method for the determination of polidocanol (PD) was developed. The method was successfully validated as a potential assay procedure for the Ph. Eur. as none is described in either of the two PD monographs. The same method was applied to the determination of the PD release from a pharmaceutical polymer matrix. A method for the determination of the fatty acid (FA) composition of polysorbate 80 (PS80) was developed and validated. Using the CAD and mass spectrometry, we were able to identify two new FAs in 16 batches from four manufacturers. All batch-es complied with pharmacopoeial specification. Furthermore, the overall composi-tion of the different PS80 species ("fingerprinting") and the peroxide content were determined. In addition to the chemical characterization, functionality related charac-teristics (FRCs) were determined. Correlations between chemical composition and FRCs were found. The validation data of the above mentioned methods suggests that the CAD repre-sents a viable detection technique for pharmaceutical analysis. The CAD was suffi-ciently sensitive for non-volatile analytes. Impurity control down to concentrations of 0.05 or 0.03\%, as demanded by ICH Q3A (R2), is achievable. However, the response of semi-volatile compounds may be drastically diminished. It could be confirmed that the response of the CAD is linear when the range does not exceed two orders of magnitude. Exceptions may be observed depending on the actual method setup. When the measuring range is sufficiently narrow, quantification can be done using single-point calibration which is common practice in pharmaceutical anlysis. Impuri-ties may also be quantified against a single calibration solution. However, correction factors may be needed and the accuracy is considerably lower compared to an as-say method. If a compound is to be quantified over a large concentration range, log-log transformation of the calibration curve is needed and a decreased accuracy has to be accepted.},
  subject      = {Analyse},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Almeling2011,
  author    = {Almeling, Stefan},
  title     = {The use of aerosol-based detection systems in the quality control of drug substances},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-64722},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2011},
  abstract  = {The work presented in this thesis was mainly targeted at exploring the capabilities of evaporation based LC detectors as well as further alternatives for the control of impurities in substances not exhibiting a suitable chromophore for UV-detection. In the course of the work carried out, several new methods for the identification, impurities control and composition testing of APIs were elaborated. An evaporation based detector that entered into the field of pharmaceutical analysis in the recent years was the Evaporative Light Scattering Detector (ELSD). However, non-reproducible spikes were reported when injecting concentrated test solutions as they are usually required for the control of impurities. The reasons, for the appearance of these spikes as well as possibilities for their avoidance were explored in a systematic study. Moreover, the dependence of the detector sensitivity on different eluent composition, eluent flow-rate and ELSD settings was investigated. In the course of the revision of the Ph.Eur. monographs for aspartic acid and alanine, a C18 reversed phase ion-pair LC method using 1 mmol/L of perfluoroheptanoic acid as an ion-pair reagent and a charged aerosol detector (CAD) was developed and fully validated for the purity control of Asp. The method was capable of separating the organic acids and major amino acids known to occur as process related impurities. With a slight modification, the method was also applicable for the purity control of Ala. Based on the developed LC-CAD method for the impurity control of alanine, a comparative study of the performance characteristics of different evaporation based LC detectors, i.e. ELSD, CAD and the recently developed Nano Quantity Analyte Detector (NQAD) was carried out. Additionally, an MS detector and qNMR were included in this study. It was found that the control of impurities in Alanine at an ICH conform level could be ensured using LC coupled to CAD, MSD and NQAD detection as well as by the use of qNMR. In terms of performance, prize and ease of use CAD and NQAD were found to be the most suitable alternatives. In terms of repeatability and sensitivity, the CAD appeared slightly superior to the NQAD. The quality of streptomycin sulfate is not sufficiently controlled by the current Ph.Eur. monograph in that an appropriate test for the control of the related substances is missing. A study was carried out to develop a C18 reversed phase ion-pair LC method using pentafluoropropionic acid as an ion-pair reagent and a CAD for the identification and control of the related substances. The developed method allowed the separation of 21 impurities from streptomycin. Moreover, coupling of the method to MS allowed the identification of the separated impurities. The method was shown to be sufficiently sensitive to control the related substances with a disregard limit of 0.1\% as it is normally applied in the Ph.Eur. for products derived from fermentation. Currently, the aescin content of horse-chestnut standardized dry extract is determined using a complex and laborious photometric determination. A more selective LC-UV assay determination for beta-aescin has been proposed for the Ph.Eur. draft monograph of horse-chestnut standardized dry extract. Possibilities were explored to further improve the LC-method using detection by CAD. It was demonstrated that by the use of a modified LC-CAD method several problems related to the differences in the UV-response of the various components contained in the active aescin fraction could be eliminated. Moreover the proposed reference standard strategy was reviewed. Eventually, it was demonstrated on the example of two different clusters of pharmacologically active peptides how low energy collision induced dissociation mass spectrometry (low energy CID-MS) can successfully be used for identification testing in pharmacopoeial monographs. In this respect, the combination of a direct confirmation of the molecular mass via the m/z-ratio of the molecule ions with structural sequence information obtained by low energy CID-MS experiments was found to deliver a higher degree of certainty of the identity of a given substance than the set of tests currently described in the monographs. A significant gain in efficiency and throughput and important reduction of the amount of sample consumed during testing were identified as being additional advantages of this approach. Taken together, it could be demonstrated on various examples how recent technological advancements in the field of analytical chemistry can contribute to improve the quality control of APIs.},
  subject      = {Elektronensprayionisations-Massenspektrometrie},
  language  = {en}
}
@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}
}
@phdthesis{Masota2023,
  author    = {Masota, Nelson Enos},
  title     = {The Search for Novel Effective Agents Against Multidrug-Resistant Enterobacteriaceae},
  doi       = {10.25972/OPUS-30263},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-302632},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2023},
  abstract  = {This thesis aimed at searching for new effective agents against Multidrug-Resistant Enterobacteriaceae. This is necessitated by the urgent need for new and innovative antibacterial agents addressing the critical priority pathogens prescribed by the World Health Organization (WHO). Among the available means for antibiotics discovery and development, nature has long remained a proven, innovative, and highly reliable gateway to successful antibacterial agents. Nevertheless, numerous challenges surrounding this valuable source of antibiotics among other drugs are limiting the complete realization of its potential. These include the availability of good quality data on the highly potential natural sources, limitations in methods to prepare and screen crude extracts, bottlenecks in reproducing biological potentials observed in natural sources, as well as hurdles in isolation, purification, and characterization of natural compounds with diverse structural complexities. Through an extensive review of the literature, it was possible to prepare libraries of plant species and phytochemicals with reported high potentials against Escherichia coli and Klebsiella pneumnoniae. The libraries were profiled to highlight the existing patterns and relationships between the reported antibacterial activities and studied plants' families and parts, the type of the extracting solvent, as well as phytochemicals' classes, drug-likeness and selected parameters for enhanced accumulation within the Gram-negative bacteria. In addition, motivations, objectives, the role of traditional practices and other crucial experimental aspects in the screening of plant extracts for antibacterial activities were identified and discussed. Based on the implemented strict inclusion criteria, the created libraries grant speedy access to well-evaluated plant species and phytochemicals with potential antibacterial activities. This way, further studies in yet unexplored directions can be pursued from the indicated or related species and compounds. Moreover, the availability of compound libraries focusing on related bacterial species serves a great role in the ongoing efforts to develop the rules of antibiotics penetrability and accumulation, particularly among Gram-negative bacteria. Here, in addition to hunting for potential scaffolds from such libraries, detailed evaluations of large pool compounds with related antibacterial potential can grant a better understanding of structural features crucial for their penetration and accumulation. Based on the scarcity of compounds with broad structural diversity and activity against Gram-negative bacteria, the creation and updating of such libraries remain a laborious but important undertaking. A Pressurized Microwave Assisted Extraction (PMAE) method over a short duration and low-temperature conditions was developed and compared to the conventional cold maceration over a prolonged duration. This method aimed at addressing the key challenges associated with conventional extraction methods which require long extraction durations, and use more energy and solvents, in addition to larger quantities of plant materials. Furthermore, the method was intended to replace the common use of high temperatures in most of the current MAE applications. Interestingly, the yields of 16 of 18 plant samples under PMAE over 30 minutes were found to be within 91-139\% of those obtained from the 24h extraction by maceration. Additionally, different levels of selectivity were observed upon an analytical comparison of the extracts obtained from the two methods. Although each method indicated selective extraction of higher quantities or additional types of certain phytochemicals, a slightly larger number of additional compounds were observed under maceration. The use of this method allows efficient extraction of a large number of samples while sparing heat-sensitive compounds and minimizing chances for cross-reactions between phytochemicals. Moreover, findings from another investigation highlighted the low likelihood of reproducing antibacterial activities previously reported among various plant species, identified the key drivers of poor reproducibility, and proposed possible measures to mitigate the challenge. The majority of extracts showed no activities up to the highest tested concentration of 1024 µg/mL. In the case of identical plant species, some activities were observed only in 15\% of the extracts, in which the Minimum Inhibitory Concentrations (MICs) were 4 - 16-fold higher than those in previous reports. Evaluation of related plant species indicated better outcomes, whereby about 18\% of the extracts showed activities in a range of 128-512 μg/mL, some of the activities being superior to those previously reported in related species. Furthermore, solubilizing plant crude extracts during the preparation of test solutions for Antibacterial Susceptibility Testing (AST) assays was outlined as a key challenge. In trying to address this challenge, some studies have used bacteria-toxic solvents or generally unacceptable concentrations of common solubilizing agents. Both approaches are liable to give false positive results. In line with this challenge, this study has underscored the suitability of acetone in the solubilization of crude plant extracts. Using acetone, better solubility profiles of crude plant extracts were observed compared to dimethyl sulfoxide (DMSO) at up to 10 \%v/v. Based on lacking toxicity against many bacteria species at up to 25 \%v/v, its use in the solubilization of poorly water-soluble extracts, particularly those from less polar solvents is advocated. In a subsequent study, four galloylglucoses were isolated from the leaves of Paeonia officinalis L., whereby the isolation of three of them from this source was reported for the first time. The isolation and characterization of these compounds were driven by the crucial need to continually fill the pre-clinical antibiotics pipeline using all available means. Application of the bioautography-guided isolation and a matrix of extractive, chromatographic, spectroscopic, and spectrometric techniques enabled the isolation of the compounds at high purity levels and the ascertainment of their chemical structures. Further, the compounds exhibited the Minimum Inhibitory Concentrations (MIC) in a range of 2-256 µg/mL against Multidrug-Resistant (MDR) strains of E. coli and K. pneumonia exhibiting diverse MDR phenotypes. In that, the antibacterial activities of three of the isolated compounds were reported for the first time. The observed in vitro activities of the compounds resonated with their in vivo potentials as determined using the Galleria mellonella larvae model. Additionally, the susceptibility of the MDR bacteria to the galloylglucoses was noted to vary depending on the nature of the resistance enzymes expressed by the MDR bacteria. In that, the bacteria expressing enzymes with higher content of aromatic amino acids and zero or positive net charges were generally more susceptible. Following these findings, a plausible hypothesis for the observed patterns was put forward. The generally challenging pharmacokinetic properties of galloylglucoses limit their further development into therapeutic agents. However, the compounds can replace or reduce the use of antibiotics in livestock keeping as well as in the treatment of septic wounds and topical or oral cavity infections, among other potential uses. Using nature-inspired approaches, a series of glucovanillin derivatives were prepared following feasible synthetic pathways which in most cases ensured good yields and high purity levels. Some of the prepared compounds showed MIC values in a range of 128 - 512 μg/mL against susceptible and MDR strains of Klebsiella pneumoniae, Methicillin-Resistant Staphylococcus aureus (MRSA) and Vancomycin-Resistant Enterococcus faecium (VRE). These findings emphasize the previously reported essence of small molecular size, the presence of protonatable amino groups and halogen atoms, as well as an amphiphilic character, as crucial features for potential antibacterial agents. Due to the experienced limited success in the search for new antibacterial agents using purely synthetic means, pursuing semi-synthetic approaches as employed in this study are highly encouraged. This way, it is possible to explore broader chemical spaces around natural scaffolds while addressing their inherent limitations such as solubility, toxicity, and poor pharmacokinetic profiles.},
  subject      = {Enterobacteriaceae},
  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{FerianecFueloepJežovičovaetal.2020,
  author    = {Ferianec, Vladim{\´i}r and F{\"u}l{\"o}p, Matej and Ježovičov{\´a}, Miriam and Radošinsk{\´a}, Jana and Husseinov{\´a}, Marta and Feriancov{\´a}, Michaela and Radošinsk{\´a}, Dominika and Baranč{\´i}k, Miroslav and Muchov{\´a}, Jana and Hȍgger, Petra and Ďuračkov{\´a}, Zdeňka},
  title     = {The oak-wood extract Robuvit\(^®\) improves recovery and oxidative stress after hysterectomy: a randomized, double-blind, placebo-controlled pilot study},
  series = {Nutrients},
  volume    = {12},
  journal   = {Nutrients},
  number    = {4},
  issn      = {2072-6643},
  doi       = {10.3390/nu12040913},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-203265},
  year      = {2020},
  abstract  = {Hysterectomy has a variety of medical indications and improves pre-operative symptoms but might compromise the quality of life during recovery due to symptoms such as fatigue, headache, nausea, depression, or pain. The aim of the present study was to determine the effect of a standardized extract from French oak wood (Quercus robur) containing at least 40\% polyphenols of the ellagitannins class, Robuvit\(^®\), on convalescence and oxidative stress of women after hysterectomy. Recovery status was monitored with the SF-36 questionnaire. The supplementation with Robuvit\(^®\) (300 mg/day) during 4 weeks significantly improved general and mental health, while under placebo some items significantly deteriorated. Oxidative stress and enhancement of MMP-9 activity was significantly reduced by Robuvit\(^®\) versus placebo. After 8 weeks of intervention, the patients' condition improved independently of the intervention. Our results suggest that the use of Robuvit\(^®\) as a natural supplement relieves post-operative symptoms of patients after hysterectomy and reduces oxidative stress. The study was registered with ID ISRCTN 11457040 (13/09/2019).},
  language  = {en}
}
@article{MergetKoetschanHackletal.2012,
  author    = {Merget, Benjamin and Koetschan, Christian and Hackl, Thomas and F{\"o}rster, Frank and Dandekar, Thomas and M{\"u}ller, Tobias and Schultz, J{\"o}rg and Wolf, Matthias},
  title     = {The ITS2 Database},
  series = {Journal of Visual Expression},
  volume    = {61},
  journal   = {Journal of Visual Expression},
  number    = {e3806},
  doi       = {10.3791/3806},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-124600},
  year      = {2012},
  abstract  = {The internal transcribed spacer 2 (ITS2) has been used as a phylogenetic marker for more than two decades. As ITS2 research mainly focused on the very variable ITS2 sequence, it confined this marker to low-level phylogenetics only. However, the combination of the ITS2 sequence and its highly conserved secondary structure improves the phylogenetic resolution1 and allows phylogenetic inference at multiple taxonomic ranks, including species delimitation. The ITS2 Database presents an exhaustive dataset of internal transcribed spacer 2 sequences from NCBI GenBank accurately reannotated. Following an annotation by profile Hidden Markov Models (HMMs), the secondary structure of each sequence is predicted. First, it is tested whether a minimum energy based fold (direct fold) results in a correct, four helix conformation. If this is not the case, the structure is predicted by homology modeling. In homology modeling, an already known secondary structure is transferred to another ITS2 sequence, whose secondary structure was not able to fold correctly in a direct fold. The ITS2 Database is not only a database for storage and retrieval of ITS2 sequence-structures. It also provides several tools to process your own ITS2 sequences, including annotation, structural prediction, motif detection and BLAST search on the combined sequence-structure information. Moreover, it integrates trimmed versions of 4SALE and ProfDistS for multiple sequence-structure alignment calculation and Neighbor Joining tree reconstruction. Together they form a coherent analysis pipeline from an initial set of sequences to a phylogeny based on sequence and secondary structure. In a nutshell, this workbench simplifies first phylogenetic analyses to only a few mouse-clicks, while additionally providing tools and data for comprehensive large-scale analyses.},
  language  = {en}
}
@article{SchmidtSkafGavriletal.2017,
  author    = {Schmidt, Marianne and Skaf, Josef and Gavril, Georgiana and Polednik, Christine and Roller, Jeanette and Kessler, Michael and Holzgrabe, Ulrike},
  title     = {The influence of Osmunda regalis root extract on head and neck cancer cell proliferation, invasion and gene expression},
  series = {BMC Complementary and Alternative Medicine},
  volume    = {17},
  journal   = {BMC Complementary and Alternative Medicine},
  number    = {518},
  doi       = {10.1186/s12906-017-2009-4},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-158704},
  year      = {2017},
  abstract  = {Background: According to only a handful of historical sources, Osmunda regalis, the royal fern, has been used already in the middle age as an anti-cancer remedy. To examine this ancient cancer cure, an ethanolic extract of the roots was prepared and analysed in vitro on its effectiveness against head and neck cancer cell lines. Methods: Proliferation inhibition was measured with the MTT assay. Invasion inhibition was tested in a spheroid-based 3-D migration assay on different extracellular matrix surfaces. Corresponding changes in gene expression were analysed by qRT-PCR array. Induction of apoptosis was measured by fluorescence activated cell sorting (FACS) with the Annexin V binding method. The plant extract was analysed by preliminary phytochemical tests, liquid chromatography/mass spectroscopy (LC-MS) and thin layer chromatography (TLC). Anti-angiogenetic activity was determined by the tube formation assay. Results: O. regalis extract revealed a growth inhibiting effect on the head and neck carcinoma cell lines HLaC78 and FaDu. The toxic effect seems to be partially modulated by p-glycoprotein, as the MDR-1 expressing HLaC79-Tax cells were less sensitive. O. regalis extract inhibited the invasion of cell lines on diverse extracellular matrix substrates significantly. Especially the dispersion of the highly motile cell line HlaC78 on laminin was almost completely abrogated. Motility inhibition on laminin was accompanied by differential gene regulation of a variety of genes involved in cell adhesion and metastasis. Furthermore, O. regalis extract triggered apoptosis in HNSCC cell lines and inhibited tube formation of endothelial cells. Preliminary phytochemical analysis proved the presence of tannins, glycosides, steroids and saponins. Liquid chromatography/mass spectroscopy (LC-MS) revealed a major peak of an unknown substance with a molecular mass of 864.15 Da, comprising about 50\% of the total extract. Thin layer chromatography identified ferulic acid to be present in the extract. Conclusion: The presented results justify the use of royal fern extracts as an anti-cancer remedy in history and imply a further analysis of ingredients.},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Hanio2024,
  author    = {Hanio, Simon},
  title     = {The impact of bile on intestinal permeability of drug substances},
  doi       = {10.25972/OPUS-34890},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-348906},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2024},
  abstract  = {Most medicines are taken orally. To enter the systemic circulation, they dissolve in the intestinal fluid, cross the epithelial barrier, and pass through the liver. Intestinal absorption is driven by the unique features of the gastrointestinal tract, including the bile colloids formed in the lumen and the mucus layer covering the intestinal epithelium. Neglecting this multifaceted environment can lead to poor drug development decisions, especially for poorly water-soluble drugs that interact with bile and mucus. However, there is a lack of a rationale nexus of molecular interactions between oral medicines and gastrointestinal components with drug bioavailability. Against this background, this thesis aims to develop biopharmaceutical strategies to optimize the presentation of oral therapeutics to the intestinal epithelial barrier. In Chapter 1, the dynamics of bile colloids upon solubilization of the poorly-water soluble drug Perphenazine was studied. Perphenazine impacted molecular arrangement, structure, binding thermodynamics, and induced a morphological transition from vesicles to worm-like micelles. Despite these dynamics, the bile colloids ensured stable relative amounts of free drug substance. The chapter was published in Langmuir. Chapter 2 examined the impact of pharmaceutical polymeric excipients on bile-mediated drug solubilization. Perphenazine and Imatinib were introduced as model compounds interacting with bile, whereas Metoprolol did not. Some polymers altered the arrangement and geometry of bile colloids, thereby affecting the molecularly soluble amount of those drugs interacting with bile. These insights into the bile-drug-excipient interplay provide a blueprint to optimizing formulations leveraging bile solubilization. The chapter was published in Journal of Controlled Release. Chapter 3 deals with the impact of bile on porcine intestinal mucus. Mucus exposed to bile solution changed transiently, it stiffened, and the overall diffusion rate increased. The bile-induced changes eased the transport of the bile-interacting drug substance Fluphenazine, whereas Metoprolol was unaffected. This dichotomous pattern was linked to bioavailability in rats and generalized based on two previously published data sets. The outcomes point to a bile-mucus interaction relevant to drug delivery. The chapter is submitted. The Appendix provides a guide for biopharmaceutical characterization of drug substances by nuclear magnetic resonance spectroscopy aiming at establishing a predictive algorithm. In summary, this thesis deciphers bile-driven mechanisms shaping intestinal drug absorption. Based on these molecular insights, pharmaceuticals can be developed along a biopharmaceutical optimization, ultimately leading to better oral drugs of tomorrow.},
  subject      = {Solubilisation},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Moench2017,
  author    = {M{\"o}nch, Romana},
  title     = {The Growth Factor PDGF and its Signaling Pathways in Colorectal Cancer},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-139100},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2017},
  abstract  = {A successful therapy for colorectal cancer (CRC), one of the most common malignancies worldwide, requires the greatest possible research effort. Of critical importance is an understanding of the relevant intracellular networks of signaling cascades, their activation, and the resulting cellular changes that are a prerequisite for a more successful CRC therapy. Vascular endothelial growth factor (VEGF) and the appropriate VEGF receptors represent molecular targets that have already been successfully implemented in the clinic (i.e. using monoclonal antibodies, tyrosine kinase inhibitors). However, for platelet derived growth factor (PDGF) and the relevant PDGF receptors, there are currently no clinically approved molecular therapeutics available. However, there are preliminary data to show that PDGF and its associated signaling pathways play an important role in CRC progression. In particular, the PI3K/Akt/mTOR pathway is emerging as an important intracellular partner of PDGF with which to control proliferation, migration, and angiogenesis in tumor cells. Therefore it was the objective of this work to investigate the multifactorial influence of PDGF on proliferation and metabolism, depending on CRC mutation status. The intention was to identify new therapeutic targets for future cancer therapy through analyses of PDGF-induced intracellular changes. For this purpose two human colorectal cancer cell lines were analyzed at gene and/or protein level for components of the PI3K/Akt/mTOR and MAPK signaling pathway, c-Myc, p53, and HIF1α (hypoxia-inducible-factor 1α). Changes in proliferation and metabolism, either during stimulation with PDGF and/or PI3K/Akt/mTOR inhibition, were also investigated. Experiments conducted at protein level during PDGF stimulation and/or PI3K/Akt/mTOR inhibition revealed changes in signaling pathways and crosstalk. The influence of the tumor suppressors (retinoblastoma, Rb), oncogenes (c-Myc, p53mut), and HIF1α during stimulation with PDGF, and their interactions in the tumor cell with respect to proliferation and glycolysis warrant further examination in terms of clinical treatment options. Investigations at the gene level of ex vivo samples (UICC I-IV) complete the study with regards to the clinical relevance of PDGF. PDGF stimulation increases tumor cell proliferation in HT29 cells via the PI3K/Akt/mTOR pathway rather than the MAPK pathway. However, if the PI3K/Akt/mTOR pathway is pharmacologically blocked, PDGF stimulation is mediated by inhibitory crosstalk through the MAPK pathway. Further analyses revealed that specific Akt inhibition impedes tumor cell growth, while PI3K inhibition had little effect on proliferation. Inhibitory crosstalk was found to be responsible for these different effects. Careful intervention strategies are therefore required if future therapies intend to make use of these specific signaling pathways. One aim of future research should be to gain a better understanding of the crosstalk between these signaling pathways. In this fashion, "over-inhibition" of the signal pathways, which would result in additional clinical side effects for patients, could be prevented. In late stage UICC, more mutation events occur, with tumorigenicity promoted by an increased mutation rate. Given that PDGF is increasingly expressed in the late UICC stages, our data would indicate that PDGF's effects are amplified with increasing malignancy. The activating effect of PDGF on the PI3K/Akt/mTOR pathway and subsequent changes in the activity of p53mut, Rb, c-Myc, and HIF1α, lead to an unfavorable prognosis for colon cancer patients. PDGF acts on colon cancer cells in an Akt-activating, glycolysis-dependent manner. PDGF increases glycolysis and the ability of CRC cells to adjust their energy metabolism. These activities should be taken as possible starting points with which to design therapeutic interventions for CRC therapy. PDGF, as another representative of the growth factor family, seems to play a similar role to VEGF in CRC. The data from this study underline the importance of the PDGF - PI3K/Akt/mTOR pathway-axis and its potential as a possible target in colorectal cancer. Thus PDGF represents an attractive therapeutic target, besides the VEGF/EGFR-based therapies already used in CRC.},
  subject      = {Dickdarmkrebs},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Lukitaningsih2009,
  author    = {Lukitaningsih, Endang},
  title     = {The Exploration of whitening and sun screening compounds in bengkoang roots (Pachyrhizus erosus)},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-39562},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2009},
  abstract  = {Bengkoang roots (Phacyrhizus erosus) have been used as cosmetics materials, primarily as sun screening and skin whitening materials. Indonesia is a tropical country, which has high sunlight intensities every day. Sunlight, primarily the ultraviolet ray, causes several damages on skin; for examples, sunburn, cancer, and hyperpigmentation. Therefore, the Indonesian people need sun screening and skin whitening preparations to avoid the negative effects of ultraviolet. Up to now, active compounds in bengkoang roots which have skin whitening and sun screening activity have not been discovered yet. Therefore, the study on isolation, structure elucidation, antioxidative and anti-tyrosinase assay of active compounds in bengkoang roots has been conducted. The isolation of active compounds has been carried out by Soxhlet extraction using solvents (petroleum ether, ethyl acetate and butanol) followed by fractionated using column chromatography. The structures of the compounds were elucidated using 1D and 2D NMR spectroscopy and mass spectrometry. 13 compounds were isolated. All compounds have an antioxidative activity with the exceptions of ß-sitosterol and stigmasterol. Three isoflavonoids (i.e. daidzein; daidzein-7-O-ß-glucopyranose; 5-Hydroxy-daidzein-7-O-ß-glucopyranose), and a pterocarpan (i. e. (8,9)-Furanyl-pterocarpan-3-ol) were isolated from the ethyl acetate extract. All compounds showed tyrosinase inhibitory activity with IC50 values from 4.38 to 22.20 mM. The other compounds, i. e. 2-Butoxy-2,5-bis(hydroxymethyl)-tetrahydrofurane from the butanol extract and 4-2-(Furane-2-nyl)ethyl)-2-methyl-2,5-dihydrofurane-3-carbaldehyde from the ethyl acetate after hydrolysis extract have the tyrosinase inhibitory activity with IC50 values of 1.21 mM and 0.20 mM, respectively. Based on the results, it can be concluded that bengkoang root can be used as sun screening and skin whitening materials for cosmetics preparations, because the bengkoang root posseses many compounds which have UV absorption, antioxidative and tyrosinase inhibitory activities.},
  subject      = {Pachyrhizus erosus},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Riad2019,
  author    = {Riad, Noura},
  title     = {The Development of Dualsteric Ligands for the Elucidation of Mode of Activation of Muscarinic Receptors and their Selective Signaling},
  doi       = {10.25972/OPUS-17928},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-179282},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2019},
  abstract  = {GPCRs, particularly muscarinic receptors (mAChRs), are significant therapeutic targets in many physiological conditions. The significance of dualsteric hybrids selectively targeting mAChR subtypes is their great advantage in avoiding undesired side effects. This is attained by exploitation of the high affinity of ligand-binding to the orthosteric site and the structural diversity of the allosteric site to target an individual mAChR subtype, as well as offering signal bias to avoiding undesired transduction pathways. Furthermore, dualsteric targeting of mAChR subtypes helps in the elucidation of the physiological role of each individual mAChR subtype. The first project was the attempt of synthesis of the M2-preferring ligand AFDX-384. AFDX-384 is known to preferentially bind to the M2 receptor subtype as an orthosteric antagonist, with partial interaction with residues in the allosteric site. This project aimed to re-trace the synthesis route of AFDX-384, to open the door to its upscaling and the future synthesis of AFDX-type dualsteric ligands. The multi-step synthesis of AFDX-384 is achieved through the synthesis of its 2 precursors, the chloro acyl derivative VIII and the piperidinyl derivative IV. Upscaled synthesis of the piperidinyl derivative IV was attained. Synthesis of the chloro acyl compound VIII was attempted. Several trials to synthesize the benzopyridodiazepine nucleus as well as its chloro-acylation resulted in the production of the novel crystal structures V and VI. X-ray crystallography was also done for crystallized molecules of the closed-ring benzopyridodiazepine VII that was previously synthesized. Chloro-acylation reactions of compound VII using phosgene seem to be attainable when done using reflux overnight. However, the use of methanol to aid in elution during silica gel column chromatography converted the expected product to the carbamate analogue IX. Hence, further attempts in purification should refrain from the use of methanol. The use of triphosgene instead of phosgene demonstrates a cleaner route for further upscaled synthesis. The second project was the synthesis of dualsteric ligands involving variable orthosteric and allosteric moieties. Four different types of hybrids have been created over multiple steps. Dualsteric ligands have been synthesized using either a phthalimido- or 1,8-naphthalimidopropylamino moiety as the allosteric-binding group, coupled to either N-desmethyl pirenzepine or N-desmethyl clozapine using variable chain lengths. Furthermore, the synthesis of the dualsteric ligands involving N-desmethyl clozapine linked to either the super-agonist iperoxo or acetylcholine, and being connected using variable alkane chain lengths. Several reaction conditions have been investigated throughout the analysis of the optimal condition to conduct the critical final step of synthesis of these dualsteric hybrids, which involves the linking of the two segments of the hybrid together. The optimal method, which produced the least side products and highest yield, was to connect the two intermediates of the compound in absence of base, catalyst or microwaves while stirring at 35 °C for several days using acetonitrile as solvent (silica gel TLC monitoring, 0.2 M aqueous KNO3/MeOH 2:3). The ideal purification methods for the final compounds were found to be either crystallization from the reaction medium or using C18 reverse phase silica gel flash chromatography (using H2O/MeOH solvent system). All the hybrids will be subjected to pharmacological testing using the appropriate FRET assays.},
  subject      = {Muscarinrezeptor},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Schlauersbach2023,
  author    = {Schlauersbach, Jonas},
  title     = {The bile-drug-excipient interplay},
  doi       = {10.25972/OPUS-29653},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-296537},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2023},
  abstract  = {The bile system in vertebrates is an evolutionary conserved endogenous solubilization system for hydrophobic fats and poorly water-soluble vitamins. Bile pours out from the gallbladder through the common bile duct into the duodenum triggered by cholecystokinin. Cholecystokinin is released from enteroendocrine cells after food intake. The small intestine is also the absorption site of many orally administered drugs. Most emerging drug candidates belong to the class of poorly water-soluble drugs (PWSDs). Like hydrophobic vitamins, these PWSDs might as well be solubilized by bile. Therefore, this natural system is of high interest for drug formulation strategies. Simulated intestinal fluids containing bile salts (e.g., taurocholate TC) and phospholipids (e.g., lecithin L) have been widely applied over the last decade to approximate the behavior of PWSDs in the intestine. Solubilization by bile can enhance the oral absorption of PWSDs being at least in part responsible for the positive "food effect". The dissolution rate of PWSDs can be also enhanced by the presence of bile. Furthermore, some PWSDs profit from supersaturation stabilization by bile salts. Some excipients solubilizing PWSDs seemed to be promising candidates for drug formulation when investigated in vitro without bile. When tested in vivo, these excipients reduced the bioavailability of drugs. However, these observations have been hardly examined on a molecular level and general links between bile interaction in vitro and bioavailability are still missing. This thesis investigated the interplay of bile, PWSDs, and excipients on a molecular level, providing formulation scientists a blueprint for rational formulation design taking bile/PWSD/excipient/ interaction into account. The first chapter focus on an in silico 1H nuclear magnetic resonance (NMR) spectroscopy-based algorithm for bile/drug interaction prediction. Chapter II to IV report the impact of excipients on bioavailability of PWSDs interacting with bile. At last, we summarized helpful in vitro methods for drug formulation excipient choice harnessing biopharmaceutic solubilization in chapter V. Chapter I applies 1H NMR studies with bile and drugs on a large scale for quantitative structure-property relationship analysis. 141 drugs were tested in simulated intestinal media by 1H NMR. Drug aryl-proton signal shifts were correlated to in silico calculated molecular 2D descriptors. The probability of a drug interacting with bile was dependent on its polarizability and lipophilicity, whereas interaction with lipids in simulated intestinal media components was dependent on molecular symmetry, lipophilicity, hydrogen bond acceptor capability, and aromaticity. The probability of a drug to interact with bile was predictive for a positive food effect. This algorithm might help in the future to identify a bile and lipid interacting drug a priori. Chapter II investigates the impact of excipients on bile and free drug fraction. Three different interaction patterns for excipients were observed. The first pattern defined excipients that interacted with bile and irreversibly bound bile. Therefore, the free drug fraction of bile interacting drugs increased. The second pattern categorized excipients that formed new colloidal entities with bile which had a high affinity to bile interacting drugs. These colloids trapped the drug and decreased the free drug fraction. The last excipient pattern described excipients that formed supramolecular structures in coexistence with bile and had no impact on the free drug fraction. These effects were only observed for drugs interacting with bile (Perphenazine and Imatinib). Metoprolol's free drug fraction, a compound not interacting with bile, was unaffected by bile or bile/excipient interaction. We hypothesized that bile/excipient interactions may reduce the bioavailability of bile interacting drugs. Chapter III addresses the hypothesis from chapter II. A pharmacokinetic study in rats revealed that the absorption of Perphenazine was reduced by bile interacting excipients due to bile/excipient interaction. The simultaneous administration of excipient patterns I and II did not further reduce or enhance Perphenazine absorption. Conversely, the absorption of Metoprolol was not impacted by excipients. This reinforced the hypothesis, that drugs interacting with bile should not be formulated with excipients also interacting with bile. Chapter IV further elaborates which in vitro methods using simulated intestinal fluids are predictive for a drug's pharmacokinetic profile. The PWSD Naporafenib was analyzed in vitro with simulated intestinal fluids and in presence of excipients regarding solubility, supersaturation, and free drug fraction. Naporafenib showed a strong interaction with TC/L from simulated bile. Assays with TC/L, but not without identified one excipient as possibly bioavailability reducing, one as supersaturation destabilizing, and the last as bile not interacting and supersaturation stabilizing excipient. A pharmacokinetic study in beagle dogs outlined and confirmed the in vitro predictions. The Appendix summarizes in vivo predictive methods as presented in chapter I to IV and rationalizes experimental design paving the way towards a biopharmaceutic excipient screening. The first presented preliminary decision tree is transformed into a step-by-step instruction. The presented decision matrix might serve as a blueprint for processes in early phase drug formulation development. In summary, this thesis describes how a drug can be defined as bile interacting or non-interacting and gives a guide as well how to rate the impact of excipients on bile. We showed in two in vivo studies that bile/excipient interaction reduced the bioavailability of bile interacting drugs, while bile non-interacting drugs were not affected. We pointed out that the bile solubilization system must be incorporated during drug formulation design. Simulated gastrointestinal fluids offer a well-established platform studying the fate of drugs and excipients in vivo. Therefore, rational implementation of biopharmaceutic drug and excipient screening steers towards efficacy of oral PWSD formulation design.},
  subject      = {Solubilisation},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Geyer2023,
  author    = {Geyer, Florian},
  title     = {Targeting of M\(_2\) and M\(_4\) Muscarinic Receptor Subtypes with New Dualsteric Ligands},
  doi       = {10.25972/OPUS-27150},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-271506},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2023},
  abstract  = {As part of the parasympathetic nervous system, muscarinic receptors are involved in the regulation of numerous functions in the human body. However, targeting a specific subtype of muscarinic receptors is challenging due to the high degree of similarity within the binding site of the endogenous neurotransmitter acetylcholine. Therefore, this study focused on the investigation of dualsteric ligands. Such hybrid ligands target the orthosteric acetylcholine binding site and, simultaneously, a distinct allosteric binding site. Since allosteric binding regions show significant structural differences throughout muscarinic receptor subtypes, it was aimed to produce selective ligands by means of combination of two pharmacophores in one molecule. Herein, the thienopyridine derivatives LY2033298 and LY2119620 were chosen as allosteric moieties. Based on literature studies, the investigated allosteric modulators were analyzed in terms of adequate attachment points for the combination with an orthosteric agonist. As orthosteric units, muscarinic superagonist iperoxo, xanomeline, and TMA were applied in this work. Since the distance between orthosteric and allosteric moieties plays a crucial role for dualsteric ligand binding, the linker chain length was also varied. Pharmacological investigations of the synthesized hybrid ligands were perfomed via FRET- and BRET-assay measurements.},
  subject      = {GTP-bindende Proteine},
  language  = {en}
}
@phdthesis{HafergebZailer2021,
  author    = {Hafer [geb. Zailer], Elina},
  title     = {Tagging - Development of new qNMR methods},
  doi       = {10.25972/OPUS-21958},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-219583},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2021},
  abstract  = {High-resolution nuclear magnetic resonance (NMR) spectroscopy is used in structure elucidation and qualitative as well as quantitative examination of product components. Despite the worldwide development of numerous innovative NMR spectroscopic methods, several official methods that analyze specific substances and do not represent a holistic analysis, are still in use for the quality control of drugs, food and chemicals. Thus, counterfeit or contaminated products of inferior quality can be brought onto the market and distributed despite previous quality controls. To prevent this, three NMR spectroscopic methods have been developed within the scope of this work (1) to study the peroxide value in vegetable and animal oils, (2) for the qualitative and quantitative analysis of metal cations and (3) to determine the enantiomeric excess in chiral alcohols. In oil analysis, titration methods are used to determine the bulk quality parameters such as peroxide value, which represents the concentration of peroxides. Titrations show several drawbacks, such as the need of a large amount of sample and solvents, cross reactions and the low robustness. Thus, an alternative NMR spectroscopic method was developed to improve the peroxide analysis by using triphenylphosphine as a derivatization reagent, which reacts with peroxides in a stoichiometric ratio of 1:1 forming triphenylphosphine oxide. In the 1H-31P decoupled NMR spectrum, the signals of the unreacted triphenylphosphine and the reacted triphenylphosphine oxide are detected at 7.4 ppm and 7.8 ppm, respectively. The ratio of the two signals is used for the calculation of the peroxide concentration. 108 oil samples with a peroxide value between 1 meq/kg and 150 meq/kg were examined using the developed method. Oils with a very low peroxide value of less than 3 meq/kg showed a relative standard deviation of 4.9\%, highly oxidized oils with a peroxide value of 150 meq/kg of 0.2\%. The NMR method was demonstrated as a powerful technique for the analysis of vegetable and krill oils. Another 1H NMR spectroscopic method was developed for the qualitative determination of Be2+, Sr2+ and Cd2+, and for the qualitative and quantitative determination of Ca2+, Mg2+, Hg2+, Sn2+, Pb2+ and Zn2+ by using ethylenediamine tetraacetate (EDTA) as complexing agent. EDTA is a hexadentate ligand that forms stable chelate complexes with divalent cations. The known amount of added EDTA and the signal ratio of free and complexed EDTA are used to calculate the concentrations of the divalent cations, which makes the use of an internal standard obsolete. The use of EDTA with Be2+, Sr2+, Cd2+, Ca2+, Mg2+, Hg2+, Sn2+, Pb2+ and Zn2+ result in complexes whose signals are pH-independent, showing cation-specific chemical shifts and couplings in the 1H NMR spectrum that are used for identification and quantification. In the presented NMR method, the limit of quantification of the cations Ca2+, Mg2+, Hg2+, Sn2+, Pb2+, and Zn2+ was determined with 5-22 μg/mL. This method is applicable in the food and drug sectors. The third NMR spectroscopic method introduced an alternative determination of the enantiomer excess (ee) of the chiral alcohols menthol, borneol, 1-phenylethanol and linalool using phosgene as a derivatizing reagent. Phosgene reacts with a chiral alcohol to form carboxylic acid diesters, made of two identical (RR, SS) or two different enantiomers (RS, SR). These two different types of diastereomers can be examined by the difference of their chemical shifts. In the presented method, the integration values of the carbonyl signals in the 13C NMR spectrum are used for the determination of the enantiomer excess. The limit of quantification depends, among others, on the sample and on the non-labelled or 13C-labelled phosgene used for the analysis. In the case of menthol, a quantification limit of ee=99.1\% was determined using non-labelled phosgene and ee=99.9\% using 13C-labelled phosgene. The 13C NMR method was also applied for the quality control of the enantiomeric purity of borneol, 1-phenylethanol and linalool. The developed 13C NMR method represents a powerful alternative to Mosher's reagent for investigating the enantiomeric excess in chiral alcohols. This work demonstrates the variety of possibilities of applications for the quantitative nuclear magnetic resonance spectroscopy in the chemical analysis of drugs, food and chemicals using tagging reactions such as derivatizations and complexations. The nuclear resonance spectroscopic methods developed in this research work represent powerful alternatives to the previously used quality control techniques.},
  subject      = {NMR Spektroskopie},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Hofmann2023,
  author    = {Hofmann, Julian},
  title     = {Synthesis of Sterubin, Flavonoid Hybrids, and Curcumin Bioisosteres and Characterization of their Neuroprotective Effects},
  doi       = {10.25972/OPUS-26664},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-266641},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2023},
  abstract  = {Alzheimer´s disease (AD) is a neurodegenerative disease and the most common form of dementia with still no preventive or curative treatment. Besides several risk factors, age is one of the major risks for AD and with an aging society, there is an urgent need for disease modifying agents. The strategy to address only one target within the intertwined network of AD failed so far. Natural products especially the phytochemical flavonoids, which are poly-phenolic natural products, have shown great potential as disease modifying agents against neurodegenerative disorders like Alzheimer´s disease (AD) with activities even in vivo. Flavonoids are produced by many plants and the native Californian plant Eriodictyon californicum is particularly rich in flavonoids. One of the major flavonoids of E. californicum is sterubin, a very potent agent against oxidative stress and inflammation, two hallmarks and drivers of AD and neurodegeneration. Herein, racemic sterubin was synthesized and separated into its pure (R)- and (S)-enantiomer by chiral HPLC. The pure enantiomers showed comparable neuroprotection in vitro with no significant differences. The stereoisomers were configurationally stable in methanol, but fast racemization was observed in culture medium. Moreover, the activity of sterubin was investigated in vivo, in an AD mouse model. Sterubin showed a significant positive impact on short- and long-term memory at low dosages. A promising concept for the increase of activity of single flavonoids is hybridization with aromatic acids like cinnamic or ferulic acids. Hybridization of the natural products taxifolin and silibinin with cinnamic acid led to an overadditive effect of these compounds in phenotypic screening assays related to neurodegeneration and AD. Because there are more potent agents as taxifolin or silibinin, the hybrids were further developed, and different flavonoid cinnamic acid hybrids were synthesized. The connection between flavonoids and cinnamic acid was achieved by an amide instead of a labile ester to improve the stability towards hydrolysis to gain better "druggability" of the compounds. To investigate the oxidation state of the C-ring of the flavonoid part, the dehydro analogues of the respective hybrids were also synthesized. The compounds show neuroprotection against oxytosis, ferroptosis and ATP-depletion in the murine hippocampal cell line HT22. While no overall trend within the flavanones compared to the flavones could be assigned, the taxifolin and the quercetin derivative were the most active compounds in course of all assays. The quercetin derivate even shows greater activity than the taxifolin derivate in every assay. As desired no hydrolysis product was found in cellular uptake experiments after 4h, whereas different metabolites were found. The last part of this work focused on synthetic bioisoteres of the natural product curcumin. Due to the drawbacks of curcumin and flavonoids arising from poor pharmacokinetics, rapid metabolism and sometimes instability in aqueous medium, we have examined the biological activity of azobenzene compounds designed as bioisoteres of curcumin, carrying the pharmacophoric catechol group of flavonoids. These bioisosteres exceeded their parent compounds in counteracting intracellular oxidative stress, neuroinflammation and amyloid-beta aggregation. By incorporating an azobenzene moiety and the isosteric behaviour to the natural parent compounds, these compounds may act as molecular tools for further investigation towards the molecular mode of action of natural products.},
  subject      = {Organische Synthese},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Schramm2018,
  author    = {Schramm, Simon},
  title     = {Synthesis of Dualsteric Muscarinic M\(_1\) Acetylcholine Receptor Ligands and Neuroprotective Esters of Silibinin},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-173592},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2018},
  abstract  = {Alzheimer's disease is a complex network of several pathological hallmarks. These characteristics always occur concomitantly and cannot be taken as distinct features of the disease. While there are hypotheses trying to explain the origin and progression of the illness, none of them is able to pinpoint a definitive cause. This fact challenges researchers not to focus on one individual hallmark but, bearing in mind the big picture, target two or more indications at once. This work, therefore, addresses two of the major characteristics of AD: the cholinergic hypothesis and neurotoxic oxidative stress. The former was achieved by targeting the postsynaptic muscarinic M1 acetylcholine receptor to further investigate its pharmacology, and the latter with the synthesis of neuroprotective natural antioxidant hybrids. The first aim was the design and synthesis of dualsteric agonists of the muscarinic M1 acetylcholine receptor. Activation of this receptor was previously shown to improve AD pathologies like the formation of Aβ and NFTs and protect against oxidative stress and caspase activation. Selectively targeting the M1 receptor is difficult as subtypes M1 - M5 of the muscarinic AChRs largely share the same orthosteric binding pocket. Orthosteric ligands are thus unsuitable for selective activation of one specific subtype. Secondary, allosteric binding sites are more diverse between subtypes. Allosteric ligands are, however, in most cases dependent on an orthosteric ligand to cause downstream signals. Dualsteric ligands thus utilize the characteristics of both orthosteric and allosteric ligands in form of a message-address concept. Bridged by an alkylene-linker, the allosteric part ensures selectivity, whereas the orthosteric moiety initiates receptor activation. Two sets of compounds were synthesised in this sense. In both cases, the orthosteric ligand carbachol is connected to an allosteric ligand via linkers of different chain length. The first set utilizes the selective allosteric M1 agonist TBPB, the second set employs the selective M1 positive allosteric modulator BQCA. Six compounds were obtained in twelve-step syntheses each. For each one, a reference compound lacking the carbachol moiety was synthesised. The dualsteric ligands 1a-c and 2a c were tested in the IP1 assay. The assay revealed that the TBPB-dualsterics 1 are not able to activate the receptor, whereas the respective TBPB-alkyl reference compounds 27 gave signals depending on the length of the alkylene-linker, suggesting allosteric partial agonism of alkyl compounds 27 and no dualsteric binding of the putatively dualsteric compounds 1. The dualsteric BQCA molecules 2, however, activated the receptor as expected. Efficacy of the C5 linked compound 2b was the highest, yet C3 and C8 compounds (2a and 2c) also showed partial agonism. In this case, the reference compounds 31 showed no receptor activation, implying the intended dualsteric binding mode of the BQCA-carbachol compounds 2. Further investigations will be conducted by the working group of Dr. Christian Tr{\"a}nkle at the Department of Pharmacology at the University of Bonn to confirm binding modes and determine affinities as well as selectivity of the synthesised dualsteric compounds. The second project dealt with the design, synthesis and biological evaluation of neuroprotective esters of the flavonolignan silibinin. While silibinin is already a potent antioxidant, it has been observed that the 7-OH group has a pro-oxidative character, making this position attractive for functionalisation. In order to obtain more potent antioxidants, the pro-oxidative position was esterified with other antioxidant moieties like ferulic acid 35 and derivatives thereof. Seventeen esters of silibinin 32, including pure diastereomers of 7 O feruloylsilibinin (43a and 43b) and a cinnamic acid ester of 2,3-dehydrosilibinin 46, were synthesised by regioselective esterification using acyl chlorides under basic conditions. The physicochemical antioxidant properties were assessed in the FRAP assay. This assay revealed no improvement of the antioxidant properties except for 7-O-dihydrosinapinoylsilibinin 39b. These results, however, do not correlate with the neuroprotective properties determined in the HT-22 hippocampal neuronal cell model. The assay showed overadditive neuroprotective effects of the esters exceeding those of its components and equimolar mixtures with the most potent compounds being 7-O-cinnamoylsilibinin 37a, 7-O-feruloylsilibinin 38a and the acetonide-protected caffeic acid ester 40a. These potent Michael system bearing compounds may be considered as "PAINS", but the assays used to assess antioxidant and neuroprotective activities were carefully chosen to avoid false positive readouts. The most potent compounds 37a and 38a, as well as the diastereomers 43a and 43b, were further studied in assays related to AD. In vitro ischemia, inhibition of microglial activation, PC12 cell differentiation and inhibition of Aβ42 and τ protein aggregation assays showed similar results in terms of overadditive effects of the synthesised esters. Moreover, the diastereomers 43a and 43b showed differences in their activities against oxytosis (glutamate-induced apoptosis), inhibition of Aβ42 and τ protein aggregation, and PC12 cell differentiation. The stereospecific effect or mode of action against Aβ42 and τ protein aggregation is more pronounced than that of silybin A (32a) and silybin B (32b) reported in literature and needs to be elucidated in future work. Stability measurements in cell culture medium revealed that the esters do not only get hydrolysed but are partially oxidised to their respective 2,3-dehydrosilibinin esters. Because dehydrosilibinin 45 itself is described as a more potent antioxidant than silibinin 32, 7 O cinnamoyl-2,3-dehydrosilibinin 46 was expected to be even more potent than its un-oxidised counterpart 37a in terms of neuroprotection. The oxytosis assay, however, showed that the neurotoxicity of 46 is much more pronounced, especially at higher concentrations, reducing its neuroprotective potential. Dehydrosilibinin esters are therefore inferior to the silibinin esters for application as neuroprotectants, because of the difficulty of their synthesis and their increased neurotoxicity. A synergistic effect of both species (silibinin and the oxidised form) might, however, be possible or even necessary for the pronounced neuroprotective effects of silibinin esters. As the dehydro-species show distinct neuroprotective properties at low concentrations, their continuous formation over time might make an essential contribution to the overall neuroprotection of the synthesised esters. Due to solubility issues for some of the ester compounds, 7-O-cinnamoylsilibinin 37a was converted into a highly soluble hemisuccinate. The vastly improved solubility of 7 O cinnamoyl-23-O-succinylsilibinin 48 was confirmed in shake-flask experiments. Contrary to expectation, stability examinations showed that the succinyl compound 48 is not cleaved to form 7-O-cinnamoylsilibinin 37a. Neuroprotection assays confirmed that 48 is not a prodrug of the corresponding ester. It was determined that the main site of hydrolysis is the 7-position, cleaving 37 to silibinin 32 and cinnamic acid thus reducing the compound's neuroprotective effects. Nevertheless, the compound still showed neuroprotection at a concentration of 25 µM. The improved solubility might be more beneficial than the higher neuroprotection of the poorly soluble parent compound 37a in vivo. 7 O Cinnamoylsilibinin 37a was further investigated to reduce Aβ25 35 induced learning impairment in mice. While tendencies of improved short-term and long-term memory in the animals were observed, the effects are not yet statistically significant in both Y-maze and passive avoidance tests. A greater number of test subjects is necessary to ensure correctness of the preliminary results presented in this work. However, an effect of ester 37a is observable in vivo, showing blood-brain barrier penetration. The esters synthesised are a novel approach for the treatment of AD as they show strong neuroprotective effects and their hydrolysis products or metabolites are only non-toxic natural products.},
  subject      = {Organische Synthese},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Messerer2017,
  author    = {Messerer, Regina},
  title     = {Synthesis of Dualsteric Ligands for Muscarinic Acetylcholine Receptors and Cholinesterase Inhibitors},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-149007},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2017},
  abstract  = {The study is dealing with the synthesis and pharmacological investigation of newly designed dualsteric ligands of muscarinic acetylcholine receptors belonging to the superfamily of G protein-coupled receptors. Such bipharmacophoric ligands combine the advantages of the orthosteric binding site (high-affinity) and of the topographically distinct allosteric binding site (subtype-selectivity) resulting in compounds with reduced side effects. This opens the way to a new therapeutic approach in the treatment of e.g. chronic pain, drug withdrawal, Parkinson`s and Alzheimer`s disease. Furthermore, the newly synthesized dualsteric compounds were pharmacologically investigated in order to get a better understanding of the activation and signaling processes in muscarinic acetylcholine receptors, especially with regard to partial agonism. The development of the "dynamic ligand binding" concept offers new perspectives for ligand binding and signaling at G protein-coupled receptors. GPCRs are no longer considered as simple on/off switches. Dualsteric ligands can bind in a dualsteric pose, reflecting an active receptor state as well as in a purely allosteric binding pose, characterized by an inactive receptor state resulting in partial agonism. The degree of partial agonism depends on the ratio of active versus inactive receptor populations. On this basis, orthosteric/orthosteric hybrid ligands consisting of the antagonist atropine and scopolamine, respectively, as well as of the agonist iperoxo and isoxazole, respectively, linked via different alkyl chain length were synthesized in order to investigate partial agonism (Figure 1). Figure 1: Structures of the synthesized iperoxo/isoxazole-atropine/scopolamine-hybrids. Furthermore, different sets of quaternary and tertiary homodimers consisting either of two iperoxo or two acetylcholine units were synthesized in order to study their extent on partial agonism (Figure 2). The two agonists were connected by varying alkyl chain length. Binding studies on CHO-hM2 cells of the quaternary compounds revealed that dimerization of the agonist results in a loss of potency. The iperoxo-dimers reached higher maximum effects on the Gi- as well as on the Gs pathway in comparison to the acetylcholine-dimers. Besides the choice of the orthosteric building block (potency of the agonist), the alkyl chain length is also crucial for the degree of partial agonism. Figure 2: Structures of the synthesized quat./tert. iperoxo/acetylcholine-homodimers. Quinolone-based hybrids connected to the superagonist iperoxo and to the endogenous ligand acetylcholine, respectively, linked through an alkyl chain of different length were synthesized in order to develop further partial agonists (Figure 3). FRET studies confirmed M1 subtype-selectivity as well as linker dependent receptor response. The greatest positive FRET signal was observed with quinolone-C6-iper resulting from a positive cooperativity between the two separated moieties, alloster and orthoster. However, the corresponding hybrids with a longer linker led to an inverse FRET signal indicating a different binding mode, e.g. purely allosteric, in contrast to the shorter linked hybrids. Furthermore, the flexible alkyl spacer was replaced by a rigidified linker resulting in the hybrid quinolone-rigid-iperoxo (Figure 3). FRET studies on the M1 receptor showed reduced FRET kinetics, resulting from interactions between the bulky linker and the aromatic lid, located between the orthosteric and allosteric binding site. A bitopic binding mode of the rigidified hybrid is presumed. For further clarity, mutational studies are necessary. Figure 3: M1-selective hybrid compounds. Another aim of this work was the design and synthesis of new hybrid compounds, acting as agonists at the M1 and M2 receptor and as inhibitors for AChE and BChE in the context of M. Alzheimer. Several sets of hybrid compounds consisting of different pharmacophoric units (catalytic active site: phthalimide, naphthalimide, tacrine; peripheric anionic site: iperoxo, isoxazole) linked through a polymethylene chain of varying length were synthesized. Tac-C10-iper (Figure 4), consisting of tacrine and the superagonist iperoxo linked by a C10 polymethylene spacer, was found to have excellent anticholinesterase activity for both AChE (pIC50 = 9.81) and BChE (pIC50 = 8.75). Docking experiments provided a structural model to rationalize the inhibitory power towards AChE. Additionally, the tacrine related hybrids showed affinity to the M1 and M2 receptor. Such compounds, addressing more than one molecular target are favorable for multifactorial diseases such as Alzheimer. Figure 4: Structure of the most active compound regarding anticholinesterase activity. In summary, the choice of the pharmacophoric units, their connecting point as well as the nature, length, and flexibility of the linker play an important role for the activity of designed bivalent ligands. A shorter linker length cannot bridge both binding sites simultaneously in contrast to longer linker chains. On the other hand, too long linker chains can result in unwanted steric interactions. Further investigations with respect to structural variations of hybrid compounds, with or without quaternary ammonium groups, are necessary in the light of drug development.},
  subject      = {Cholinesteraseinhibitor},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Heinz2023,
  author    = {Heinz, Christine Silvia},
  title     = {Synthesis of Analogues and Hybrid Ligands of Pilocarpine for the Study of Muscarinic Receptor Dynamics},
  doi       = {10.25972/OPUS-28148},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-281486},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2023},
  abstract  = {Muscarinic acetylcholine receptors (mAChRs) are involved in signal transmission at the synapses of the parasympathetic nervous system. The five subtypes of mAChRs regulate various body functions such as heart function, gland secretion, memory, and learning. For the development of drugs with the least side-effects possible, the molecular causes of subtype selectivity and signalling bias are under investigation. In this context, the study of dualsteric ligands binding simultaneously to the orthosteric and the allosteric binding sites of the receptor is of high interest. To date, dualsteric ligands were synthesised as hybrids of full agonists or superagonists being the orthosteric element, linked to known subtype selective allosteric fragments. In this work, the existing library was expanded to hybrid ligands based on the partial agonist pilocarpine. A suitable linker attachment point to pilocarpine was investigated. For this aim, pilocarpine (2), isopilocarpine (15), pilosinine (16) and desmethyl pilosinine (35) were synthesised as orthosteric ligands and orthosteric fragments for the construction of the hybrid molecules (Figure 42). Pilocarpine was liberated from the commercial hydrochloride or nitrate salt and isopilocarpine was generated by epimerisation of pilocarpine. Pilosinine was synthesised in a Michael addition reaction of a dithiane carrying the imidazole moiety 82 onto the lactone precursor furan-2(5H)-one (83) followed by complete deprotection (Figure 43a).[133] The desmethyl pilosinine (35) was obtained in a newly developed synthetic route based on a Horner-Wadsworth-Emmons (HWE) reaction to build the methylene bridge between the imidazole aldehyde and the precursor of the lactone moiety 57 (Figure 43b). All four orthosters were converted to the respective dualsteric compounds with a naphmethonium fragment as allosteric moiety. The four orthosteric fragments and the four hybrid molecules with a linker length of six methylene units were tested for their dose dependent G protein recruitment at the receptor subtypes M1-5 using a mini-G nanoBRET assay. The study of the orthosteric ligands revealed that pilocarpine has the highest ability of all four orthosters to induce activity at all receptor subtypes. A change of the cis- to a trans-configuration of the lactone substituents or a complete removal of the ethyl substituent provoked a significant reduction of activity. Removal of the methyl substituent of the imidazole moiety led to improved receptor activation. The efficacies of the hybrid ligands show that the linker attachment at the imidazole moiety of pilocarpine and its analogues does not abolish activity and hybrid formation of isopilocarpine even improved receptor activation. Thus, the linker attachment point seems a valid choice, but linker length might not be optimum. In contrast to the orthosters, the trans-substitution of the lactone was advantageous for receptor activation of the hybrid ligands. The hybrid without a methyl substituent at the imidazole (69) had an increased efficacy. Additionally, the naphmethonium fragment lowered the maximum effect of pilocarpine, whereas the activity of isopilocarpine was increased. The intensity of both effects was influenced by the subtype selectivity produced by naphmethonium leading, in the case of the pilocarpine hybrid, to less decreased responses or, in the case of the isopilocarpine hybrid, to more increased responses at the M2 and M4 receptors. The results generally lead to the assumption that the allosteric moiety strongly influences the binding poses of the hybrid ligands so that the orthosteric fragments do not interact with the binding site in the same way as the orthosters alone. A second project was based on molecular dynamics simulations of the binding pose of pilocarpine,[73] leading to the hypothesis that the partial agonism of pilocarpine results from an equilibrium between an agonistic and an antagonistic binding pose at the orthosteric binding site of the receptor. The ratio of occupancy of both binding poses determines the observed efficacy of pilocarpine. The orthosteric binding site provides more space for the ethyl substituent in the supposed antagonistic pose than in the agonistic binding pose. This hypothesis was tested by the synthesis and pharmacological evaluation of pilocarpine analogues with alkyl substituents of different sizes at the lactone (16, 31a, c, d) (Figure 44). The analogues with larger alkyl residues are expected to shift the equilibrium towards the antagonistic binding pose, the analogues with smaller residues should have the inverse effect. The synthesis of the pilocarpine analogues was first attempted as a mixture of stereoisomers which were supposed to be separated at the end of the synthetic route. The racemic mixture of the thermodynamically more stable trans-isomers of the target compounds was prepared in a one-pot Michael-addition-alkylation reaction of a dithiane imidazole onto furan-2(5H)-one similarly to the synthesis of pilosinine (Figure 45). The resulting enolate was quenched by an iodoalkane to achieve alkylation of the lactone and subsequent complete deprotection yielded the racemic trans-analogues of pilocarpine.[133] After unsuccessful attempts of chiral resolution, the mixture of trans-isomers was converted to a mixture of all four possible diastereomers in a kinetic epimerisation reaction.[95] A separation of the stereoisomers was not possible in this project so only the racemic molecule 16 (pilosinine, R = H) was obtained from this synthetic route. For the selective synthesis of the cis-isomers following a patent from Reimann,[146] both stereocenters of the target molecules were produced in the last synthetic step by a syn-hydrogenation of the α,β-unsaturated precursor (Figure 46). The racemic pilocarpine analogues, except the butyl derivative (31d), were purified by crystallisation as their nitrate salts. This provided the racemic mixtures with less than 8\% of the trans-isomers as impurity. The racemic pilocarpine (2), itself, was obtained with 15\% trans-impurity and was used as reference compound. Additionally, the possibility of chiral resolution by chromatographic methods was demonstrated in the case of the methyl derivative (31a). The pharmacological testing of the desired enantiomer of 31a is in progress.},
  subject      = {Muskarinrezeptor},
  language  = {en}
}
@article{HellerHerdeis1993,
  author    = {Heller, Eberhard and Herdeis, Claus},
  title     = {Synthesis of 2S,5S- and 2R,5S-5-Hydroxypipecolic Acid via Amide-Methylenation of S-5-Hydroxy-2-piperidone with Dimethyltitanocene},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-38288},
  year      = {1993},
  abstract  = {A route to 2S,5S-and 2R,5S-hydroxypipecolic acid is presented, starting with the enantiopure 5S-5-hydroxy-piperidone 7. The key step of this reaction sequence is the chemoselsctive methylenation of the amide carbonyl group of 8 with dimethyltitanocene 9 to 10. The transformation of the exocyclic enecarbamate double bond to the carboxylic acid group is best accomplished via hydroboration/oxidation to the alcohol 11a,b. Separation and oxidation of the dlastereomers 11a,b, to 148. and 14b, and hydrolysis furnishes the diastereomeric pipecolic acids 15a and 15b in enantiopure form.},
  subject      = {Chemie},
  language  = {en}
}
@article{QuastSchmittSchaeferetal.1994,
  author    = {Quast, Helmut and Schmitt, Edeltraud and Sch{\"a}fer, Peter and Heller, Eberhard and Aldenkortt, Sven},
  title     = {Synthesis and Thermolysis of a Chiral, Non-Racemic Iminoaziridine},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-38298},
  year      = {1994},
  abstract  = {The 2-halo imidoyl chlorides 7 are obtained from the amide 5 and the 2-halo amides 6 by the action of phosphorus pentachloride and thionyl chloride, respectively. Non-racemic (S)-6a is converted into 7a which is racemic, however. The reaction of Lawesson's reagent with 6a furnishes the diastereomeric 1,3.2-thiazaphospholidine derivatives 15. Treatment of (S)-6a (98\% eel with methyl triflate affords 2-chloro imidate 8 (95\% eel which reacts with methanamine in the presence of methanammonium chloride to yield the 2-chloro amidine (S)-9a (90\% eel. The 2-halo imidoyl halides 7a and b react with methanamine to produce the 2-halo amidines 9a and b. - Strong bases, e.g. potassium tert-butoxide or sodium hydride in the presence of catalytic amounts of tertbutyl alcohol, eliminate hydrogen chloride or bromide from the 2-halo amidines 9a and band (S)-9a to yield mixtures of Recently, we demonstrated that the formation of the chiral non-racemic aziridinone (R)-2 from the a-chloro amide (5)-1 by base-promoted dehydrochlorination[2) as well as the nucleophilic cleavage of the N-C(3) bond of (R)_2[3,4) occur with inversion of configuration, thus excluding the intervention of achiral (acyclic) intermediates. In the temperature range of lOO-170°C, however, slow racemization accompanies the thermolysis of (R)-2 and indicates the existence of an achiral or a racemic transient, e. g. (M)-3 + (P)-3. Indeed, high-level quantum-chemical calculations reveal that an activation energy of (170 ± 25) kJmol- 1 is required for the unimolecular ring opening of the parent aziridinone which affords a species of high diradical character[41. Subsequently, the unstable N-phenylaziridinone invoked in the decomposition of the (5)-2-bromopropananilide anion was shown to react with tert-butylamine or dimethylformamide with inversion of configuration at C(3)[51. Thus, the stereochemical evidence in the series of 3-alkylaziridinones excludes achiral (acyclic) aziridinone isomers as intermediates at low tempera tures [6J. Similar stereochemical studies are still missing in the related series of iminoaziridines. Therefore, we report on the synthesis and thermolysis of the diastereomeric chiral racemic (E)- and (Z)-(4)[71 and non-racemic iminoaziridines (E,R)- and (Z,R)-4. Racemic Iminoaziridines (E)- and (Z)-4 Though a photochemical route to the iminoaziridines (E)- and (Z)-4 has been devised more recently, i. e. the phothe 2-iminoaziridines (E)- and (Z)-4, and (E,R)- and (Z.R)-4 (83\% eel, respectively. The 1.3-elimination of hydrogen bromide from 9b is diastereoselective at -30 to -40°C [(E)-4:(Z)-4 = <10:>90). The diastereomers equilibrate at 36°C with (kEZ + k ZE) = (5.92 ± 0.08) . 10-5 S-I (K = kEZlkzE = 0.428 ± 0.013). - The thermolysis of (E)- and (Z)-4 in [D61benzene solution yields the imine 16 and methyl isocyanide (17). The decomposition follows the first-order rate law. The following Arrhenius and Eyring parameters are calculated from five rate constants obtained in the temperature range of 70-110°C: Ea = (115.2 ± 0.4) kJmol-t, IgA = (12.06 ± 0.28), AH* = (112.1 ± 0.4) kJmol- l , AS'" = (-23.9 ± 0.7) JK-I mol-I, AGj73K = 121 kJmol-1 . The enantiomeric excess of the surviving fraction of (E,R)- and (Z.R)-4 is unchanged after two half-lives at 80°C.},
  language  = {en}
}
@article{GentzschHoffmannOhshimaetal.2021,
  author    = {Gentzsch, Christian and Hoffmann, Matthias and Ohshima, Yasuhiro and Nose, Naoko and Chen, Xinyu and Higuchi, Takahiro and Decker, Michael},
  title     = {Synthesis and Initial Characterization of a Selective, Pseudo-irreversible Inhibitor of Human Butyrylcholinesterase as PET Tracer},
  series = {ChemMedChem},
  volume    = {16},
  journal   = {ChemMedChem},
  number    = {9},
  doi       = {10.1002/cmdc.202000942},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-239904},
  pages     = {1427 -- 1437},
  year      = {2021},
  abstract  = {The enzyme butyrylcholinesterase (BChE) represents a promising target for imaging probes to potentially enable early diagnosis of neurodegenerative diseases like Alzheimer's disease (AD) and to monitor disease progression in some forms of cancer. In this study, we present the design, facile synthesis, in vitro and preliminary ex vivo and in vivo evaluation of a morpholine-based, selective inhibitor of human BChE as a positron emission tomography (PET) tracer with a pseudo-irreversible binding mode. We demonstrate a novel protecting group strategy for 18F radiolabeling of carbamate precursors and show that the inhibitory potency as well as kinetic properties of our unlabeled reference compound were retained in comparison to the parent compound. In particular, the prolonged duration of enzyme inhibition of such a morpholinocarbamate motivated us to design a PET tracer, possibly enabling a precise mapping of BChE distribution.},
  language  = {en}
}
@article{GentzschChenSpatzetal.2021,
  author    = {Gentzsch, Christian and Chen, Xinyu and Spatz, Philipp and Košak, Urban and Knez, Damijan and Nose, Naoko and Gobec, Stanislav and Higuchi, Takahiro and Decker, Michael},
  title     = {Synthesis and Initial Characterization of a Reversible, Selective \(^{18}\)F-Labeled Radiotracer for Human Butyrylcholinesterase},
  series = {Molecular Imaging and Biology},
  volume    = {23},
  journal   = {Molecular Imaging and Biology},
  number    = {4},
  issn      = {1860-2002},
  doi       = {10.1007/s11307-021-01584-2},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-269870},
  pages     = {505-515},
  year      = {2021},
  abstract  = {Purpose A neuropathological hallmark of Alzheimer's disease (AD) is the presence of amyloid-β (Aβ) plaques in the brain, which are observed in a significant number of cognitively normal, older adults as well. In AD, butyrylcholinesterase (BChE) becomes associated with A\(_{β}\) aggregates, making it a promising target for imaging probes to support diagnosis of AD. In this study, we present the synthesis, radiochemistry, in vitro and preliminary ex and in vivo investigations of a selective, reversible BChE inhibitor as PET-tracer for evaluation as an AD diagnostic. Procedures Radiolabeling of the inhibitor was achieved by fluorination of a respective tosylated precursor using K[\(^{18}\)F]. IC\(_{50}\) values of the fluorinated compound were obtained in a colorimetric assay using recombinant, human (h) BChE. Dissociation constants were determined by measuring hBChE activity in the presence of different concentrations of inhibitor. Results Radiofluorination of the tosylate precursor gave the desired radiotracer in an average radiochemical yield of 20 ± 3 \%. Identity and > 95.5 \% radiochemical purity were confirmed by HPLC and TLC autoradiography. The inhibitory potency determined in Ellman's assay gave an IC\(_{50}\) value of 118.3 ± 19.6 nM. Dissociation constants measured in kinetic experiments revealed lower affinity of the inhibitor for binding to the acylated enzyme (K2 = 68.0 nM) in comparison to the free enzyme (K\(_{1}\) = 32.9 nM). Conclusions The reversibly acting, selective radiotracer is synthetically easily accessible and retains promising activity and binding potential on hBChE. Radiosynthesis with \(^{18}\)F labeling of tosylates was feasible in a reasonable time frame and good radiochemical yield.},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Scheuplein2023,
  author    = {Scheuplein, Nicolas Julian},
  title     = {Synthesis and Characterization of Antimicrobial Inhibitors of the "Macrophage Infectivity Potentiator" Protein and Fluorescent Probes},
  doi       = {10.25972/OPUS-32189},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-321892},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2023},
  abstract  = {This dissertation focuses on Mip (macrophage infectivity potentiator protein) inhibitors in response to increasing antibiotic resistance. The study follows an antivirulence approach, which aims to inhibit the non-essential Mip protein without exerting too much selective pressure. Three focus areas were (1) development and synthesis of a fluorescent probe for screening Mip inhibitors via fluorescence polarization; (2) design and synthesis of broad spectrum Mip inhibitors bearing a side chain; and (3) understanding the metabolism of Mip inhibitors and identification of active metabolites. A sub-study addressed the biotinylation of anti-leishmanial compounds from Valeriana wallichii rhizomes, with three tracer molecules synthesized for future pull-down experiments.},
  subject      = {Antibiotikum},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Kesetovic2016,
  author    = {Kesetovic, Diana},
  title     = {Synthesis and biological testing of potential anti-tuberculosis drugs targeting the β-ketoacyl ACP synthase},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-131301},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2016},
  abstract  = {With 9.6 million new cases and 1.5 million deaths in 2014, tuberculosis (TB) is alongside with AIDS the most deadly infection.‎ Foremost, the increased prevalence of resistant strains of M. tuberculosis among the TB-infected population represents a serious thread. Hence, in the last decades, novel drug targets have been investigated worldwide. So far a relatively unexplored target is the cell wall enzyme β-ketoacyl-ACP-synthase "KasA", which plays a crucial role in maintaining the membrane impermeability and hence the cell ability to resist to the immune response and drug therapy. KasA is a key enzyme in the fatty acid synthase "FAS-II" elongation cycle, responsible for the extension of the growing acyl chain within the biosynthesis of precursors for the most hydrophobic constituents of the cell wall - mycolic acids. Design of the novel KasA inhibitors, performed in the research group of Prof. Sotriffer by C. Topf and B. Schaefer, was based on the recently published crystal structure of KasA‎ in complex with its known inhibitor thiolactomycin (TLM). Considering the essential ligand-enzyme interactions, a pharmacophore model was built and applied in the virtual screening of a modified ZINC database. Selected hits with the best in silico affinity data have been reported by Topf‎ and Schaefer‎. In this work, two of the obtained hits were synthesized and their structure was systematically varied. First, a virtual screening hit, chromone-2-carboxamide derivative GS-71, was modified in the amide part. Since the most of the products possessed a very low solubility in the aqueous buffer medium used in biological assays, polar groups (nitro, succinamidyl and trimethyl-amino substituent in position 6 of the chromone ring or hydroxyl group on the benzene ring in the amide part have been inserted to the molecule. Further variations yielded diaryl ketones, diaryl ketone bearing a succinamidyl substituent, carboxamide bearing a methylpiperazinyl-4-oxobutanamido group and methyl-malonyl ester amides. Basically, the essential structural features necessary for the ligand-enzyme interactions have been maintained. The latter virtual screening hit, a pyrimidinone derivative VS-8‎ was synthesized and the structure was modified by substitution in positions 2, 4, 5 and 6 of the pyrimidine ring. Due to autofluorescence, detected in most of the products, this model structure was not further varied. Simultaneously, experiments on solubilization of the first chromone-2-carboxamides with cyclodextrins, cyclic oligosacharides known to form water-soluble inclusion complexes, were performed. Although the assessed solubility of the chromone 3b/DIMEB (1:3) mixture exceeded 14-fold the intrinsic one, the achieved 100 µM solubility was still not sufficient to be used as a stock solution in the binding assay. The experiments with cyclodextrin in combination with DMSO were ineffective. Owing to high material costs necessary for the appropriate cyclodextrin amounts, the aim focused on structural modification of the hydrophobic products. Precise structural data have been obtained from the solved crystal structures of three chromone derivatives: the screening hit GS-71 (3b), its trimethylammonium salt (18) and 6-nitro-substituted N-benzyl-N-methyl-chromone-2-carboxamide (9i). The first two compounds are nearly planar with an anti-/trans-rotamer configuration. In the latter structure, the carboxamide bridge is bent out of the chromone plane, showing an anti-rotamer, too. Considering the relatively low partition coefficient of compound 3b (cLogP = 2.32), the compound planarity and correlating tight molecular packing might be the factors significantly affecting its poor solubility. Regarding the biological results of the chromone-based compounds, similar structure-activity correlations could be drawn from the binding assay and the whole cell activity testing on M. tuberculosis. In both cases, the introduction of a nitro group to position 6 of the chromone ring and the presence of a flexible substituent in the amide part showed a positive effect. In the binding study, the nitro group at position 4 on the N-benzyl residue was of advantage, too. The highest enzyme affinity was observed for N-(4-nitrobenzyl)-chromone-2-carboxamide 4c (KD = 34 µM), 6-nitro substituted N-benzyl-chromone-2-carboxamide 9g (KD = 40 µM) and 6‑nitro-substituted N-(4-nitrobenzyl)-chromone-2-carboxamide 9j (KD = 31 µM), which could not be attributed to the fluorescence quenching potential of the nitro group. The assay interference potential of chromones, due to a covalent binding on the enzyme sulfhydryl groups, was found to be negligible at the assay conditions. Moderate in vivo activity was detected for 6‑nitro-substituted N-benzyl-chromone-2-carboxamide 9g and its N-benzyl-N-methyl-, N‑furylmethyl-, N-cyclohexyl- and N-cyclohexylmethyl derivatives 9i, 9d, 9e, 9f, for which MIC values 20 - 40 µM were assessed. Cytotoxicity was increased in the N‑cyclohexylmethyl derivative only. None of the pyrimidine-based compounds showed activity in vivo. The affinity of the model structure, VS-8, surpassed with KD = 97 µM the assessed affinity of TLM (KD = 142 µM). Since for the model chromone compound GS-71 no reliable KasA binding data could be obtained, a newly synthesized chromone derivative 9i was docked into the KasA binding site, in order to derive correlation between the in silico and in vitro assessed affinity. For the 6‑nitro-derivative 9i a moderate in vivo activity on M. tuberculosis was obtained. The in silico predicted pKi values for TLM and 9i were higher than the corresponding in vitro results, maintaining though a similar tendency, i.e., the both affinity values for compound 9i (pKi predicted = 6.64, pKD experimental = 4.02) surpassed those obtained for TLM (pKi predicted = 5.27, pKD experimental = 3.84). Nevertheless, the experimental pKD values are considered preliminary results. The binding assay method has been improved in order to acquire more accurate data. Owing to the method development, limited enzyme batches and solubility issues, only selected compounds could be evaluated. The best hits, together with the compounds active on the whole cells of M. tuberculosis, will be submitted to the kinetic enzyme assay, in order to confirm the TLM-like binding mechanism. Regarding the in vivo testing results, no correlations could be drawn between the predicted membrane permeability values and the experimental data, as for the most active compounds 9e and 9f, a very low permeability was anticipated (0.4 and 0.7 \%, respectively). Further biological tests would be required to investigate the action- or transport mode.},
  subject      = {Tuberkelbakterium},
  language  = {en}
}
@article{HofmannSpatzWaltheretal.2022,
  author    = {Hofmann, Julian and Spatz, Philipp and Walther, Rasmus and Gutmann, Marcus and Maurice, Tangui and Decker, Michael},
  title     = {Synthesis and Biological Evaluation of Flavonoid-Cinnamic Acid Amide Hybrids with Distinct Activity against Neurodegeneration in Vitro and in Vivo},
  series = {Chemistry-A European Journal},
  volume    = {28},
  journal   = {Chemistry-A European Journal},
  number    = {39},
  doi       = {10.1002/chem.202200786},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-318878},
  year      = {2022},
  abstract  = {Flavonoids are polyphenolic natural products and have shown significant potential as disease-modifying agents against neurodegenerative disorders like Alzheimer's disease (AD), with activities even in vivo. Hybridization of the natural products taxifolin and silibinin with cinnamic acid led to an overadditive effect of these compounds in several phenotypic screening assays related to neurodegeneration and AD. Therefore, we have exchanged the flavonoid part of the hybrids with different flavonoids, which show higher efficacy than taxifolin or silibinin, to improve the activity of the respective hybrids. Chemical connection between the flavonoid and cinnamic acid was realized by an amide instead of a labile ester bond to improve stability towards hydrolysis. To investigate the influence of a double bond at the C-ring of the flavonoid, the dehydro analogues of the respective hybrids were also synthesized. All compounds obtained show neuroprotection against oxytosis, ferroptosis and ATP-depletion, respectively, in the murine hippocampal cell line HT22. Interestingly, the taxifolin and the quercetin derivatives are the most active compounds, whereby the quercetin derivate shows even more pronounced activity than the taxifolin one in all assays applied. As aimed for, no hydrolysis product was found in cellular uptake experiments after 4 h whereas different metabolites were detected. Furthermore, the quercetin-cinnamic acid amide showed pronounced activity in an in vivo AD mouse model at a remarkably low dose of 0.3 mg/kg.},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Projahn2005,
  author    = {Projahn, Holger},
  title     = {Synthese, Stereochemie und pharmakologische Charakterisierung von 3,7-Diazabicyclo[3.3.1]nonan Derivaten als selektive kappa-Agonisten},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-14072},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2005},
  abstract  = {In der vorliegenden Arbeit wird die Synthese von verschiedenen bicyclischen Substanzklassen gem{\"a}ß des folgenden Syntheseschemas beschrieben. Es wurden verschiedene 2,4-di-(2-pyridyl)- oder 2,4-di-(3-fluorphenyl)-substituierte 9-Oxo-3,7-diazabicyclo[3.3.1]nonan-1,5-dicarbons{\"a}urediester (9-Oxo-BNDS: 21-25, 27-55) synthetisiert, welche 1. teilweise als Vorstufen zur Synthese von 1,5-Di-(hydroxymethyl)-3,7-diazabicyclo[3.3.1]nonan-9-olen (Triole: 56-65) eingesetzt wurden, 2. teilweise als Vorstufen zur Synthese von 9-Hydroxy-3,7-diazabicyclo[3.3.1]nonan-1,5-dicarbons{\"a}uredimethylestern (9-OH-BNDS: 66-69) verwendet wurden, die ihrerseits zu 9-O-Acyl-3,7-diazabicyclo[3.3.1]nonan-1,5-dicarbons{\"a}uredimethylestern (9-OAc-BNDS: 70-76) umgesetzt wurden oder 3. als Vorstufe zur Synthese der 9-Oxo-3,7-diazabicyclo[3.3.1]nonan-1,5-dicarbons{\"a}ure 26 dienten. Die 9-Oxo-BNDS wurden aus den kommerziell erh{\"a}ltlichen Aceton-1,3-dicarbons{\"a}uredimethyl- (ADS-Me), -ethylester (ADS-Et) oder den ADS 1-3 synthetisiert, die ihrerseits ausgehend von ADS-Me und den entsprechenden Alkoholen durch Umesterung hervorgehen. Die ADS wurden durch eine Mannich-Kondensation mit zwei {\"A}quivalenten eines aromatischen Aldehyds und einem {\"A}quivalent eines prim{\"a}ren Amins in MeOH zu den entsprechenden 4-Piperidon-3,5-dicarbons{\"a}ureestern (PDS: 4-20) umgesetzt, die wiederum ebenfalls durch eine Mannich-Kondensation mit zwei {\"A}quivalenten Formaldehyd und einem {\"A}quivalent eines prim{\"a}ren Amins in THF oder Aceton zu den entsprechenden 9-Oxo-BNDS reagieren. Dieser Syntheseschritt wurde hinsichtlich Ausbeute, Vereinfachung und Beschleunigung der Aufarbeitung optimiert. Die Stereochemie der so erhaltenen 9-Oxo-BNDS, die in Abh{\"a}ngigkeit vom Substitutionsmuster als cis- oder trans-Isomere entstehen, konnte mittels NMR-Spektroskopie aufgekl{\"a}rt werden. Der 1,5-Dibenzylester 25 konnte durch katalytische Hydrierung mit Pd/C als Katalysator in EtOAc zur freien 1,5-Dicarbons{\"a}ure 26 umgesetzt werden. Die Triole 56-62 wurden ausgehend von den 9-Oxo-BNDS HZ2, 3FLB, 21-24, 28, 33 in einer Eintopfsynthese mittels NaBH4 in THF/MeOH durch Reduktion hergestellt. Die N3- und/oder N7-benzyl-substituierten Triole 57-59 wurden mittels katalytischer Hydrierung mit Pd/C als Katalysator in MeOH zu den entsprechenden NH-substituierten Triolen 63-65 umgesetzt. Mit Hilfe von selektiven 1D-NOESY-Messungen konnte die Stereochemie der Triole bez{\"u}glich der Stellung der Hydroxygruppe an C9 zugeordnet werden. Die 9-OH-BNDS 66-69 wurden durch Reduktion der entsprechenden 9-Oxo-BNDS HZ2, 3FLB, 32, 33 mit Na(CN)BH3 in MeOH synthetisiert. Die Reduktion verl{\"a}uft nicht stereoselektiv, sodass die dabei entstehenden 9-OH-BNDS als Diastereomerengemische durch syn/anti-Isomerie der C9-OH-Gruppe anfallen. Das Diastereomerengemisch 66 konnte durch pr{\"a}parative S{\"a}ulenchromatographie in die beiden reinen Isomere 66a (anti) und 66b (syn) getrennt werden. Das Gemisch 67 konnte durch Entwicklung einer HPLC-Methode und anschließender {\"U}bertragung auf ein Flashchromatographiesystem pr{\"a}parativ in die diastereomerenreinen Isomere 67a (anti) und 67b (syn) getrennt werden. Die stereochemische Zuordnung der Konfiguration an C9 wurde durch selektive 1D-NOESY-Messungen erreicht. Die Synthese der 9-OAc-BNDS 70-76 erfolgte durch Umsetzen des entsprechenden 9-OH-BNDS 66a, 67a, 67-69 mit einer {\"a}quimolaren Menge eines entsprechenden Carbons{\"a}urechlorids und DBU als Hilfsbase in CHCl3. Im Fall der Synthese von Verbindung 76 musste das eingesetzte Decanoylchlorid mit Zinkstaub aktiviert werden. Die Zuordnung der Stereochemie der so erhaltenen Verbindungen basiert auf selektiven 1D-NOESY-Messungen. Die Verbindungen 25-27, 31, 56, 60, 63-66, 66a/b, 67, 67a/b, 70a, 71, 71a wurden auf pharmakologische Affinit{\"a}t zum kappa-Opioidrezeptor (OR) untersucht. Dadurch konnten die Verbindungen 71, 71a und 67a/b als hochaffine Liganden des kappa-OR identifizert werden. Durch die qualitative Analyse der Struktur-Wirkungs-Beziehungen, die auf dem Vergleich der pharmakologischen Daten dieser Arbeit und vorangegangener Arbeiten basiert, konnten folgende Anforderungen an selektive Liganden des kappa-OR mit 3,7-Diazabicyclo[3.3.1]nonan-Grundger{\"u}st ermittelt werden: 1. Das Grundger{\"u}st sollte an Position 2/4 mit 2-Pyridylresten substituiert sein. 2. An Position N3 und N7 d{\"u}rfen keine Substituenten angebracht sein, die gr{\"o}ßer als ein Methylrest sind. 3. Das Molek{\"u}l sollte an Position 1/5 mit Methylestergruppen versehen sein. 4. Der 3,7-Diazabicyclus kann an Position 9 eine -OH, -OAc oder m{\"o}glicher-weise auch entsprechende, sterisch anspruchsvollere Funktionen besitzen. 5. Die Stellung des Substituenten an Position 9 sollte vorzugsweise anti-konfiguriert sein, bezogen auf den h{\"o}her substituierten Piperidinring.},
  subject      = {Opioide},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Schneider2014,
  author    = {Schneider, Magdalena},
  title     = {Synthese, Radiomarkierung und biochemische sowie pr{\"a}klinische Evaluierung neuer Aminopeptidase N- und Fibroblasten-Aktivierungs-Protein alpha- affiner Verbindungen f{\"u}r die molekulare Bildgebung mittels Positronen-Emissions-Tomographie},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-102562},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2014},
  abstract  = {Nach einem Myokardinfarkt setzen Wundheilungsprozesse ein, um die Durchblutung wieder herzustellen und nekrotisches Muskelgewebe durch Narbengewebe zu ersetzen. Die Einsprossung neuer Kapillaren vom bestehenden Gef{\"a}ßnetz aus wird als Angiogenese bezeichnet. Das dabei vermehrt exprimierte proteolytische Enzym Aminopeptidase N (APN) spielt eine entscheidende Rolle bei der Einsprossung von Endothelzellen. Beim kardialen Remodeling werden abgestorbene Myozyten mithilfe der Einwanderung von Fibroblasten durch Binde- oder St{\"u}tzgewebe ersetzt, dabei {\"u}bernimmt das Fibroblasten-Aktivierungs-Protein alpha (FAP) Aufgaben bei der Proliferation und Fortbewegung von Fibroblasten. Durch ihre erh{\"o}hte Expression bei den Wundheilungs- und Remodelingprozessen nach einem Herzinfarkt stellen die Metalloprotease APN und die Serinprotease FAP molekulare Targets f{\"u}r die Diagnostik und Therapie dar. Als Diagnosemethode besonders geeignet ist die Positronen-Emissions-Tomographie (PET), die es erm{\"o}glicht, biochemische Prozesse in Echtzeit im zu untersuchenden Organismus zu visualisieren und zu quantifizieren. Eine als Radiopharmakon oder Tracer bezeichnete biochemische Sonde kann im Falle eines Enzyms dessen radioaktiv markiertes Substrat oder ein Inhibitor sein. Ziel dieser Arbeit war es, spezifische APN- und FAP-affine Tracer f{\"u}r die nicht-invasive Untersuchung der APN- und FAP-Expression mittels PET zu entwickeln und dadurch die Rolle von APN und FAP bei Remodelingprozessen nach Myokardinfarkt besser verstehen bzw. kl{\"a}ren zu k{\"o}nnen. Um die Protease APN mittels PET zu untersuchen, wurden die f{\"u}r APN affine Verbindung NOTA-NGR (Komplexbildner + cyclisches Peptid inkl. Asparagin-Glycin-Arginin) mit dem Positronen-emittierenden Nuklid Gallium-68 (68Ga) markiert. Das Potential von 68Ga-NOTA-NGR als PET-Tracer wurde in vivo am Infarktmodell mittels Kleintier-PET untersucht und mit 68Ga-NOTA-RGD, einem zur Visualisierung des neo-angiogenetischen alphavbeta3-Integrins etablierten Tracer, verglichen. Untersuchungen ergaben, dass 68Ga-NOTA-NGR einen vielversprechenden neuen PET-Tracer f{\"u}r die Visualisierung und Quantifizierung der APN-Expression im Rahmen der Angiogenese nach einem Myokardinfarkt darstellt. 68Ga-NOTA-NGR zeigte eine erh{\"o}hte Aufnahme im Bereich des Myokardinfarkts im Sinne einer vermehrten Angiogenese. Die Aufnahme des Tracers in infarzierten Arealen war quantitativ h{\"o}her als in der Untersuchung mit 68Ga-NOTA-RGD. In Autoradiographie-Experimenten wurde 68Ga-NOTA-NGR ex vivo untersucht. Die Akkumulation von 68Ga-NOTA-NGR im isch{\"a}mischen Bereich war deutlich h{\"o}her als im gesunden Myokard. Der Nachweis der unterschiedlichen Bereiche des Herzens erfolgte mit HE-F{\"a}rbung. Die Expression von APN wurde immunohistochemisch mittels spezifischer Antik{\"o}rper best{\"a}tigt. Zum Vergleich wurden ebenso einige andere an der Angiogenese beteiligte Faktoren untersucht. APN stellte sich auch hier als geeignetes Target zum Nachweis der Angiogenese heraus. Um die Protease FAP mittels PET zu untersuchen, wurden eine Reihe peptidomimetischer Inhibitoren, die die Erkennungssequenz Glycin-Prolin mit einer Carbonitril-Gruppe als elektrophiler Einheit zur kovalent-reversiblen Hemmung des Enzyms enthalten, entwickelt. Ausgehend vom N-Acetylglycin-pyrrolidin-(2S)-carbonitril als Leitstruktur wurden Inhibitoren und Vorstufen zur Radiomarkierung inkl. verschieden substituierter Benzoes{\"a}uren dargestellt. Zus{\"a}tzlich wurden noch bereits bekannte Inhibitoren synthetisiert, die zum Vergleich in den Enzymassays dienten. Drei Verbindungen zeigten gute inhibitorische Wirkung an FAP und außerdem Selektivit{\"a}t gegen{\"u}ber DPP IV. Keine der entwickelten Verbindungen zeigte einen KI-Wert im nanomolaren Bereich, erforderlich f{\"u}r einen potentiellen Tracer zur in-vivo-Visualisierung einer Enzymexpression mittels PET. Um die Inhibitoren mit der besten Hemmung an FAP zum PET-Tracer weiterzuentwickeln, mussten sie mit einem Positronenemitter markiert werden. Die Markierung erfolgte {\"u}ber Isotopenaustausch, bei dem nicht-radioaktives Iod am aromatischen Ring des Precursors durch das radioaktive Iod-124 (124I) substituiert wurde. Es konnten dadurch die radioiodierten Verbindungen 1-(2-[124I]Iodhippurs{\"a}ure)-pyrrolidin-(2S)-carbonitril und 1-(4-[124I]Iod-hippurs{\"a}ure)-pyrrolidin-(2S)-carbonitril synthetisiert werden. Trotz der relativ niedrigen Affinit{\"a}t f{\"u}r FAP wurde das neue 1-(2-[124I]Iodhippurs{\"a}ure)-pyrrolidin-(2S)-carbonitril in Ratten am Infarktmodell mittels Kleintier-PET getestet. Die Lage der isch{\"a}mischen Zone wurde im Anschluss durch HE-F{\"a}rbung bestimmt. In vivo zeigte sich eine nur sehr geringe Aufnahme des Radiopharmakons in der isch{\"a}mischen Zone des Myokards. Damit ist 1-(2-[124I]Iod-hippurs{\"a}ure)-pyrrolidin-(2S)-carbonitril kein f{\"u}r den gew{\"u}nschten Zweck geeigneter PET-Tracer. Nichtsdestotrotz war der Ansatz vielversprechend und es wurde zum ersten Mal ein PET-Tracer dieser Art zur Untersuchung des FAP im Myokardinfarkt hergestellt.},
  subject      = {Positronen-Emissions-Tomographie},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Schneider2011,
  author    = {Schneider, Thomas},
  title     = {Synthese von reversiblen und kovalent-reversiblen Cysteinprotease-Inhibitoren},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-67491},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2011},
  abstract  = {Als Vorlage f{\"u}r diese Inhibitoren diente der kovalent gebundene Inhibitor 9IN aus der Kristallstruktur 2AMD. Die Entwicklung der neuen Leitstruktur (Abbildung 7-1) erfolgte dabei durch Fragmentierung mit dem Programm FRED im Arbeitskreis Prof. Knut Baumann (Univ. Braunschweig). Die dargestellten Verbindungen wurden als nicht-kovalent gebundene Inhibitoren entwickelt und sowohl an SARS-CoV-Mpro als auch an SARSCoV-PLpro getestet. Da die Basisverbindung 34j (R = H) in durchgef{\"u}hrten Dockingstudien die Enzym-Bindetaschen S1, S2 und S4 bereits ausreichend besetzt hatte, war das Ziel v.a. die noch freie Bindetasche S1' mit eingef{\"u}gten Resten R zu besetzen. Dazu wurden in der Reihe 34a-t verschiedene Alkylreste eingef{\"u}gt. Die Verbindungen 37a-cc bzw. 38a-p besitzen hingegen die Reste C(O)NHR, CO2R, CH2C(O)NHR und CH2CO2R. Im Verlauf der Synthese wurde der teure Baustein 4-Methylcyclohexancarbons{\"a}ure durch die g{\"u}nstigere Verbindung Cyclohexancarbons{\"a}ure ersetzt. Keine der dargestellten Verbindungen wies eine besondere Hemmung auf. Trotz geringer Hemmung konnte Verbindung 34e mit dem Enzym SARS-CoV-Mpro co-kristallisiert werden. Die genaue Lage des Inhibitors in der Bindetasche ist bislang noch nicht eindeutig gekl{\"a}rt. Der zweite Teil der vorliegenden Arbeit besch{\"a}ftigt sich mit der Entwicklung von kovalent-reversiblen Inhibitoren von Cysteinproteasen auf Grundlage von Vinylsulfonen. Bisherige bekannte Vinylsulfone reagieren wie ein Michaelsystem in einer irreversiblen Addition. Es wurden durch QM-Rechnungen in der Arbeitsgruppe Prof. Bernd Engels substituierte Vinylsulfone vorgeschlagen, die f{\"a}hig sein sollten, mit Cysteinproteasen eine kovalent-reversible Bindung eingehen zu k{\"o}nnen. Durch die Wahl sowohl eines geeigneten Substituenten als auch einer geeigneten Abgangsgruppe sollte die Reaktion reversibel sein, wenn sie thermoneutral bis schwach endergon verl{\"a}uft. Um diese Berechnungen zu best{\"a}tigen, wurden die dargestellten Verbindungen mit einem {\"U}berschuss 2-Phenylethanthiol umgesetzt und der Reaktionsverlauf durch NMR-Spektroskopie verfolgt. Dabei konnte die Einstellung eines Gleichgewichts und damit auch die Reversibilit{\"a}t der Reaktion beobachtet werden. Aus den berechneten Gleichgewichtskonstanten konnten die freien Reaktionsenergien ΔG berechnet werden. Die Ergebnisse zeigen, dass die Reaktionen nahezu thermoneutral verlaufen und best{\"a}tigen damit die QM-Berechnungen.},
  subject      = {Coronaviren},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Herb2011,
  author    = {Herb, Monika},
  title     = {Synthese von Pyridin-, Pyridylessigs{\"a}ure- und Thiazol-Derivaten als potentielle Inhibitoren der SARS-CoV-M<sup>pro</sup>},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-66495},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2011},
  abstract  = {Einen m{\"o}glichen Ansatzpunkt f{\"u}r eine antivirale Therapie gegen SARS-Coronaviren bildet die Hemmung der Cysteinproteasen SARS-CoV-Mpro und SARS-CoV-PLpro. Diese {\"u}bernehmen die Polyprotein-Spaltung w{\"a}hrend der Virusreplikation und sind damit essentiell f{\"u}r das {\"U}berleben und die Verbreitung des Virus. Im Rahmen dieser Arbeit wurden potentielle Inhibitoren der SARS-CoV-Mpro synthetisiert, die Pyridin-, Piperidin-, Pyrrolidin-, Pyridylessigs{\"a}ure- und Thiazol-Derivate als Grundbausteine enthalten. Durch Strukturmodifikationen wurde eine Serie neuer Verbindungen erhalten, deren inhibitorische Aktivit{\"a}ten in fluorimetrischen Assays (FRET-Assays) an den Enzymen SARS-CoV-Mpro und SARS-CoV-PLpro untersucht wurden. Weiterhin wurden Testungen an Coronaviren, den Protozoen Leishmania major und Typanosoma brucei brucei und an Makrophagen durchgef{\"u}hrt. Die synthetisierten Verbindungen wurden in sechs Strukturklassen eingeteilt. Strukturklasse 1 enth{\"a}lt Pyridin-, Piperidin-, Pyrrolidin- und Pyridylessigs{\"a}ure-Derivate ohne Seitenkette in α-Position. Diese bestehen aus einem peptidischen Carbons{\"a}ure-Fragment mit N-Heterozyklus. Die Strukturklasse 2 bilden Pyridylessigs{\"a}ure-Derivate mit einer zus{\"a}tzlichen aliphatischen Seitenkette in α-Position zur Carboxylfunktion. Die Seitenkette sollte durch Adressierung der S1'- bzw. S2'-Bindetasche der SARS-CoV-Mpro die Affinit{\"a}t zum Enzym erh{\"o}hen. In den Strukturklassen 3 bis 6 bilden Thiazolamide das bestimmende Strukturelement. In der Strukturklasse 3 kamen dabei unterschiedlich substituierte aromatische Carbons{\"a}uren zum Einsatz, die mit einer Reihe 4,5-substituierter Thiazolamine verkn{\"u}pft wurden. In den {\"u}brigen Stoffklassen, in denen ausschließlich 5-Acetyl-4-methylthiazolamin als Amin-Fragment diente, wurde der Einfluss von S{\"a}ure-Bausteinen ohne Michael-System (Strukturklasse 4) bzw. mit Michael-System (Strukturklasse 5), sowie die Einf{\"u}hrung einer Seitenkette am Benzolring oder am Michael-System (Strukturklasse 6) untersucht. Bei den durchgef{\"u}hrten Enzymassays an der SARS-CoV-Mpro zeigten die synthetisierten Verbindungen insgesamt nur eine geringe Hemmung der Protease (<30 \%, 20 µM). Daher lassen sich aus den erhaltenen Ergebnissen keine Struktur-Wirkungsbeziehungen ableiten. Dennoch sind in den Ergebnissen Trends erkennbar. Alle aktiven Verbindungen (Hemmung >10 \% bei 20 μM) der Pyridin-, Pyrrolidin-, Piperidin- und Pyridylessigs{\"a}ure-Derivate enthielten als Strukturmerkmal gr{\"o}ßere Seitenketten wie n-Pentyl, Cyclopropylmethyl und Crotyl (Strukturklasse 2). Bei den Thiazolamiden der Strukturklassen 3-6 f{\"u}hrte die Einf{\"u}hrung eines Michael-Systems in der Strukturklasse 5 zu etwas aktiveren Verbindungen. Den gr{\"o}ßten Einfluss auf die Aktivit{\"a}t zeigte jedoch die Einf{\"u}hrung einer Seitenkette in α-Postion zur Carboxylgruppe (Strukturklasse 6). In den Strukturklassen 3 und 4 erwiesen sich nur sehr wenige Verbindungen als aktiv.},
  subject      = {Coronaviren},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Heydt2011,
  author    = {Heydt, Silke},
  title     = {Synthese von Nanopartikeln und der Einfluss ihrer Prim{\"a}rpartikelgr{\"o}ße auf die Fließregulierung von idealen und nicht-idealen Sch{\"u}ttg{\"u}tern},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-67489},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2011},
  abstract  = {Die Fließf{\"a}higkeit eines pharmazeutischen Sch{\"u}ttguts spielt insbesondere bei der Herstellung von volumendosierten Arzneiformen, wie beispielsweise Tabletten, eine große Rolle. H{\"a}ufig kommen deshalb sogenannte Fließregulierungsmittel zum Einsatz, um eine ausreichende Fließf{\"a}higkeit zu gew{\"a}hrleisten. Der Prozess der Fließregulierung kann mit einer Abnahme der van der Waals Kr{\"a}fte zwischen den einzelnen Sch{\"u}ttgutpartikeln beschrieben werden. Diese Reduktion der Haftkraft beruht auf der Anlagerung von Adsorbaten des Fließregulierungsmittels an die Oberfl{\"a}che der Tr{\"a}gerpartikel. Im Rahmen der Arbeit sollten sowohl die Einflussfaktoren des Sch{\"u}ttguts als auch die des Fließregulierungsmittels auf den Prozess der Fließregulierung gepr{\"u}ft werden. Es wurde gezeigt, dass die Morphologie eines Sch{\"u}ttguts großen Einfluss auf den Prozess der Fließregulierung besitzt. Je glatter die Oberfl{\"a}che eines Sch{\"u}ttguts ist, desto weniger Fließregulierungsmittel wird ungenutzt eingelagert. Es steht demzufolge mehr Fließregulierungsmittel als Abstandshalter zwischen den einzelnen Sch{\"u}ttgutpartikeln zur Verf{\"u}gung, was wiederum zu einer Reduktion der van der Waals Kr{\"a}fte und somit zur Fließverbesserung f{\"u}hrt. Ein weiterer Schwerpunkt lag auf der Beurteilung des Einflusses der Prim{\"a}rpartikelgr{\"o}ße eines Fließregulierungsmittels auf seine fließregulierende Potenz. Hierzu wurden Kiesels{\"a}urenanopartikel synthetisiert, die sich lediglich in ihren Prim{\"a}rpartikelgr{\"o}ßen unterscheiden. Mit Hilfe des Sol-Gel-Prozesses innerhalb einer Mikroemulsion wurden prozesssicher diskrete, sph{\"a}rische und einheitliche Kiesels{\"a}urenanopartikel in einem Gr{\"o}ßenbereich von 8 nm bis 100 nm erhalten. Um den Einfluss der Prim{\"a}rpartikelgr{\"o}ße zu pr{\"u}fen, wurden die Sch{\"u}ttg{\"u}ter Maisst{\"a}rke und Lactose mit den synthetisierten Kiesels{\"a}uren versetzt und in einem Turbula-Mischer gemischt. Die Beurteilung der Potenz der Fließregulierungsmittel in Kombination mit dem jeweiligen Sch{\"u}ttgut erfolgte mittels Messungen am Zugspannungstester. F{\"u}r beide Sch{\"u}ttg{\"u}ter wurde eine eindeutige Korrelation zwischen der Prim{\"a}rpartikelgr{\"o}ße und der Potenz des Fließregulierungsmittels festgestellt, wobei je nach Sch{\"u}ttgutmorphologie unterschiedliche Ergebnisse f{\"u}r die optimale Prim{\"a}rpartikelgr{\"o}ße des Fließregulierungsmittels erhalten wurden. Die Auswahl eines Fließregulierungsmittels sollte demnach unter Beachtung seiner Prim{\"a}rpartikelgr{\"o}ße in Anpassung an die Sch{\"u}ttgutbeschaffenheit erfolgen. Somit kann der Fließregulierungsprozess zuk{\"u}nftig systematischer gestaltet werden.},
  subject      = {Nanopartikel},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Schmitz2008,
  author    = {Schmitz, Jens},
  title     = {Synthese von Liganden muscarinerger Rezeptoren - Allostere Modulatoren, bivalente Agonisten und Antagonisten},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-28390},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2008},
  abstract  = {Die vorliegende Arbeit befasst sich mit der Synthese von Liganden muscarinerger Rezeptoren, die zur Superfamilie der G-Protein-gekoppelten Rezeptoren geh{\"o}ren. Die f{\"u}nf Muscarinrezeptor-Subtypen weisen im Bereich der orthosteren Bindungsstelle, an die u. a. der endogene Ligand Acetylcholin bindet, einen hohen Konservierungsgrad der Aminos{\"a}uresequenz auf. Alle Muscarinrezeptoren weisen neben der orthosteren Bindungsstelle auch eine oder mehrere allostere Bindungsstellen auf. Da diese sich im weniger konservierten extrazellul{\"a}ren Bereich des Rezeptors befinden, ist es m{\"o}glich subtypspezifische Liganden zu entwickeln. Allostere Modulatoren binden an diese topographisch andere Stelle des Rezeptors und sind in der Lage, gezielt die Bindung eines orthosteren Agonisten oder Antagonisten zu modulieren. Dies bedeutet, dass sie die Assoziation und die Dissoziation orthosterer Agonisten und Antagonisten beeinflussen k{\"o}nnen. Die Gleichgewichtsbindung des Orthosters kann erh{\"o}ht (d. h. positive Kooperativit{\"a}t), erniedrigt (d. h. negative Kooperativit{\"a}t) bzw. nicht beeinflusst (d. h. neutrale Kooperativit{\"a}t) werden. Das Ziel der Arbeit bestand zun{\"a}chst darin, die Synthese allosterer Modulatoren des M2-Rezeptors vom Bis(ammonium)alkan-Typ, wie W84 und Naphmethonium, zu optimieren. Da die Synthesen dieser bisquart{\"a}ren Verbindungen zeitaufw{\"a}ndig sind, wurden die Synthesen durch Einsatz einer Synthesemikrowelle optimiert, um neue Bis(ammonium)alkan-Verbindungen effizienter synthetisieren zu k{\"o}nnen. Der Vergleich beider Synthesemethoden (konventionell bzw. Mikrowellen-unterst{\"u}tzt) zeigt sehr deutlich, dass die Reaktionszeiten durch Einsatz einer Synthesemikrowelle drastisch verk{\"u}rzt werden konnten, insbesondere bei Verbindungen, die sehr lange Reaktionszeiten beanspruchen. Zus{\"a}tzlich konnten die Ausbeuten aller synthetisierten Verbindungen durch Mikrowellen-unterst{\"u}tzte Synthese z. T. deutlich gesteigert werden. Im Verlauf der Arbeit wurden unsymmetrisch und symmetrisch nitrosubstituierte Bisnaphthalimide hergestellt. Durch Mikrowellen-unterst{\"u}tzte Hydrierung unter Palladium/Kohle-Katalyse wurden anschließend die analogen aminosubstituierten Derivate erhalten. Ein weiteres Ziel der Arbeit bestand darin, ein Naphmethonium-Derivat herzustellen, das {\"u}ber einen Spacer mit einem geeigneten Fluoreszenzfarbstoff gekoppelt werden kann. Ein Farbstoff-markierter allosterer Modulator k{\"o}nnte als ein wichtiges pharmakologisches Werkzeug zur direkten Charakterisierung allosterer Interaktionen und zur Verfolgung des „Rezeptor-Traffickings" mittels Fluoreszenzkorrelations-spektroskopie genutzt werden. Als Spacer diente eine Alkylkette mit endst{\"a}ndiger prim{\"a}rer Aminofunktion, die mit Alexa-Fluor 532 gekoppelt werden sollte. Zur Einf{\"u}hrung des Spacers wurden verschiedene Strategien verfolgt. Schließlich konnte Verbindung 3h {\"u}ber eine Chlorzwischenstufe hergestellt werden, {\"u}ber deren freie prim{\"a}re Aminogruppe der Fluoreszenzfarbstoff in weiteren Arbeiten gekoppelt werden kann. Ein weiteres Ziel der Arbeit war die Syntheseoptimierung des hochpotenten unselektiven Agonisten Iperoxo, das eine f{\"u}r akademische Zwecke wichtige Substanz in der pharmakologischen Testung und ein wichtiges Zwischenprodukt in der Synthese bivalenter Agonist/Alloster-Hybridverbindungen ist. Die Ausbeuten aller Stufen konnten erh{\"o}ht und die Gesamtausbeute signifikant von 13\% auf 22\% gesteigert werden. Außerdem wurden neue Agonisten hergestellt, die sich im Heterozyklus unterscheiden. Ein weiteres Ziel der Arbeit war die Synthese bivalenter Hybridverbindungen nach dem Nachrichten-Adressen-Modell von Schwyzer. Zum einen sollten Agonist/Alloster-Hybridverbindungen synthetisiert werden, wobei die in der Literatur beschriebene Hybridverbindung Hybrid 1 (W84 und Iperoxo) als Leitstruktur diente. So wurde im ersten Schritt eine auf der allosteren Seite verk{\"u}rzte Substanz ohne Phthalimidopropyl-Rest hergestellt (Hexamethonium und Iperoxo). Danach wurden verschiedene Funktionalit{\"a}ten an der lateralen quart{\"a}ren Ammoniumfunktion eingef{\"u}hrt. Daneben wurden erstmals Antagonist/Alloster-Hybridverbindungen hergestellt, die aus einem M2-selektiven allosteren Modulator (W84, Naphmethonium bzw. Hexamethonium) und einem subtypunspezifischen Antagonisten (Atropin bzw. Scopolamin) bestehen. Im ersten Schritt wurde der allostere Molek{\"u}lteil nach der optimierten Mikrowellen-unterst{\"u}tzten Synthese hergestellt. Die erhaltenen Zwischenstufen 2 wurden im Anschluss mit Atropin und Scopolamin in Acetonitril umgesetzt und die Antagonist/Alloster-Hybridverbindungen 34 und 35 erhalten. Die pharmakologische Testung der synthetisierten Verbindungen erfolgte durch Radioligandbindungsstudien an Herzventrikelgewebe des Hausschweins. Der allostere Effekt der Testsubstanzen wurde indirekt {\"u}ber die Verz{\"o}gerung der Dissoziation des radioaktiv markierten orthosteren Antagonisten [3H]N-Methylscopolamin.},
  subject      = {Chemische Synthese},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Kraus2006,
  author    = {Kraus, Michael},
  title     = {Synthese von 14C-markierten Anthocyanidinen und Studien zur intestinalen Verf{\"u}gbarkeit von Anthocyanen aus Heidelbeeren (Vaccinium myrtillus L.)},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-21026},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2006},
  abstract  = {Der Ern{\"a}hrung wird eine wichtige Rolle bei der Entstehung von entz{\"u}ndlichen und b{\"o}sartigen Erkrankungen des Darmtraktes zugesprochen. So ist bekannt, dass fettreiche Ern{\"a}hrung mit hohem Fleischverzehr das Auftreten derartiger Krankheiten beg{\"u}nstigt. Auf der anderen Seite weiß man, dass sekund{\"a}re Pflanzeninhaltsstoffe wie Polyphenole und Flavonoide sowohl in vitro als auch im Tierversuch chemopr{\"a}ventive Effekte zeigen. Besondere Bedeutung scheint den Anthocyanen zuzukommen. Dabei ist bislang ungekl{\"a}rt, wie hoch der Anteil an Anthocyanen nach dem Verzehr von z. B. Fr{\"u}chten ist, der in den Dickdarm gelangt. Es war ein Ziel der vorliegenden Arbeit, diese Fragestellung an Hand eines einschl{\"a}gigen Beispiels, d.h. der Anthocyane aus Heidelbeeren (Vaccinum mytillus L.), zu beantworten. Wir f{\"u}hrten hierzu eine Interventionsstudie mit Ileostomie-Probanden durch. Nach polyphenolfreier Ern{\"a}hrung {\"u}ber 24 Stunden verzehrten f{\"u}nf Probanden je 300 g Wildheidelbeeren. Der Ileostoma-Ausfluss wurde danach in zeitlichen Abst{\"a}nden gesammelt, sofort tiefgefroren und nach extraktiver Probenaufarbeitung mittels HPLC-DAD und HPLC-ESIpos-MS/MS untersucht. Quantitative Bestimmungen erfolgten via HPLC-DAD, wobei die jeweilige Kalibrierung mit eigens aus Heidelbeeren isolierten authentischen Anthocyanreferenzen durchgef{\"u}hrt wurde. Durchschnittlich sind 46 \% der aufgenommen Anthocyanmenge im Ileostoma-Ausfluss wieder gefunden worden. Der ausgeschiedene Anteil war abh{\"a}ngig von der Struktur des Aglycons und des jeweiligen Zuckerrestes. Malvidin-3-O-arabinosid (Mv-3-O-ara) (42) wurde zu 85.1\% der aufgenommenen Menge im D{\"u}nndarmausfluss detektiert, Cyanidin-3-O-glucosid (Cy-3-O-glc) (6) hingegen nur zu 28.3\%. Das Maximum der Ausscheidung lag zwischen zwei und vier Stunden. Insgesamt war erkennbar, dass Glucoside am st{\"a}rksten metabolisiert oder aufgenommen wurden. Stabiler waren die Galactoside; Arabinoside [ausgenommen Delphinidin-3-O-arabinosid (12)] zeigten die gr{\"o}ßte Stabilit{\"a}t. Diese Tendenz wurde in Modellversuchen, bei denen verschiedene Anthocyane mit polyphenolfreiem D{\"u}nndarmausfluss inkubiert wurden, best{\"a}tigt. Stabilit{\"a}tsuntersuchungen der freien Aglycone ergaben Abh{\"a}ngigkeiten vom Substitutionsmuster der Anthocyanidine am B-Ring; methoxylierte Strukturen erwiesen sich weitaus stabiler als hydroxylierte. Zusammenfassend ist erstmals festzustellen, dass ein beachtlicher Teil der applizierten Anthocyane unter physiologischen Umst{\"a}nden in den Dickdarm gelangt und dort zur Pr{\"a}vention von Darmerkrankungen beitragen k{\"o}nnte. Da aber auf Grund der gewonnenen Ergebnisse auch ein beachtlicher Teil der Anthocyane nicht wieder gefunden wurde und aus der Literatur bekannt ist, dass sich nur sehr geringe Mengen im Urin nachweisen lassen, stellt sich die Frage {\"u}ber den Verbleib dieser Anthocyananteile. Eine Strategie, dieses Problem experimentell anzugehen, beruht in der Anwendung markierter Substrate, z. B. 14C-markierter Anthocyanidine. Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wurden demzufolge [4-14C]-Pelargonidinchlorid (35) und [4-14C]-Delphinidin-chlorid (36) (auf Grundlage entsprechender nicht markierter Versuche) synthetisiert. Beide Synthesen gingen von 1,3,5-Trihydroxybenzol (37) aus. In einer Vilsmeyer-Reaktion wurde mittels [Formyl-14C]-dimethylformamid markierter 2,4,6-Trihydroxy-benzaldehyd (38) gewonnen. Nach Benzoylierung erhielt man den f{\"u}r die weiteren Schritte ben{\"o}tigten, radioaktiv markierten Baustein 2-Benzoyl-4,6-dihydroxybenzalde-hyd (39). [4-14C]-Pelargonidinchlorid (35) erhielt man durch Kondensation von [Formyl-14C]-2-benzoyl-4,6-dihydroxybenzaldehyd (39) mit \&\#969;,4-Diacetoxyacetophenon (17), welches ausgehend von Methoxybenzol (22) in einer dreistufigen Synthese gewonnen wurde. [4-14C]-Delphinidinchlorid (36) wurde durch Kondensation von 2-Benzoyl-4,6-dihydroxybenzaldehyd (39) mit \&\#969;,3,4,5-Tetraacetoxyacetophenon (20) erhalten. Die Synthese des Intermediates (20) erfolgte ausgehend von 3,4,5-Trihydroxybenzoes{\"a}ure (30) via 3,4,5-Triacetoxybenzoes{\"a}ure (31), deren Acylchlorid (32), anschließender Umsetzung zum Diazoketon (33) und Gewinnung von \&\#969;,3,4,5-Tetraacetoxyacetophenon (20), aus dem [4-14C]-Delphinidinchlorid in zwei Schritten zug{\"a}nglich war. Mit der damit erstmals gew{\"a}hrleisteten Bereitstellung 14C-markierter Anthocyanidine ist der Weg f{\"u}r zuk{\"u}nftige Tierversuche zur Ermittlung der Verteilung von Anthocyanidinen im K{\"o}rper geebnet.},
  subject      = {Blaubeere},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Schulz2006,
  author    = {Schulz, Franziska},
  title     = {Synthese und Testung von Aziridin-2-carboxylaten als Cystein-Protease-Inhibitoren},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-19891},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2006},
  abstract  = {Das Ziel der vorliegenden Arbeit war es, eine neue Struktur abgeleitet von den potenten Aziridin-2,3-dicarboxylaten zu synthetisieren und diese dann an verschiedenen humanen und parasit{\"a}ren Cystein-Proteasen zu testen. Daf{\"u}r wurde als Baustein die Aziridin-2-carbons{\"a}ure gew{\"a}hlt, die an C3-Position unsubstituiert ist und an C2-Position eine Carboxyl-Funktion tr{\"a}gt. Außerdem sollte der Ringstickstoff im Gegensatz zu den bisher bekannten N-acylierten Aziridin-2,3-dicarboxylaten basische Eigenschaften besitzten. Die Struktur der synthetisierten Azridin-2-carboxylate ist daher wie folgt gew{\"a}hlt worden: Die durch Cromwell-Synthese erhaltenen Verbindungen wurden als Racemate oder als Diastereomerengemische erhalten. Dabei wurden die Diastereomeren-Verh{\"a}ltnisse der einzelnen Verbindungen {\"u}ber die Integrale in den 1H-NMR-Spektren bestimmt. Die an Position R3 mit einer Aminos{\"a}ure substituierten Aziridin-2-carboxylate wurden durch eine Modifikation der Cromwell-Synthese erhalten. Es wurden insgesamt 27 Azridin-2-carboxylate synthetisiert, die dann an verschiedenen Proteasen getestet wurden. Zu den getesteten Cystein-Proteasen geh{\"o}ren die parasit{\"a}ren Enzyme Falcipain 2, 3 und Rhodesain, die virale SARS-CoV Mpro und die humanen Proteasen Cathepsin B und L. Es wurde jeweils ein Screening der Substanzen an den Proteasen durchgef{\"u}hrt. Bei den wirksamen Verbindungen wurden dann die Ki-, ki-, k2nd- oder IC50-Werte bestimmt. Außerdem wurden die Substanzen auch an der SAP2, einer Aspartat-Protease aus Candida albicans, getestet, an der sie allerdings kaum eine Hemmwirkung zeigten. Bei den nicht-selektiven Inhibitoren stellte sich die Verbindung 9.1a, die auch an Rhodesain eine gute Aktivit{\"a}t besitzt, als ein noch potenterer Inhibitor heraus. Haupts{\"a}chlich zeigten an Rhodesain Verbindungen eine gute Hemmwirkung, die N\&\#949;- oder N\&\#945;-gesch{\"u}tztes Lysin-, Phenylalanin- oder Asparagins{\"a}ureester als Substituenten enthalten. Dabei waren die Verbindungen 9.1a/b, 4.9b und 4.8a/b die potentesten Inhibitoren am Rhodesain und 9.1b, 9.2, 4.4b und 4.8b an Falcipain 2 und 3. An der SARS-CoV Mpro hemmte die Verbindung 9.1b am besten. Es wurde weiterhin die Abh{\"a}ngigkeit der Aktivit{\"a}t der parasit{\"a}ren Cystein-Protease Rhodesain vom pH-Wert bestimmt, indem die Fluoreszenzzunahme durch die hydrolytische Spaltung des Substrates durch das Enzym bei pH-Werten zwischen 2.5 und 8.0 {\"u}ber 30 min vermessen wurde. Dabei zeigte sich, dass das Rhodesain in einem sehr weiten pH-Bereich von 3.0 - 8.0 eine sehr hohe Aktivit{\"a}t aufweist (80 - 100 \%) und erst im relativ sauren Bereich bei pH 2.5 die Aktivit{\"a}t nachl{\"a}sst (~ 60 \%). Außerdem wurde auch die Hemmung von Rhodesain durch 9.1b in Abh{\"a}ngigkeit vom pH-Wert analysiert, wobei die Hemmst{\"a}rke im sauren pH-Bereich durch die Protonierung des Stickstoffes des Aziridinringes sehr stark zunahm. Im Rahmen des SFB630 („Erkennung, Gewinnung und funktionale Analyse von Wirkstoffen gegen Infektionskrankheiten") konnten viele der synthetisierten Verbindungen an verschiedenen Krankheitserregern, wie Trypanosoma brucei brucei, Leishmania major, sowie an sog. Problemkeimen, zu denen die gram-negativen Erreger Pseudomonas aeruginosa und Escheria coli, sowie die gram-positiven Staphylococcus-Arten S. aureus (Linie 325, 8325) und S. epidermidis (Linie RP62) geh{\"o}ren, untersucht werden. Dabei stellten sich die Verbindungen 9.1a/b an Trypanosoma brucei brucei als wirksame Inhibitoren gegen den Erreger heraus. Dies korreliert auch sehr gut mit der hohen Aktivit{\"a}t der beiden Verbindungen gegen Rhodesain (9.1a: Ki: 15.41 µM; 9.1b: Ki: 2.99 µM), wobei die Verbindung 9.1b allerdings an Makrophagen toxisch wirkte (9.1b: IC50: 80 µM). Außerdem war 9.1b auch ein Inhibitor des Wachstumes und der Biofilmbildung von S. aureus. Gegen{\"u}ber Plasmodium falciparum zeigten die Verbindungen 4.9a/b (4.9a: IC50: 0.5 µM; 4.9b: IC50: 2.2 µM) und 9.4 (9.4: IC50: 1.7 µM) die gr{\"o}ßte Aktivit{\"a}t, wobei allerdings diese Verbindungen keine Hemmung an den Falcipainen aufwiesen und somit das Target der Inhibition noch ungekl{\"a}rt ist. Im Rahmen eines Auslandsaufenthaltes in der Arbeitsgruppe von Prof. Dr. Philip Rosenthal, San Francisco, California, wurde außerdem ein Screening verschiedener im Arbeitskreis synthetisierter Substanzklassen an Falcipain 2, 3 und an Plasmodium falciparum durchgef{\"u}hrt. Die dabei getesteten Substanzklassen sind in Abb. 6.1 aufgezeigt. Die Aziridin-2,3-dicarboxylate II-c, I-v und I-j zeigten dabei die beste Aktivit{\"a}t, sowohl an den Falcipainen als auch an dem Parasiten. Unter den Epoxiden und an Position C3 substituierten Aziridin-2-carboxylaten ist die Verbindung IV-2 die einzige, die eine Hemmwirkung aufweist. Unter den anderen getesten Verbindungen zeigten nur die Ethacryns{\"a}ure-Derivate VII-b und VII-f eine antiplasmodiale Aktivit{\"a}t.},
  subject      = {Aziridine},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Pfeuffer2009,
  author    = {Pfeuffer, Thomas},
  title     = {Synthese und Testung von Aza-Peptiden als Cystein- und Aspartat-Protease Inhibitoren sowie Kristallisation und Elektronendichtebestimmung von Aziridin-, Epoxid- und Michael-Akzeptor substituierten Bausteinen},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-47792},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2009},
  abstract  = {Proteasen als Peptid hydrolysierende Enzyme spielen eine essenzielle Rolle im Verlauf verschiedenster Erkrankungen, wie z.B. SARS, Malaria oder Alzheimer. Die irreversible Hemmung dieser Proteasen gilt somit als neues Konzept in der Wirkstoffentwicklung. Dabei ist es von immenser Bedeutung, die Interaktion der beteiligten Proteine zu kennen, um einen geeigneten Wirkstoff zu entwickeln. Ein Ziel dieser Arbeit war es, kleine elektrophile Bausteine wie Aziridine, Epoxide oder Akzetor-substituierte Olefine zu synthetisieren und zu kristallisieren. In Zusammenarbeit mit der Arbeitsgruppe von Prof. Luger (FU Berlin) konnten mittels hochaufl{\"o}sender R{\"o}ntgenstrukturanalyse bei ulta-niedrigen Temperaturen die Elektronendichten von mehreren Protease-Inhibitor-Modell-Verbindungen bestimmt werden. Ein weiteres Ziel dieser Arbeit war ausgehend von bekannten aktiven Aziridinen, Epoxiden oder Michael-Systemen, azapeptidische Analoga darzustellen, welche durch ihre Hydrazid-Verkn{\"u}pfung eine bessere Hydrolysebest{\"a}ndigkeit gegen{\"u}ber enzymatischem Abbau bieten. Alle synthetisierten Verbindungen wurden in fluorimetrischen Enzym-Assays an acht Protesen (Cathepsin B, Cathepsin L, Falcipain 2, Rhodesain, SARS-CoV-Mpro, SARS-COV-plpro, SAP2 and Cathepsin D)getestet und die Hemmkonstanten bestimmt},
  subject      = {Azapeptide},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Kaeppler2004,
  author    = {K{\"a}ppler, Ulrich},
  title     = {Synthese und Testung nichtpeptidischer Cystein-Protease-Inhibitoren - Etacryns{\"a}ure als Leitstruktur},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-12122},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2004},
  abstract  = {Cystein-Proteasen sind in eine Vielzahl physiologischer und pathophysiologischen Prozesse involviert. Auch bei humanpathogenen Parasiten sind sie weit verbreitet und f{\"u}r das {\"U}berleben der Erreger essentiell. Substanzen, die diese Proteasen hemmen, k{\"o}nnten daher bei vielen Indikationen als neue Arzneistoffe eingesetzt werden. In der vorliegenden Arbeit wurden nichtpeptidische Cystein-Proteaseinhibitoren synthetisiert, die als elektrophile Gruppe ein a,b-unges{\"a}ttigtes Keton enthalten, und den Cysteinrest im aktiven Zentrum der Proteasen in einer Michael-Reaktion addieren. Als Leitstruktur diente das Diuretikum Etacryns{\"a}ure, dessen Struktur an verschiedenen Positionen modifiziert wurde. Der Hauptsyntheseweg kann wie folgt beschrieben werden: Die Acylseitenkette gew{\"u}nschter Kettenl{\"a}nge wurde durch Friedel-Crafts-Acylierung in entsprechend substituierte Anisole eingef{\"u}hrt. Diese wurden in einer unmittelbar anschließenden Reaktion zu acylierten Phenolen gespalten, die in einem Folgeschritt mit Bromessigs{\"a}ureethylester zu acylierten Phenoxyessigs{\"a}ureethylestern verethert wurden. In diese wurde in a-Position zum Keton eine Doppelbindung eingef{\"u}hrt. {\"U}ber eine Mannich-Reaktion mit N,N,N',N'-Tetramethyldiaminomethan/Acetanhydrid oder Urotropin/Acetanhydrid erh{\"a}lt man so die acylierten Phenoxyessigs{\"a}ureethylester mit a,b-unges{\"a}ttigter Ketonstruktur. Zur Darstellung der entsprechenden unges{\"a}ttigten S{\"a}uren aus den acylierten Phenoxyessigs{\"a}ureethylestern bedient man sich einer basenkatalysierten Aldokondensation mit Formaldehyd, unter deren Bedingungen der Ethylester zur S{\"a}ure gespalten wird. Kupplung von Etacryns{\"a}ure mit Aminen unter Aktivierung mit DCC/N-Hydroxysuccinimid f{\"u}hrte zu den Etacryns{\"a}ureamiden. Methylierung der acylierten Phenole und anschließende Mannich-Reaktion dient der Darstellung der acylierten Anisole mit a,b-unges{\"a}ttigter Ketonstruktur. Auf diesem Syntheseweg wurden 28 Derivate mit Michael-System synthetisiert. Diese wurden an den Cystein-Proteasen Papain, Cathepsin B (CB), Falcipain (FP) und Rhodesain (RD) getestet. Gegen Serin-Proteasen wurde keine Hemmung festgestellt. Die meisten Inhibitoren zeigten bei CB, FP und RD eine nicht-zeitabh{\"a}ngige Kinetik der Enzyminaktivierung. Nur bei Papain wurde eine zeitabh{\"a}ngige Kinetik beobachtet. Die Substanzen wurden zwar als irreversible Inhibitoren konzipiert, Dialyseversuche beweisen jedoch eine reversible Hemmung. Da eine Vergleichssubstanz ohne aktivierte Doppelbindung unwirksam ist, kann von einer kovalenten Reaktion mit den Cystein-Proteasen ausgegangen werden. Bestimmt wurden die Dissoziationskonstanten Ki der Enzym-Inhibitor-Komplexe EI als Maß f{\"u}r die Affinit{\"a}ten der Inhibitoren zum Enzym und, soforn m{\"o}glich, auch die Alkylierungsgeschwindigkeitskonstanten ki der Reaktion zu modifiziertem Enzym E-I. Eine allgemeine Selektivit{\"a}t f{\"u}r einzelne Enzyme konnte nicht gefunden werden. Die besten Inhibitoren (Ki = 3.2 - 57.5 µM) waren die Etacryns{\"a}ureamide. Die Analyse der Struktur-Wirkungs-Beziehungen ergab, dass wie erwartet das a,b-unges{\"a}ttigte System essentiell f{\"u}r die Wirksamkeit an Cystein-Proteasen ist, ebenso ein aromatischer Ring. Eine l{\"a}ngere Seitenkette an der Doppelbindung, die mindestens einen Ethylrest tr{\"a}gt, sowie zwei benachbarte Halogenatome am aromatischen Ring erwiesen sich als wirkungssteigernd. Ester und Amide zeigten generell bessere Hemmeigenschaften als die freien S{\"a}uren. Methoxy-Gruppen am Aromaten hatten keinen Wirkungsverlust zur Folge, senken aber die L{\"o}slichkeit in w{\"a}ssrigem Medium. Viel versprechend ist auch der [5-Chlor-2-(2-methylenbutyryl)-phenoxy]-essigs{\"a}ureethylester, der das a,b-unges{\"a}ttigte Doppelbindungs-System in ortho-Position zum phenolischen Sauerstoffatom tr{\"a}gt. Innerhalb der Amide sind kurze, volumin{\"o}se Reste wie der tertButylrest von Vorteil, eine gewisse Selektivit{\"a}t wird mit langkettigen Amiden wie dem n-Hexylamid f{\"u}r FP gegen{\"u}ber CB und RD erreicht. Die Verbindungen wurden auf die Wachstumshemmung von grampositiven und gramnegativen Problemkeimen, sowie auf die Hemmung der Biofilmbildung grampositiver Erreger getestet. Bei gramnegativen Keimen wurde das Wachstum nicht gehemmt. Bei den grampositiven Keimen Staphylococcus aureus und S. epidermidis wirkten ebenfalls der Etacryns{\"a}ureethylester und das Hexylamid, Benzylamid, Anilid der Etacryns{\"a}ure am besten (MHK = 5 - 20 µM). Die genannten Verbindungen zeigten auch die st{\"a}rkste Hemmwirkung auf die Biofilmbildung (100 \% bei 20 - 40 µM bis zu 95 \% bei 2.5 - 5 µM an S. aureus). Aufgrund positiver Screeningergebnisse in einem enzymatischen HPLC-Assays an der humanen SARS-Coronavirus Hauptprotease (SARS-CoV Mpro) wurden Docking-Experimente mit Etacryns{\"a}ure-tertbutylamid an der humanen SARS-Coronavirus Hauptprotease (SARS-CoV Mpro) durchgef{\"u}hrt. Die Ergebnisse f{\"u}hrten zur Synthese einer modifizierten Verbindung, die eine geringe Verbesserung der Enzyminhibition im fluorimetrischen Assay zeigte.},
  subject      = {Cysteinproteasen},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Schad2013,
  author    = {Schad, Caroline},
  title     = {Synthese und Testung neuartiger peptidomimetischer, selektiver Inhibitoren parasit{\"a}rer Cystein-Proteasen},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-90973},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2013},
  abstract  = {Parasit{\"a}re Protozoen wie Leishmanien, Trypanosomen und Plasmodien weisen eine Vielzahl von Cystein-Proteasen der Papainfalimilie (CAC1) auf, welche als Pathogenit{\"a}ts- und Virulenzfaktoren identifiziert werden konnten. Die aktuell eingesetzten Medikamente zur Behandlung der von diesen Parasiten hervorgerufenen Infektionskrankheiten (Leishmaniose, Afrikanische Schlafkrankheit, Chagas-Krankheit, Malaria) sind aufgrund von Nebenwirkungen, hohen Kosten und sich entwickelnden Resistenzen suboptimal. Die parasit{\"a}ren Cystein-Proteasen stellen daher potentielle Targets zur Entwicklung neuer Therapieans{\"a}tze dar. Das angestrebte Ergebnis der Entwicklung ist es, selektive Inhibitoren der parasit{\"a}ren Proteasen zu entwickeln, w{\"a}hrend die Wirt-Proteasen unbeeinflusst bleiben. Ziel der vorliegenden Arbeit war die Optimierung der literaturbekannten Aziridin-2,3-dicarboxylat-basierten Inhibitoren RV122C (Boc-(S)-Leu-(R)-Pro-(S,S)-Azi(OBn)2) und RV212C (Boc-(R)-Leu-(S)-Pro-(S,S)-Azi(OBn)2) sowie des Michael-Akzeptor-basierten Inhibitors 16a (Boc-(S)-Phg-(S)-vGln(Trt)-OEt) hinsichtlich ihrer selektiven inhibitorischen Aktivit{\"a}t an parasit{\"a}ren Cystein-Proteasen. Bei allen synthetisierten Verbindungen handelt es sich um potenziell irreversible, kovalente und kompetitive Inhibitoren. Der Aziridinring und das Michael-System stellen elektrophile Bausteine dar, die von dem nucleophilen Thiolatrest des aktiven Zentrums einer Cystein-Protease angegriffen werden und in der irreversiblen Alkylierung des aktiven Zentrums resultieren. Die Testung der synthetisierten Verbindungen erfolgte mittels fluorimetrischer und photometrischer Enzymassays. Zur Evaluierung der biologischen Aktivit{\"a}ten wurden ggf. weitere biologische Testungen durchgef{\"u}hrt. Die Leitstrukturen RV122C und RV212C der Aziridinylpeptide wurden als Inhibitoren von Proteasen der Cathepsin-L-Subfamilie identifiziert. Eine zweite Serie von Stereo- und Konstitutionsisomeren von RV122C und RV212C brachte ein Derivat hervor, CS09 (Boc-(S)-Leu-(R)-Pro-(R,R)-Azi(OBn)2), welches selektive Inhibition von parasit{\"a}ren Cystein-Proteasen aufwies, ohne humanes Cathepsin L zu hemmen. Neben leishmanizider Aktivit{\"a}t weisen sowohl RV122C und RV212C als auch CS09 keine Toxizit{\"a}t an den eingesetzten Zelllinien auf. Daher erfolgte die Fokussierung auf Untersuchungen in Leishmania major zur detaillierten Aufkl{\"a}rung zellul{\"a}rer Effekte in vitro und in vivo. Der ausgel{\"o}ste Zelltot wurde als Apoptose-{\"a}hnlich charakterisiert, welcher durch unvollst{\"a}ndige Verdaunung in Lysosom-{\"a}hnlichen Vakuolen hervorgerufen wurde. In-vivo-Untersuchungen im Mausmodell zeigten, dass es das Ziel sein muss, Inhibitoren mit Selektivit{\"a}t insbesondere f{\"u}r die Cathepsin-B-{\"a}hnliche LmajcatB zu entwickeln. Ausgehend von CS09 als neue Leitstuktur wurden verschiedene Variationen zur Strukturoptimierung vorgenommen, um im Anschluss Struktur-Wirkungs-Beziehungen ableiten zu k{\"o}nnen. Die Synthese erfolgte mittels Fragmentkupplung der zuvor stereoselektiv dargestellten Aziridin-Bausteine und der durch Standard-Peptidkupplungsreagenzien erhaltenen Aminos{\"a}ure/Peptidbausteine. Die N-Acylierung wurde mittels des Kupplungsreagenzes PPA optimiert. Schließlich wurden die Verbindungen an den Cystein-Proteasen Cathepsin L, Cathepsin B, Cathepsin K, Cathepsin S, LmCPB2.8, LmajcatB, Rhodesain, Cruzain und Falcipain-2 auf ihre inhibitorische Aktivit{\"a}t getestet. Weiterhin wurden die Verbindungen im Rahmen der interdisziplin{\"a}ren Zusammenarbeit innerhalb des Sonderforschungsbereichs 630 auf ihre antiparasit{\"a}re Aktivit{\"a}t an Leishmanien, Trypanosomen und Plasmodien sowie auf ihre Cytotoxizit{\"a}t an der Makrophagenzelllinie J774.1 getestet. Vertreter dieser Serie erwiesen sich, ebenso wie CS09, als selektive Inhibitoren parasit{\"a}rer, Cathepsin-L-{\"a}hnlicher Proteasen (LmCPB2.8, Rhodesain, Cruzain) und der Cathepsin-B-{\"a}hnlichen Protease (LmajcatB). Sehr gute Hemmung der Cathepsin-L-{\"a}hnlichen Protease LmCPB2.8 riefen Stereo- und Konstitutionsisomere von CS09 hervor, als auch Derivate, bei denen der Leucinrest gegen andere lipophile Reste mit {\"a}hnlichem oder gr{\"o}ßerem sterischen Anspruch substituiert ist. Die beste Inhibition des Cathepsin-B-{\"a}hnlichen Enzyms erfolgte durch Konstitutionsisomere von CS09 und durch Aziridinylpeptide, deren Prolinrest gegen einen Ornithin- oder einen Argininrest ersetzt wurde. Besonders hervor sticht CS25 (Boc-(S)-Ile-(R)-Pro-(R,R)-Azi(OBn)2), sich auszeichnend durch selektive Inhibition der LmajcatB (neben Cathepsin S) bei sehr guter leishmanizider Aktivit{\"a}t. Auch zeigen einige Vertreter selektive Hemmung von Rhodesain und/oder Cruzain. Mithilfe eines synthetisierten Aziridinylpeptids, welches bromierte Benzylesterreste tr{\"a}gt und sehr gute Hemmeigenschaften an parasit{\"a}ren Cystein-Proteasen aufweist (CS38), sollte die Kristallisation mit Rhodesain erfolgen, um die erste R{\"o}ntgenstruktur eines Enzym-Aziridin-Inhibitor-Komplexes zu erhalten. Dieses Ziel konnte jedoch nicht realisiert werden. Aufgrund fehlender R{\"o}ntgenstrukturen von Enzym-Inhibitor-Komplexen ist die Bindung der synthetisierten Inhibitoren noch immer spekulativ. Dockingstudien an Cruzain schlagen verschiedene Bindemodi vor, bei denen zwei von drei lipophilen Resten die hydrophoben S2- und S1´-Bindungstaschen adressieren. Die Mehrzahl der Aziridin-basierten Verbindungen konnte als leishmanizide und/oder trypanozide Verbindungen identifiziert werden. Mithilfe eines Biotin-markierten Derivats von RV122C (CS39) konnte durch active-site labeling nachgewiesen werden, dass Cystein-Proteasen von L.-major-Promastigoten die Targets des Inhibitors sind. Active-site-labeling und Untersuchungen durch Fluoreszenzaktivit{\"a}tsassays mit L.-major-Promastigotenlysaten machten deutlich, dass bei Einsatz von RV122C und RV212C Cathepsin-B-{\"a}hnliche Proteasen beeinflusst werden. CS09 wies einen anderen Wirkmechanismus - {\"a}hnlich dem von E-64 - auf, wie Fluoreszenzaktivit{\"a}tsassays zeigten. Hinsichtlich der Aufkl{\"a}rung dieser zellul{\"a}ren Effekte und zur Identifizierung weiterer m{\"o}glicher Targets wurde ein Fluoreszenzfarbstoff-markierter Aziridin-Inhibitor (CS40) dargestellt. CS40 wies hervorragende Hemmeigenschaften an den isolierten Enzymen auf, war jedoch f{\"u}r In-vitro-Untersuchungen ungeeignet, da weder leishmanizide noch trypanozide Aktivit{\"a}t vorlagen. Durch antiplasmodiale Wirkung ist CS40 lediglich zu In-vitro-Studien an Plasmodien einsetzbar. F{\"u}r In-vitro-Studien wurde zur Aufkl{\"a}rung des Wirkmechanismus der Aziridin-2,3-dicarboxylat-basierten Inhibitoren der literaturbekannte, f{\"u}r Cathepsin-L-{\"a}hnliche Enzyme selektive, Epoxid-basierte Standardinhibitor CLIK-148 als Vergleichssubstanz dargestellt. Zum Beweis der Inaktivit{\"a}t des Diastereomers von CLIK-148 mit (R,R)-konfiguriertem Epoxidring wurde zudem das Derivat CS41 synthetisiert. Die Synthese hierzu erfolgte zun{\"a}chst {\"u}ber die stereoselektive Darstellung der trans-konfigurierten Diethyloxiran-2,3-dicarboxylate, die nach Verseifung der Ethylesterfunktionen mittels Peptidkupplungsreagezien mit den entsprechenden Aminen gekuppelt wurden. Zur Ableitung der Struktur-Wirkungs-Beziehung von Michael-Akzeptor-basierten Verbindungen wurde die Leitstruktur 16a durch Variation der Konfigurationen sowie durch Substitution der Trityl-Schutzgruppe der Glutaminseitenkette durch sterisch weniger anspruchsvolle Schutzgruppen ver{\"a}ndert. Die Synthese erfolgte ausgehend von der Darstellung des entsprechenden Dipeptids mit Methylesterschutzgruppen. Ausgehend davon wurden die Methylesterreste entweder mit DIBAL zum entsprechenden Aldehyd reduziert oder aus Gr{\"u}nden der Praktikabilit{\"a}t zum entsprechenden Alkohol reduziert, um anschließend in einer Swern-Oxidation den Aldehyd zu liefern. Die Aldehyde wurden im finalen Schritt in einer Masamune-Reaktion mit Triethylphosphonoacetat zu den vinylogen Dipeptidestern umgesetzt. Die Stereoisomere CS42 und CS43 mit Tritylresten an der Glutaminseitenkette sind unspezifische, starke Inhibitoren humaner und parasit{\"a}rer Enzyme. In vitro zeigten sie starke Hemmung des Parasiten-Wachstums als auch Cytotoxizit{\"a}t an Makrophagen. Die Verbindungen ohne Tritylrest (CS44, CS45) erwiesen sich weder als Proteaseinhibitoren, noch in vitro als wirksam. Ferner wurden mit den synthetisierten Verbindungen in interdisziplin{\"a}ren Kooperationen weitere biologische Testungen durchgef{\"u}hrt. In Selektivit{\"a}tsstudien an den Aspartat-Proteasen Plasmepsin II und IV erwiesen sich die getesteten trans-konfigurierten Aziridin-basierten Inhibitoren als inaktiv, w{\"a}hrend die Leitstruktur der Michael-Akzeptor-basierten Inhibitoren 16a sowie deren Distereomer CS42 (= 16b) als Inhibitoren von Plasmepsin IV identifiziert werden konnten. Weder in Testungen an Plasmodium berghei infizierten humanen Hepatomzellen in Leberstadien, noch im Blut-Hirn-Schrankenmodell einer Trypanosoma-brucei-gambiense-Infektion sowie im In-vitro-Screening an Trichomonas vaginalis zeigten die jeweils getesteten Verbindungen Aktivit{\"a}t. Allein die Aziridin-2,3-dicarboxylat-basierten Cystein-Protease-Inhibitoren wiesen Wirksamkeit bez{\"u}glich des Wachstums von Schistosoma mansoni auf. In einem visuellen Ph{\"a}notyp-Screening inhibierte eine Vielzahl der getesteten Verbidungen das Wachstum der jungen Form (Schistosomula), im zweiten Schritts des In-vitro-Screenings zeigte sich jedoch keine Verbindung aktiv an der adulten Form (Schistosomen) des Parasiten.},
  subject      = {Proteaseinhibitor},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Degel2006,
  author    = {Degel, Bj{\"o}rn},
  title     = {Synthese und Testung elektrophiler Verbindungen als Inhibitoren der sekretorischen Aspartat-Proteasen (SAPs) von Candida albicans},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-18339},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2006},
  abstract  = {In den letzten Jahren haben Pilzinfektionen zugenommen und bakterielle Infektionen nahezu {\"u}berholt, wof{\"u}r vor allem der massive Einsatz von Medikamenten sowie operative Eingriffe verantwortlich sind. Einer der gef{\"a}hrlichsten Ausl{\"o}ser schwerer Pilzinfektionen, die innere Organe sch{\"a}digen und sehr schwer zu behandeln sind, ohne dabei den Wirtsorganismus zu sch{\"a}digen, ist der opportunistische Hefepilz Candida albicans. Da aufgrund der immer gr{\"o}ßer werdenden Zahl von Resistenzen von Candida albicans nur ein relativ kleines Repertoire f{\"u}r die Therapie zur Verf{\"u}gung steht, war das Ziel der vorliegenden Arbeit die Synthese einer Reihe peptidischer Inhibitoren mit elektrophilen Bausteinen als potentielle irreversible Inhibitoren der sekretorischen Aspartat-Proteasen (SAPs) des Hefepilzes Candida albicans und deren Testung an dem am st{\"a}rksten exprimierten SAP-Isoenzym SAP2 sowie anderen Proteasen. Dabei sollte gekl{\"a}rt werden, ob neben der HIV-1-Protease auch andere Aspartat-Proteasen durch cis-konfigurierte Epoxide irreversibel hemmbar sind, ob andere elektrophile Ringe sowie elektronenarme Michael-Systeme in der Lage sind, als irreversible Aspartat-Protease-Inhibitoren zu fungieren, und ob die Z-Konfiguration der Olefine f{\"u}r die Hemmung von Aspartat-Proteasen ebenso wichtig ist wie die cis-Konfiguration bei Epoxiden. Die Aziridin-2-carboxylat-Bausteine wurden als Racemate {\"u}ber Cromwell-Synthese gewonnen und die Aziridin-2,3-dicarboxylat-Bausteine stereoselektiv aus Tartraten dargestellt. Die Oxiran-2-carboxylat-Bausteine wurden enantioselektiv ausgehend von Threonin bzw. als Racemate {\"u}ber Darzens-Glycidester-Synthese dargestellt. Die Synthese der Oxiran-2,3-dicarboxylat-Bausteine gelang mittels tertButylhydroperoxid / BuLi aus den Maleaten. Die Z-Olefinbausteine wurden durch Kupplung von Alkoholen bzw. AS an Maleins{\"a}ureanhydrid erhalten oder {\"u}ber Wittig- bzw. Horner-Wadsworth-Emmons-Reaktion dargestellt. Die Kupplung von AS bzw. Peptiden an die elektrophilen Bausteine erfolgte mit g{\"a}ngigen AS- / Peptidkupplungsmethoden. Die als irreversible Inhibitoren der SAP2 konzipierten Verbindungen wurden in einem neu entwickelten fluorimetrischen FRET-Assay auf ihre SAP2-Hemmung getestet. Dazu wurde ein Verd{\"u}nnungsassay nach Kitz und Wilson durchgef{\"u}hrt und die zunehmende Fluoreszenz durch das Spaltprodukt der enzymatischen Hydrolyse des Substrats bei 540 nm detektiert (Anregung 355 nm). Als Substrat diente das Undecapeptid Dabcyl-Arg-Lys-Pro-Ala-Leu-Phe / Phe-Arg-Leu-Glu(EDANS)-ArgOH (/ markiert die Spaltstelle). Von den Inhibitoren wurden IC50-, k2nd- und, falls m{\"o}glich, ki- und Ki-Werte ermittelt. Von den 41 an der SAP2 getesteten AS- / Peptid-verkn{\"u}pften Verbindungen stellen die beiden Aziridine A-07 und A-08 mit k2nd-Werten im mittleren f{\"u}nfstelligen Bereich [M-1min-1] die besten Inhibitoren dar. Bis auf zwei Verbindungen zeigen alle aktiven Verbindungen an der SAP2 sinkende IC50-Werte bei l{\"a}ngerer Inkubationszeit und somit eine zeitabh{\"a}ngige und irreversible Hemmung. Zur Untersuchung der Selektivit{\"a}t wurden die Verbindungen mittels kontinuierlicher Assays an den Cystein-Proteasen Cathepsin B (human), Cathepsin L (Paramecium tetraurelia) und Rhodesain (Trypanosoma brucei rhodesiense) getestet. Als Substrat wurde dabei Cbz-Phe-Arg-AMC verwendet. Erfreulicherweise waren bis auf das E-konfigurierte Olefin E-Ol-04 alle Verbindungen an den Cystein-Proteasen inaktiv. Die Ergebnisse zeigen, dass neben den HIV-Proteasen auch die sekretorische Aspartat-Protease SAP2 durch cis-konfigurierte Epoxide irreversibel hemmbar ist. Desweiteren zeigt sich, dass mit Aziridinen auch andere elektrophile Ringe als irreversible Aspartat-Protease-Inhibitoren fungieren k{\"o}nnen. An der SAP2 zeigen sich die Aziridine sogar aktiver. Auch elektronenarme Michael-Systeme sind in der Lage Aspartat-Proteasen zu hemmen, auch wenn ihre Hemmung deutlich schw{\"a}cher ist als die der Aziridine. Die Ergebnisse zeigen jedoch, dass nicht, wie angenommen, die Z-Konfiguration der Olefine entscheidend ist, sondern dass E-Olefine sogar bessere Hemmungen aufweisen. In Kooperation mit der Arbeitsgruppe von Prof. Dr. Joachim Morschh{\"a}user und Dr. Peter Staib vom Institut f{\"u}r Molekulare Infektionsbiologie der Universit{\"a}t W{\"u}rzburg, konnte gezeigt werden, dass die Aziridine A-07 und A-08 neben dem isolierten Enzym auch die SAP2-Produktion in Candida albicans-Zellkulturen hemmen ohne auf die Pilzzellen toxisch zu wirken. Neben der Hemmung der SAP2 wirken die Aziridine A-07 und A-08 auch antiplasmodial. Bei Testungen am Malaria-Erreger Plasmodium falciparum zeigten beide Aziridine einen IC50-Wert im unteren mikromolaren Bereich. Der Grund der Hemmung des Parasiten ist jedoch noch unklar, da A-07 und A-08 weder an den isolierten Cystein-Proteasen des Malaria-Erregers Falcipain 2 und 3 aktiv sind, noch dessen Aspartat-Protease Plasmepsin II hemmen.},
  subject      = {Candida albicans},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Buechold2009,
  author    = {B{\"u}chold, Christian},
  title     = {Synthese und Testung cis-konfigurierter Aziridine als pseudo-irreversible Inhibitoren der sekretorischen Aspartatproteasen von Candida albicans},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-39358},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2009},
  abstract  = {Candida albicans geh{\"o}rt zu den f{\"u}r den Menschen fakultativ pathogenen Hefepilzen. Der normalerweise harmlose Begleiter der humanen Mikroflora findet sich haupts{\"a}chlich auf Schleimh{\"a}uten der Mundh{\"o}hle und des Magen-Darm-Trakt sowie in der vaginalen Flora. Menschen, deren Immunsystem geschw{\"a}cht ist, sind jedoch besonders anf{\"a}llig f{\"u}r Infektionen, die durch den Pilz hervorgerufen werden k{\"o}nnen. Neben oberfl{\"a}chlichen kann es dabei auch zu lebensbedrohlichen systemischen Infektionen kommen, die nicht selten zum Tod des Patienten f{\"u}hren. Durch ein zunehmendes Auftreten von Resistenzen gegen gebr{\"a}uchliche Pharmaka besteht aktuell ein dringender Bedarf an neuen Wirkstoffen gegen Candida. Die zehn vom Hefepilz exprimierten sekretorischen Aspartatproteasen (SAP1-10), die als wichtige Virulenzfaktoren gelten, stellten sich dabei zunehmend als vielversprechende Targets heraus. Das Ziel dieser Arbeit war die Weiterentwicklung der literaturbekannten cis-konfigurierten 3-Phenylaziridin-2-carboxylate A-07 und A-08 als irreversible Inhibitoren der SAP-Isoenzyme. Die Variation der Substituenten am Aziridinstickstoff f{\"u}r die Adressierung der S3-Tasche im Enzym erfolgte durch Alkyl-, Aryl- und Acylreste. Die Aminos{\"a}ureester wurden in Konfiguration und Art der Seitenkette modifiziert, um eine Verbesserung der Anpassung an die S1'-Tasche zu erm{\"o}glichen. Die cis-3-Phenylaziridin-2-carboxylate wurden durch Cromwell-Synthese als Racemate erhalten. Aminos{\"a}ure- und Peptidkupplungen erfolgten mit g{\"a}ngigen Kupplungsreagenzien (PPA, DPPA). Die stereoselektive Synthese des methylenverbr{\"u}ckten Aziridin-2-carboxylats A-10 erfolgte durch Redoxkondensation nach Mukaiyama. Die synthetisierten Verbindungen wurden in einem fluorimetrischen FRET-Assay auf ihre inhibitorische Wirkung gegen SAP2 getestet. Dabei war das im FRET-Assay bislang an SAP2 verwendete Substrat Dabcyl-Arg-Lys-Pro-Ala-Leu-Phe-Phe-Arg-Leu-Glu(EDANS)-ArgOH auch f{\"u}r Testungen an SAP1, 3 \& 8 sowie Cathepsin D geeignet. Neben den jeweiligen Km-Werten konnten f{\"u}r diese Enzyme auch die zugeh{\"o}rigen kcat-Werte bestimmt werden. Zur Bestimmung der Hemmkonstanten wurde f{\"u}r die aktiven Verbindungen ein Verd{\"u}nnungsassay nach Kitz und Wilson durchgef{\"u}hrt. 20 der 46 Aziridin-2-carboxylate erreichten SAP2 k2nd-Werte von mindestens 7880 M-1min-1. Die mit k2nd-Werten von 60608 bis 118582 M-1min-1 potentesten Verbindungen wurden durch (R)-Aminos{\"a}uresubstitution (A-28, A-31) bzw. durch Cyclohexylmethyl-Verkn{\"u}pfung am Aziridinstickstoff (A-43, A-45) erhalten. F{\"u}r die einzelnen Diastereomere von A-31, A-31a und A-31b, wurde eine signifikant unterschiedliche Hemmwirkung festgestellt. Die Inhibitoren zeigten eine zeitabh{\"a}ngige Hemmung, die nach ca. 30 min Inkubationszeit jedoch wieder schw{\"a}cher wurde. LC-MS- und NMR-Studien lassen einen pseudo-irreversiblen Hemmmechanismus vermuten: Der Inhibitor bindet zun{\"a}chst irreversibel unter Ring{\"o}ffnung des Aziridins an das Enzym. Der entstehende Ester wird danach unter den sauren Assaybedingungen wieder hydrolysiert. Der resultierende Aminoalkohol bindet anschließend als {\"U}bergangszustandsanalogon reversibel an das Enzym. Selektivit{\"a}tsstudien an Cathepsin D zeigten f{\"u}r 36 der 46 Aziridin-2-carboxylate k2nd-Werte von 10350 bis 936544 M-1min-1. Damit sind die Verbindungen an CathD aktiver als an SAP2. Die 1-Cyclohexylmethyl-verkn{\"u}pften Aziridine wiesen auch an CathD die h{\"o}chsten k2nd-Werte auf, wenngleich sich dabei die (R)-Konfiguration der Aminos{\"a}urereste (A-57, A-59) als die aktivere Variante herausstellte. Mit dem (R)-Phe-substituierten 1-tert-Butylaziridin A-58 erreichte der potenteste Vertreter der Reihe bereits einen Ki-Wert im dreistelligen nano-molaren Bereich. Ebenso wurden f{\"u}r die (R)-Aminos{\"a}ure-Analoga von A-07 und A-08 (A-28, A-31) erh{\"o}hte Hemmkonstanten erhalten. Wie SAP2 wird auch CathD durch die (an)getrennten Diastereomere A-31a und A-31b signifikant unterschiedlich stark inhibiert. Mit den (R)-Valin-verkn{\"u}pften Aziridinen A-81, A-82 und A-85 fanden sich aktive verzweigt-Alkyl-substituierte CathD-Inhibitoren.},
  subject      = {Candida albicans},
  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{Juli2012,
  author    = {Juli, Christina},
  title     = {Synthese und Charakterisierung von potenziellen Inhibitoren des „Macrophage infectivity potentiator" (Mip) Proteins von Legionella pneumophila - Ein neuer Ansatz in der Legionellose-Therapie},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-72950},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2012},
  abstract  = {Die vorliegende Arbeit besch{\"a}ftigt sich mit der Synthese und Charakterisierung potenzieller Inhibitoren des Oberfl{\"a}chenproteins Mip von Legionella pneumophila. Der gramnegative Mikroorganismus ist der urs{\"a}chliche Erreger der Legionellose. Die Erkrankung kann in zwei verschiedenen Formen auftreten, dem Pontiac-Fieber, einer Grippe-{\"a}hnlichen Atemwegserkrankung, und der Legion{\"a}rskrankheit, einer schweren Lungenentz{\"u}ndung mit einer Mortalit{\"a}tsrate von bis zu 30 \%. Nat{\"u}rliche und k{\"u}nstlich geschaffene S{\"u}ßwassersysteme bilden den biologischen Lebensraum der Bakterien. Aus dieser Umgebung werden sie {\"u}ber technische Vektoren wie Duschen oder Klimaanlagen durch Inhalation kontaminierter Aerosole auf den Menschen {\"u}bertragen, wo sie alveol{\"a}re Makrophagen besiedeln und eine pulmonale Infektion hervorrufen. Um die Zellen in der Lunge zu erreichen, m{\"u}ssen die Mikroorganismen jedoch zuerst die alveol{\"a}re Barriere, bestehend aus einer Epithelzellschicht und extrazellul{\"a}rer Matrix, {\"u}berwinden. Daf{\"u}r ist das Oberfl{\"a}chenprotein Mip, der Hauptvirulenzfaktor, verantwortlich. Mip ist ein Homodimer, das sich aus einer C- und einer N-Dom{\"a}ne zusammensetzt. W{\"a}hrend der N-Terminus f{\"u}r die Dimerisierung des Proteins verantwortlich ist, weist der C-Terminus die typische Faltung einer Peptidyl-Prolyl-cis/trans-Isomerase (PPIase) auf. Der Vergleich der Aminos{\"a}uresequenz der Mip-C-Dom{\"a}ne mit der Dom{\"a}ne verschiedener humaner PPIasen zeigte eine besonders große Homologie zu FKBP12, welches zur Familie der FK506-bindenden Proteine geh{\"o}rt und eine wichtige Rolle innerhalb des menschlichen Immunsystems spielt. Bemerkenswerterweise hemmen bekannte immunsuppressive FKBP12-Inhibitoren wie FK506 und Rapamycin neben der humanen PPIase ebenfalls das bakterielle Mip. Außerdem wurde beobachtet, dass die C-terminale Mip-PPIase an Kollagen IV, den Hauptbestandteil in der menschlichen Lunge, bindet und somit f{\"u}r die Transmigration der Legionellen in die Lunge verantwortlich ist. Mip-Inhibitoren sollten demnach eine Legionellen-Infektion verhindern k{\"o}nnen. Zur Verifizierung der Hypothese sollten daher im Rahmen dieser Arbeit neue Leitstrukturen f{\"u}r Mip-PPIase-Inhibitoren entwickelt werden. Mit Hilfe von Molecular-Modelling-Untersuchungen basierend auf der NMR-Struktur 2VCD wurde als eine m{\"o}gliche Leitstruktur N,N-Dimethylphenylsulfons{\"a}ureamid identifiziert. Deshalb sollten diese Verbindung sowie Analoga hergestellt werden. Obwohl die Immunsuppressiva FK506 und Rapamycin Mip-Inhibitoren darstellen, k{\"o}nnen sie auf Grund ihrer immunsuppressiven Eigenschaften nicht in der Legionellosetherapie eingesetzt werden. Die makrozyklischen Immunsuppressiva setzen sich im Gegensatz zu N,N-Dimethylphenylsulfons{\"a}ureamid allerdings aus zwei strukturellen Einheiten, einer Binde- sowie einer Effektordom{\"a}ne, zusammen. Die Bindedom{\"a}ne mit dem Pipecolins{\"a}ure-Grundger{\"u}st ist f{\"u}r die Wechselwirkungen mit Mip und FKBP12 verantwortlich. Die Effektordom{\"a}ne hingegen ist der aliphatische Teil der Makrozyklen, der erst durch die Bildung eines tern{\"a}ren Komplexes eine Immunsuppression hervorruft. Somit k{\"o}nnen Verbindungen vom Pipecolins{\"a}ure-Typ keine immunsuppressive Wirkung haben und stellen demnach optimale, neue Leitstrukturen f{\"u}r Mip-Inhibitoren dar. Aus diesem Grund wurden die zwei literaturbekannten, nicht-immunsuppressiven FKBP12-Inhibitoren A und B ausgew{\"a}hlt und in verschiedenen Docking-Studien untersucht. Das Molecular-Modelling zeigte, dass nur Verbindung B reproduzierbare Interaktionen mit Mip eingehen kann und demnach ein potenzieller Inhibitor ist. Um dies zu {\"u}berpr{\"u}fen, sollten beide Verbindungen A und B sowie eine Mischform hergestellt werden. Neben diesen Verbindungen wurden weiterhin Variationen an der Struktur vorgenommen. Alle Verbindungen wurden in einem In-vitro-Enzymassay gezielt auf ihre Mip-Interaktion untersucht. Die In-vitro-Untersuchungen zeigten, dass nur Pipecolins{\"a}ure-Derivate vom Sulfons{\"a}ureamid-Typ B die Mip-PPIase inhibieren, die besten Verbindungen sind 22b, 23a und 24a. Neben den enzymatischen In-vitro-Testungen wurden exemplarisch f{\"u}r die Verbindungen 1a, 12a, 22a und 22b HSQC-NMR-Experimente zur Bestimmung der Inhibitor-Proteinbindung durchgef{\"u}hrt. F{\"u}r Verbindung 22b wurde zus{\"a}tzlich die In-vivo-Wachstumshemmung der Legionellen mittels Gentamicin-Infektionsstudien ermittelt.},
  subject      = {Legionella pneumophila},
  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{Muth2004,
  author    = {Muth, Mathias},
  title     = {Synthese und Charakterisierung allosterer Modulatoren muscarinischer M2-Rezeptoren : Strukturvariationen der Bis(ammonium)alkan-Verbindung W84},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-8839},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2004},
  abstract  = {Die vorliegende Arbeit befasst sich mit der Synthese und Charakterisierung allosterer Modulatoren muscarinischer Rezeptoren. Allostere Modulatoren binden an einer topographisch anderen Stelle am Rezeptor als klassische orthostere Liganden und sind so in der Lage, die Dissoziation und die Assoziation orthosterer Agonisten und Antagonisten zu beeinflussen. Die f{\"u}nf Subtypen des Muscarinrezeptors M1-M5 unterscheiden sich vor allem in der Aminos{\"a}uresequenz der in den {\"a}ußeren Bereichen des Rezeptorproteins vorhandenen Loops, w{\"a}hrend sie im Bereich des Rezeptorkanals, wo die orthostere Bindungsstelle lokalisiert ist, eine hohe Sequenzhomologie aufweisen. Die gemeinsame Bindungsstelle allosterer Modulatoren des M2-Rezeptors befindet sich im weniger konservierten extrazellul{\"a}ren Bereich. Somit sind allostere Modulatoren in der Lage, spezifisch an einen der Rezeptorsubtypen zu binden. Als Leitstruktur zum Entwurf der im Rahmen dieser Arbeit synthetisierten Verbindungen diente die Bis(ammonium)alkanverbindung W84. {\"U}ber Weg A wurden Phthals{\"a}ure- bzw. Naphthals{\"a}ureanhydridderivate in einer Kondensationsreaktion mit dem entsprechenden N,N-Dimethylpropan-1,3-diaminderivat zum jeweiligen Phthalimidopropylaminderivat umgesetzt. Durch die Reaktion von zwei {\"A}quivalenten des Amins mit einem {\"A}quivalent 1,6-Dibromhexan wurden dann die symmetrischen W84-Derivate erhalten. Um die unsymmetrischen W84-Derivate zu erhalten, musste zun{\"a}chst das jeweilige Phthalimidopropylamin einseitig durch 1,6-Dibromhexan alkyliert werden. Im letzten Schritt wurden {\"a}quimolare Mengen der alkylierten Verbindung und eines Phthalimidopropylamins umgesetzt. Da sich im Laufe der Arbeit die Methylierung an Position 2 der Propylketten als kritische Position zur Beeinflussung der Gleichgewichtsbindung herausstellte, wurden Verbindungen hergestellt, die an den Propylketten Alkylgruppen verschiedener L{\"a}nge tragen. Aus diesem Grund wurde Syntheseweg B entwickelt. Zun{\"a}chst wurden in mehreren Stufen, ausgehend von Malons{\"a}urediethylester, einfach und zweifach mit Alkylgruppen substituierte 1,3-Dibrompropanderivate hergestellt. Diese wurden dann mit Kaliumphthalimid zu den jeweiligen 3-Brompropylphthalimidderivaten umgesetzt. Zwei {\"A}quivalente dieser 3-Brompropylphthalimide reagierten mit einem {\"A}quivalent N,N,N',N'-Tetramethyl-1,6-hexandiamin zu den entsprechenden symmetrischen W84-Derivaten. Ein weiteres Ziel der Arbeit bestand darin, stark fluoreszierende W84-Derivate herzustellen. Die fluoreszierenden Eigenschaften N-substituierter Naphthalimide k{\"o}nnten zur direkten Charakterisierung allosterer Interaktionen oder zur Verfolgung des „Rezeptor-Traffickings" mittels Fluoreszenzkorrelationsspektroskopie genutzt werden. Deshalb wurden in Position 3 und 4 des Naphthalimidringes des potentesten allosteren Modulators Aminogruppen eingef{\"u}hrt. Hexamethonio-Derivate beeinflussen in nennenswertem Maße bisher nur die Bindung von Antagonisten am M2-Rezeptor. Da die allostere und die orthostere Bindungsstelle r{\"a}umlich nahe zusammenliegen, wurde der Versuch unternommen, einen orthosteren Agonisten und einen allosteren Modulator in einem Molek{\"u}l miteinander zu verkn{\"u}pfen. Es wurden zw{\"o}lf Hybridmolek{\"u}le aus einem Teil des hochaffinen allosteren Modulators 3a und Derivaten des Muscarinagonisten Oxotremorin-M, verbunden durch aliphatische Spacer verschiedener L{\"a}nge, hergestellt. In pharmakologischen Testungen soll aufgekl{\"a}rt werden, ob es m{\"o}glich ist, mit einem Agonist/Alloster-Hybridmolek{\"u}l gleichzeitig die orthostere und die allostere Bindungsstelle zu besetzen. Die pharmakologische Testung der synthetisierten Verbindungen erfolgte durch Radioligandbindungsstudien. Der allostere Effekt der Testsubstanzen wurde indirekt {\"u}ber die Verz{\"o}gerung der Dissoziation des radioaktiv markierten orthosteren Antagonisten [3H]N-Methylscopolamin bestimmt. Alle bisquart{\"a}ren Testverbindungen weisen deutlich h{\"o}here Affinit{\"a}tswerte als die Leitstruktur W84 auf. Die 1,8-Naphthalimid-substituierten Verbindungen mit gleichzeitiger zweifacher Methylierung erwiesen sich als hochaffin und zugleich positiv kooperativ. Die wirksamste Verbindung dieser Serie ist Verbindung 3a (Naphmethonium), deren Affinit{\"a}t zum NMS-besetzten Rezeptor im einstelligen nanomolaren Bereich liegt (pEC50 = 8.36). Somit stellt Naphmethonium den potentesten in der Literatur bekannten allosteren Modulator des M2 Rezeptors dar. Mittels QSAR-Analysen wurden die ermittelten Affinit{\"a}ten zum freien und zum NMS-besetzten Rezeptor in Zusammenhang mit verschiedenen physikochemischen Parametern gebracht. Die Affinit{\"a}t zum NMS-besetzten Rezeptor der Verbindungen der Serie 2 l{\"a}sst sich mit hoher G{\"u}te durch das Volumen eines lateralen N-Methylimids in Kombination mit der benachbarten Dimethylierung der Propylkette beschreiben. Somit wird deutlich, dass zur Erzielung von positiver Kooperativit{\"a}t die Kombination aus einem hochaffinen aromatischen Imid in direkter Nachbarschaft zu einer 2,2-Alkylpropylkette essentiell ist.},
  subject      = {Muscarinrezeptor},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Grotz2013,
  author    = {Grotz, Michael},
  title     = {Synthese und Charakterisierung abiotischer Foldamere und ihrer Bausteine f{\"u}r die Nutzung in biologischen Systemen},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-96486},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2013},
  abstract  = {Die vorliegende Arbeit befasst sich mit der Synthese, Charakterisierung und Untersuchung von Foldameren und ihren Untereinheiten im Rahmen des FOLDAPPI-Projekts (Foldamers against Protein-Protein Interaction). Des Weiteren wurden neuartig substituierte Chinoline dargestellt, um sie im Rahmen des SFB 630 auf ihre Hemmwirkung gegen Leishmanien und Trypanosomen zu untersuchen. Im ersten Projekt wurde ein neuartiges Monomer entwickelt, welches die Wasserl{\"o}slichkeit der Foldamere verbessern sollte. Zu diesem Zweck wurde eine zus{\"a}tzliche, hoch polare Seitenkette in den Chinolingrundk{\"o}rper eingef{\"u}hrt. Dieses modifizierte Monomer konnte erfolgreich synthetisiert werden. Um die Verbesserung der Wasserl{\"o}slichkeit gegen{\"u}ber dem zuvor verwendeten Monomer zu testen, wurde erfolgreich ein Tetramer daraus aufgebaut. Das entsch{\"u}tzte Tetramer konnte jedoch aufgrund seiner hohen Polarit{\"a}t nicht ausreichend gereinigt werden, um die abschließenden L{\"o}slichkeitsuntersuchungen durchzuf{\"u}hren. Um dieses Problem zu umgehen, wurde von der Umsetzung in L{\"o}sung auf Reaktionen an der Festphase gewechselt, was die Reinigung der Produkte wesentlich erleichtern sollte. Dabei wurde eine vom Arbeitskreis von I. Huc neu entwickelte mikrowellengest{\"u}tzte Methode verwendet. Das Referenzmolek{\"u}l mit den bisher verwendeten Seitenketten konnte so ohne Probleme synthetisiert und seine L{\"o}slichkeit in Wasser bestimmt werden. Beim neu entwickelten Monomer kam es allerdings beim Aufbau des Tetrameres zu einer Zersetzungsreaktion, weshalb das abschließende Ziel nicht erreicht werden konnte. Im zweiten Projekt wurden zwei Ziele angestrebt: Zun{\"a}chst sollte ein Weg gefunden werden, die Einf{\"u}hrung der Seitenketten an den Chinolinen erst an der festen Phase vorzunehmen, wodurch viele Syntheseschritte bei der Vorbereitung der Monomere gespart werden k{\"o}nnten. Zus{\"a}tzlich sollte eine neue Kupplungsreaktion entwickelt werden, wodurch der Entsch{\"u}tzungsschritt des zu kuppelnden Amins an der Festphase eingespart werden kann. Dadurch w{\"u}rde vor allem bei großen Foldameren das Harz geschont und die Gefahr einer Degenerierung wesentlich verringert. F{\"u}r die Kupplungsreaktion vorgesehen war ein azidfunktionalisiertes Monomer, das mittels Staudinger-Reaktion verkn{\"u}pft werden sollte. Das entsprechende Monomer konnte erfolgreich synthetisiert werden. Auch das erste Ziel, die Einf{\"u}hrung der Seitenkette an der Festphase, konnte erfolgreich durchgef{\"u}hrt werden. Leider war die Verwirklichung beider Ziele {\"u}ber die gleiche Syntheseroute nicht ohne weiteres m{\"o}glich. Da das Monomer ohne die Seitenkette deutlich hydrophiler wurde, w{\"a}re eine Trocknungsmethode bei erh{\"o}hter Temperatur von Vorteil gewesen, um gebundenes Wasser vollst{\"a}ndig zu entfernen. Da das Monomer allerdings auch eine Azidfunktion tr{\"a}gt und sich bei 130 °C explosionsartig zersetzt, war dies nicht m{\"o}glich. Allerdings gen{\"u}gen bereits geringe Spuren von Feuchtigkeit, um die Staudinger-Reaktion zu beeintr{\"a}chtigten. Deshalb konnte das zweite Projektziel nicht verwirklicht werden. Im dritten Projekt wurde die Herstellung einer großen Foldamer-Bibliothek f{\"u}r die Untersuchung der Bindungsaffinit{\"a}t gegen{\"u}ber IL-4 angestrebt. Sie sollte aus 48 Hexameren bestehen, wobei an drei Monomeren die Seitenketten variiert werden sollten, um ein breites Spektum an verschiedenen Kombinationen von Wechselwirkungen abzudecken. Dazu wurden zun{\"a}chst vier verschiedene Monomere synthetisiert, welche eine aromatisch, eine unpolare, eine anionische bzw. eine kationische Seitenkette enthielten. F{\"u}r die Kupplung der Foldamere wurde eine an die Synthese von Aminos{\"a}uresequenzen angelehnte Methode entwickelt und erfolgreich angewandt. So konnten alle 48 Foldamere erfolgreich synthetisiert und 46 von ihnen in ausreichenden Mengen f{\"u}r die Untersuchung an IL-4 gereinigt werden. Leider liegen f{\"u}r diese Bibliothek bisher keine abschließenden Ergebnisse {\"u}ber die Inhibitionseigenschaften gegen{\"u}ber IL-4 vor. Strukturell sehr {\"a}hnliche Foldamere zeigten jedoch in ersten Experimenten eine Inhibition von IL-4 was eine Wirksamkeit der neu erstellten Bibliothek vermuten l{\"a}sst. Das vierte Projekt wurde im Rahmen des SFB 630 durchgef{\"u}hrt. Hierzu wurden einige der urspr{\"u}nglich f{\"u}r andere Projekte hergestellten Foldamere ausgew{\"a}hlt, teilweise entsch{\"u}tzt bzw. an der Nitrogruppe reduziert und anschließend auf Ihre Aktivit{\"a}t gegen Leishmanien und Trypanosomen getestet. Es zeigte sich, dass das verwendete Substitutionsmuster, in den gestesteten Konzentrationen nicht gegen Leishmanien und Trypanosomen wirksam ist. Es eignet sich also nicht f{\"u}r die Erstellung einer neuen Leitstruktur gegen diese beiden Erreger. Allerdings trat im untersuchten Konzentrationsbereich auch keine Zytotoxizit{\"a}t auf, was eine interessante Information f{\"u}r die Verwendung der Foldamere und ihrer Bausteine in biologischen Systemen darstellt.},
  subject      = {Foldamere},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Buback2012,
  author    = {Buback, Verena Simone [geb. Schulz]},
  title     = {Synthese neuer Cystein-Protease-Inhibitoren sowie deren theoretische und experimentelle Untersuchung hinsichtlich der Struktur-Wirkungs-Beziehung},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-72306},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2012},
  abstract  = {Derivate von Vinylsulfonen (VS), die zur Klasse der Michael-Akzeptoren geh{\"o}ren, haben sich in den letzten Jahren als potente irreversible Inhibitoren von Cystein-Proteasen etabliert. Durch einen nucleophilen Angriff des Cys-Restes im aktiven Zentrum der Protease auf das beta-Kohlenstoffatom der C-C-Doppelbindung wird die Protease irreversibel alkyliert. Ziel dieser Arbeit war es, einfache theoretische und experimentelle Methoden zu entwickeln, um erste Schlussfolgerungen hinsichtlich der Reaktivit{\"a}t unterschiedlicher Vinylsulfone ziehen zu k{\"o}nnen, die zur vollst{\"a}ndigen Aufkl{\"a}rung der Struktur-Wirkungsbeziehung von Vinylsulfonen mit diversen Cystein-Proteasen dienen. Im ersten Teil der Arbeit wurden quantenmechanische Rechnungen an kleinen Vinylsulfon-Bausteinen angestellt, um den Einfluss unterschiedlicher Substitutionsmuster an der Sulfoneinheit auf die Reaktionskinetik von Vinylsulfonen zu untersuchen. Anhand der jeweiligen Potentialfl{\"a}chen ließen sich die charakteristischen Punkte der Reaktion, wie der Reaktionskomplex, der {\"U}bergangszustand (transition state, TS) sowie das Produkt mitsamt ihren Energien und Geometrien bestimmen. Die H{\"o}he der Energiebarriere, die zum Erreichen des TS {\"u}berwunden werden muss, die sogenannte Aktiverungsenergie, h{\"a}ngt {\"u}ber die Arrhenius-Gleichung mit den kinetischen Parametern der Reaktion zusammen. Es l{\"a}sst sich also durch die Kenntnis der Aktivierungsenergien die Reaktivit{\"a}tsreihenfolge unterschiedlich substituierter Vinylsulfone VS vorhersagen. Im zweiten Teil dieser Arbeit wurden Vinylsulfonbausteine synthetisiert und an separat hergestellte Peptide gekuppelt, sodass potentielle Inhibitoren erhalten wurden. So konnten u.a. die peptidischen Inhibitoren Mu-D-Phe-L-HomoPhe-VS-Me und MP-D-Phe-L-HomoPhe-VS-Me hergestellt werden. Ein zweites Syntheseprojekt besch{\"a}ftigte sich mit der Kupplung von Peptiden an neue Derivate der trans-Aziridin-2,3-dicarbons{\"a}ure. Die synthetisierten Inhibitoren waren Z-Phe-Ala-Azi, Boc-Leu-Pro-Azi und Z-Pro-Leu-Azi. Hierf{\"u}r wurden die Peptide des Vinylsulfonsprojekts in umgekehrter Aminos{\"a}ure-Reihenfolge synthetisiert, um sie an die Aziridinbausteine kuppeln zu k{\"o}nnen. Der dritte Teil der Doktorarbeit befasste sich mit der experimentellen Untersuchung der synthetisierten Vinylsulfonbausteine sowie den erhaltenen peptidischen VS- und Aziridin-basierten Inhibitoren. Es wurden einerseits Enzym-Assays durchgef{\"u}hrt, um die prozentuale Hemmung verschiedener Cystein-Proteasen durch die synthetisierten Molek{\"u}le zu messen. Keine der Verbindungen wies jedoch eine signifikannte Hemmung der Proteasen Rhodesain, Falcipain 2 und Cathepsin B auf. Andererseits wurden Modellsysteme entwickelt, um die Kinetik der Reaktionen der Vinylsulfon- und Aziridinbausteine mit einem geeigneten Thiol als Enzym-Imitat zu verfolgen. Ein zielf{\"u}hrendes Modell konnte mit Phenylethanthiol in deuteriertem Methanol realisiert werden. Durch Zusatz von NaOH, KOH oder KOtBu konnte zus{\"a}tzlich die Reaktion mit dem Thiolat untersucht werden. Die Reaktionen wurden sowohl mit IR- als auch NMR-Spektroskopie verfolgt und es wurden die Geschwindigkeitskonstanten 2. Ordnung bestimmt. Auf den ersten Blick konnte mit dem theoretischen Modell der experimentell gefundene Trend nicht vorhergesagt werden. Die Reihenfolge der Sulfonderivate aber, die an der Sulfongruppe ein weiteres Heteroatom tragen, Sulfonester und Sulfonamid, wurde richtig abgesch{\"a}tzt. Der Unterschied in der Aktivierungsenergie zwischen den Sulfonestern bel{\"a}uft sich auf 0.7 kcal pro mol. {\"U}ber die Arrheniusgleichung, ergibt sich bei Annahme desselben Arrhenius-Faktors bei einer Temperatur von 25°C, dass OPhVS um einen Faktor 3 schneller als OMeVS reagieren sollte. Tats{\"a}chlich wurde im Experiment ein Faktor von 2.6 gefunden. Aufgrund der unterschiedlichen Substituenten am Stickstoffatom, ist das Amid nicht vollst{\"a}ndig mit seinem H-substituierten theoretischen Pendant vergleichbar. Dass das Sulfonamid langsamer als die Sulfonester reagieren, wurde vom theoretischen Modell ebenfalls richtig vorhergesagt.},
  subject      = {Cysteinproteasen},
  language  = {de}
}
@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{Elss2007,
  author    = {Elß, Sandra},
  title     = {Studien {\"u}ber technologiebedingte Ver{\"a}nderungen der Aromaprofile von Fruchts{\"a}ften},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-23139},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2007},
  abstract  = {Ziel dieser Arbeit war es, technologiebedingte Ver{\"a}nderungen im Profil fl{\"u}chtiger Inhaltsstoffe w{\"a}hrend der Fruchtsaftverarbeitung aufzuzeigen. Gleichzeitig sollte eine Bewertung von artfremden ‚carry over'-Aromastoffen erfolgen und deren Einfluss auf das Aromaprofil eines Fruchtsaftes beurteilt werden. Hierzu wurden aus unterschiedlichen Phasen der Fruchtsaftherstellung authentische Proben (Direkts{\"a}fte, Recovery-Aromen, Saftkonzentrate) von der Schutzgemeinschaft der Fruchtsaftindustrie (SGF) zur Verf{\"u}gung gestellt. Erg{\"a}nzt wurde diese Palette durch industrielle Halb- und Fertigwaren, um Abweichungen vom geforderten authentischen Profil zu definieren. Es kamen dabei f{\"u}r die Fruchtsaftverarbeitung wesentliche Fruchtarten (Apfel, Orange, Ananas, Pfirsich und Passionsfrucht) zur Anwendung. Die Bestimmung der Aromaprofile erfolgte anhand validierter qualitativer und quantitativer Aromastoffanalytik. Nach Abtrennung und Anreicherung der Aromastoffe mittels Simultaner Destillation-Extraktion (SDE) wurden die Extrakte per Kapillargaschromatographie-Massenspektrometrie (HRGC-MS) analysiert. Durch den Einsatz sensorischer Untersuchungen wurden Schwellenwerte von ausgew{\"a}hlten ‚carry over'-Aromastoffen und ‚off-flavour'-Komponenten in f{\"u}nf verschiedenen Matrices ermittelt. Zusammenfassend l{\"a}sst sich an Einzelergebnissen festhalten: Das bei Ananasfr{\"u}chten erhaltene Aromaprofil entsprach weitgehend Literaturangaben. W{\"a}hrend bei den gepr{\"u}ften Recovery-Aromen partiell gute {\"U}bereinstimmung mit dem Aromaprofil der Frucht gefunden wurde, war bei den Handelss{\"a}ften aus Konzentrat meist nur die jeweils bei den entsprechenden Saftkonzentraten ermittelte, praktisch nur von Furaneol determinierte Aromastoffzusammensetzung zu finden. Die gepr{\"u}ften Direkts{\"a}fte - sieht man von ihren vergleichsweise hohen Acetoinanteilen ab - zeigten frucht{\"a}hnliche Aromaprofile. 2-Ethylhexans{\"a}ure (2-EHA) wurde als technologiebedingte Kontaminante in Fruchts{\"a}ften und Babynahrung festgestellt. In 80\% bzw. 73\% der gepr{\"u}ften Babynahrung- und Fruchtsaftproben - darunter auch Bio-Produkte - wurde die Substanz nachgewiesen. Die im Tierversuch als teratogen eingestufte Verbindung migriert aus den Deckel-Dichtungen der Glasverpackungen in das Lebensmittel. Orangensaft-Fertigprodukte wiesen im Vergleich zu authentischen ‚single strength'-Proben einen niedrigeren Gehalt an Aromastoffen auf. Empfindliche Aromastoffe wie Ethyl-2-methylbutanoat und Z-3-Hexenal sind in den analysierten Handelsproben nicht mehr detektiert worden. Die Verbindungen Ethylbutanoat, Hexanal und Z-3-Hexenal wurden nur im Essenz{\"o}l von Orangen nachgewiesen, nicht aber in Schalen{\"o}lproben. Eine eindeutige Unterscheidung von (wertvollem) Orangen-Essenz{\"o}l und (geringwertigerem) Orangen-Schalen{\"o}l ist derzeit ausschließlich anhand von HRGC-MS ermittelter Aromaprofile nicht m{\"o}glich. Um 13C-markierte Standards zur Stabilisotopenverd{\"u}nnungsanalyse (SIVA) zu erhalten, wurden entsprechende Synthesen f{\"u}r die wichtigen Komponenten des Orangenaromas, Limonen und a-Terpineol, durchgef{\"u}hrt. Mittels SIVA ist es m{\"o}glich, diese Verbindungen in Orangens{\"a}ften, aber auch in Kosmetika exakt zu quantifizieren. Als Hauptkomponenten des Aromaprofils von Apfels{\"a}ften und Recovery-Aromen sind die Verbindungen 1-Butanol, 1-Hexanol, E-2-Hexenal, E-2-Hexenol und Butylacetat best{\"a}tigt worden. Das produzierte Saftkonzentrat enth{\"a}lt neben Erhitzungsprodukten wie Furfural keine charakteristischen Apfelaromastoffe mehr. Das ubiquit{\"a}re Auftreten in allen industriell frisch gepressten Apfels{\"a}ften von 3-Methyl-1-butanol und dessen Acetat, beides bekannte Indikatoren f{\"u}r G{\"a}rprozesse, scheint technologisch schwer vermeidbar zu sein. Die große Spanne von 0,01 mg/l bis 2,1 mg/l 3-Methyl-1-butanol in Apfelsaft macht aber deutlich, dass sich der Gehalt an fermentativ gebildeten Komponenten w{\"a}hrend der Fruchtsaftverarbeitung durchaus gering halten kann. Eine legislative Regulierung zum Vorkommen dieser Stoffe in Apfelsaft ist erforderlich. Bei der destillativen Recovery-Aroma-Gewinnung aus Apfels{\"a}ften zeigte sich die Tendenz einer leichten Abreicherung der d2HV-SMOW-Werte von Saft zu korrespondierendem Destillat. Anhand von Korrelationen der ermittelten 13C/12C- und 2H/1H-Daten von 1-Hexanol, E-2-Hexenal und E-2-Hexenol wird deutlich, dass eine Authentizit{\"a}tsbewertung aber von diesem marginalen Effekt nicht ber{\"u}hrt wird. Die Spuren an Fremdaromen zeigen, dass es unter der technologisch {\"u}blichen Produktions- und Reinigungspraxis zu Kontaminationen von artfremden Aromastoffen im Verlauf der Fruchtsaftherstellung kommen kann. Die Kombination aus ermittelten Schwellenwerten von ‚carry-over'-Aromastoffen und deren tats{\"a}chliches Auftreten in Fruchts{\"a}ften zeigte, dass keine sensorische Beeintr{\"a}chtigung der Produkte vorliegt. Ein h{\"o}heres Potential, Produkte negativ zu beeinflussen, bergen die in Orangens{\"a}ften in relevanten Gehalten nachgewiesenen ‚off-flavour'-Komponenten a-Terpineol und Carvon.},
  subject      = {Fruchtsaft},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Oehme2010,
  author    = {Oehme, Anett},
  title     = {Studien zur Zusammensetzung der Inhaltsstoffe getrockneter Heidelbeeren und Formulierungen zum Colon-Targeting von Anthocyanen},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-54308},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2010},
  abstract  = {Die Ergebnisse verschiedener in vitro Untersuchungen und Tierstudien deuten darauf hin, dass Anthocyane zur Pr{\"a}vention und Therapie von intestinalen Erkrankungen wie akutem Durchfall oder chronisch entz{\"u}ndlichen Darm¬erkrankungen (CED) sowie Darmkrebs geeignete Naturstoffe sind. Mit bis zu 780 mg/100 g Frischgewicht weisen Heidelbeeren (Vaccinium myrtillus L.) besonders hohe Anthocyan¬¬gehalte auf. In getrockneter Form sind diese Beeren ein bew{\"a}hrtes Therapeutikum in der Volksheilkunde und werden als pharmazeutische Droge Myrtilli fructus zur Unterst{\"u}tzung der Therapie unspezifischer akuter Durchfall¬erkrankungen eingesetzt. Diese traditionellen Anwendungen hat man j{\"u}ngst in einer Studie am Modell der experimentellen murinen DSS-Colitis aufgegriffen, in welcher ein therapeutischer Effekt von getrockneten Heidelbeeren (gHB) nachwiesen wurde. Ob die Anthocyane oder andere Inhaltsstoffe verantwortlich f{\"u}r die beobachteten Wirkungen sind, ist noch unbekannt. Ein erstes Ziel der vorliegenden Arbeit war es deshalb, gHB zu charakterisieren, indem potentielle Wirkkomponenten anhand analytischer Inhalts-stoffbestimmung identifiziert und bei der Trocknung ablaufende Prozesse untersucht wurden: I. Nach extraktiver Probenaufarbeitung wurden Anthocyanprofil und -gehalt von gHB-Handelsware mittels HPLC-ESI-MS/MS und HPLC-UV/Vis bestimmt. Dabei zeigte sich, dass sich das Anthocyanprofil der untersuchten gHB, die in oben genanntem DSS-Colitis-Modell verwendet worden waren, von dem frischer Wildheidelbeeren (V. myrtillus L.) unterschied. Die gHB wiesen zus{\"a}tzlich eine Delphinidin-hexose-pentose sowie verschiedene Anthocyanpentosen auf, wie sie f{\"u}r die Heidelbeerart V. arctostaphylos L. charakteristisch sind. Infolgedessen ist davon auszugehen, dass V. arcto-staphylos L.-Beeren zur Herstellung der gHB verwendet wurden. In den untersuchten gHB wurde ein Anthocyangehalt von 384 ± 39 mg/100g TM bestimmt. Im Vergleich zu frischen V. myrtillus L.- sowie zu V. acto¬staphylos L.-Fr{\"u}chten wiesen die gHB damit einen deutlich geringeren Anthocyan-gehalt auf. II. Als momomere Nicht-Anthocyan-Polyphenole wurden verschiedene phenolische S{\"a}uren, Quercetinglycoside sowie das Aglycon Quercetin mittels HPLC-ESI-MS/MS bzw. HPLC-DAD identifiziert und quantifiziert. Chlorogens{\"a}ure stellte dabei mit 147 ± 5 mg/100 g TM die Haupt¬kompo¬nen-te dar. Der Gesamtgehalt an monomeren Nicht-Anthocyan-Poly¬phenolen von 288 ± 8 mg/100 g TM war mit dem der Anthocyane vergleich¬bar. III. Kondensierte Gerbstoffe (Procyanidine) in gHB wurden mittels Thiolyse erfasst. Mit 2,23 ± 0,05 g/100 g TM war ihr Anteil dreimal h{\"o}her als die Summe der monomeren Polyphenole, Anthocyane, phenolische S{\"a}uren und Flavonole. IV. Mit 44 ± 2 g/100 g TM waren Ballaststoffe die dominierende N{\"a}hrstoff¬gruppe in gHB. Zur Untersuchung der Zusammensetzung dieser Fraktion wurden nach Hydrolyse Neutralzucker als Alditolacetate mittels HRGC-MS bzw. HRGC-FID analysiert sowie Urons{\"a}uren photo¬metrisch bestimmt. Derart identifizierte Hauptbausteine der Zellwandpolysaccharide waren Glucose, Xylose sowie Urons{\"a}ure. Als R{\"u}ckstand nach Hydrolyse wurde gravi¬-metrisch das sog. Klason-Lignin erfasst. Zellwandpoly¬saccharide und Klason-Lignin waren mit jeweils ca. 36 \% in der Ballaststofffraktion enthalten und stellten deren Haupt¬komponenten dar. V. Als Indikator f{\"u}r die thermische Belastung bei Trocknung der gHB wurde 5 Hydroxymethylfurfural mit HPLC-MS/MS und HPLC-DAD nachgewiesen und quantifiziert. Der ermittelte Gehalt von 7,9 ± 0,2 mg/100 g TM lag in einem f{\"u}r getrocknete Fr{\"u}chte {\"u}blichen Bereich. VI. Um den Einfluss der Trocknung auf den Polyphenolgehalt direkt zu verfolgen, wurden frische Kulturheidelbeeren (V. corymbosum L.) bei 30°C, 50°C und 70°C im Umlufttrocken¬schrank bis zur Gewichtskonstanz ge-trocknet. Vor und nach Trocknung wurden Polyphenole mittels HPLC-MS/MS und HPLC-DAD bzw. HPLC-UV/Vis untersucht. Trocknung bei 30°C f{\"u}hrte zu einer leichten Zunahme im Anthocyangehalt, wohingegen der Temperaturanstieg auf 50°C sowie 70°C mit einem deutlichen Anthocyan-abbau verbunden war. Phenolische S{\"a}uren und Flavonole erwiesen sich als thermostabiler; ein geringer Abbau wurde nur bei Chlorogens{\"a}ure beobachtet. VII. Die Stabilit{\"a}t der Anthocyanine Cyanidin-3-galactosid und Cyanidin-3-glucosid wurde in einem in vitro Modell untersucht, das die Bedingungen in der Pflanzenzelle w{\"a}hrend der Trocknung von Fr{\"u}chten simulierte. Der dabei beobachtete Anthocyanabbau wies eine Reaktionskinetik 1. Ordnung auf. Die Reaktionsgeschwindigkeit war stark von der Temperatur abh{\"a}ngig, der Zuckerrest hatte dagegen keinen Einfluss. Als Abbauprodukt wurde Protocatechus{\"a}ure mittels HPLC-DAD-MS/MS identifiziert. Neben der Menge der mit der Nahrung aufgenommener Anthocyane ist deren Verf{\"u}gbarkeit am Wirkort die Grundlage f{\"u}r potentielle Effekte. W{\"a}hrend der Passage durch den Gastrointestinaltrakt (GIT) unterliegen Anthocyane bekanntlich einem chemischen und mikrobiellen Abbau, wodurch die effektive Wirkkonzentration stark vermindert wird. Colon-Targeting, bei dem Wirkstoffe durch Verkapselung vor einem chemischen und enzymatischen Abbau im oberen GIT gesch{\"u}tzt werden, stellt eine M{\"o}glichkeit dar, die Verf{\"u}gbarkeit von Anthocyanen f{\"u}r direkte Effekte im Dickdarm zu erh{\"o}hen. Die Zielsetzung im zweiten Teil der Arbeit beinhaltete daher die Herstellung und Charakterisierung von im Lebens¬mittelbereich zugelassenen Formulierungen f{\"u}r das Colon-Targeting von Anthocyanen. F{\"u}r diese Studien dienten kommerziell aus Wildheidelbeeren V. myrtillus L. gewonnene Extrakte (Anthocyangehalte von 65 bis 84 g/100g) als Anthocyanquelle. I. Zur Charakterisierung der Freisetzungseigenschaften der hergestellten Colon-Targeting-Formulierungen wurde ein in vitro und ex vivo Modell entwickelt und angewendet, das durch aufeinanderfolgende Inkubation der Materialien in Magen¬saft¬simulanz (3 h bei pH 2) und Ileostomie- (4 h bei pH 6,3) sowie Colo-stomiefl{\"u}ssigkeit (15 h bei pH 6,2) die Passage des humanen GIT simulierte. Freigesetzte Anthocyangehalte wurden mittels HPLC-DAD erfasst. II. Im Labormaßstab wurde der Heidelbeerextrakt mittels Eintropf¬technik nach dem Prinzip der ionotropen Gelierung mit Calciumionen in eine Matrix aus amidiertem Pektin verkapselt. Durch anschließendes hydrophobes Coating mit Schellack wurde die vorzeitige Freisetzung der Pigmente aus den Anthocyan-Pektin-Kugeln (APK) P4BRT im Magensaft¬simulanz deutlich ver¬ringert, sodass mit Schellack gecoateten APK P4BSch im genannten Modell-System ein Anthocyantransport in den Dickdarm erreicht wurde. III. Aufgrund seiner S{\"a}ureunl{\"o}slichkeit wurde auch die Eignung von Kollagen aus dem Meeresschwamm Chondrosia reniformis Nardo als Verkapselungsmatrix unter¬sucht. Es gelang, Heidelbeerextrakt in dieses Material zu verkapseln. Trotz partieller Magensaftresistenz waren die Formulierungen jedoch aufgrund von Degradation im simulierten D{\"u}nndarm nicht zum Colon-Targeting geeignet. IV. Zur Bereitstellung von mit Schellack gecoateten APK f{\"u}r in vivo Studien war eine Steigerung der Produktionsrate vom Gramm- in den Kilogramm-Maßstab erforderlich, was durch Einsatz der „Laminar Jet Break-up"-Technologie realisiert wurde. APK P4BG wurden mit dieser Methode ebenfalls durch iono-trope Gelierung einer anthocyanhaltigen Pektinl{\"o}sung in Gegenwart von Calcium¬¬¬¬ionen hergestellt. Im Unterschied zum Labormaßstab war der Einsatz von Glycerin als Weichmacher in der Formulierung erforderlich. Das anschlie-ßende Coating der so hergestellten APK P4BG erfolgte mittels Wurster-Technologie unter Verwendung von w{\"a}ssriger Schellack¬l{\"o}sung. Materialien mit Coatinglevel von 8, 15 bzw. 19 \% w/w (P4BGwSch8, P4BwSch15 und P4BwSch19) wurden erzeugt. Die Formulierungen wiesen Anthocyangehalte von 2,2 bis 2,6 g/100g auf. Im vorgestellten in vitro und ex vivo Inkubations-Modell zeigten un¬modifizierte APK P4BG eine vorzeitige Anthocyan-Freisetzung in Magensaft¬simulanz infolge schneller Abl{\"o}sung der sehr gut wasserl{\"o}slichen Pigmente von der Oberfl{\"a}che. Dieser Effekt wurde durch Coating mit Schellack in Abh{\"a}ngigkeit vom Coatinglevel verringert. Das Material P4BGwSch19 stellte das am besten geeignete Colon-Targeting-System dar, da mit diesem Anthocyane im simulierten Magen und D{\"u}nndarm zur{\"u}ckgehalten und im Dick-darm freigesetzt wurden. V. Um das Aufl{\"o}sungsverhalten der Schellackschicht zu optimieren, wurden APK P4BG mit w{\"a}ssriger Schellackl{\"o}sung gecoatet, welcher der wasserl{\"o}sliche Poren¬bildner Hydroxypropylmethylcellulose (HPMC) in Konzen¬trationen von 5 \% bzw. 15 \% (w/w, bezogen auf Schellack) zugesetzt war. Die so herge¬stell-ten gecoateten APK HPMC5 und HPMC15 zeigten eine verbesserte Magen¬¬saft-resistenz im Vergleich zum nur mit Schellack gecoateten Material. Aufgrund des mit 5 \% vergleichweise geringen HPMC-Anteils {\"a}hnelte das weitere Freisetzungsverhalten von HPMC5 dem von P4BGwSch19. Mit HPMC15 wurde bei beschleunigter Anthocyan-Freisetzung in Ileo¬stomie¬fl{\"u}ssigkeit ein vollst{\"a}n¬diger Abbau des Materials in Colostomie¬fl{\"u}ssigkeit erzielt. VI. Der in vivo Effekt des entwickelten anthocyanhaltigen Colon-Targeting-Systems P4BGwSch19 bei entz{\"u}ndlichen Darmerkrankungen wurde am Modell der murinen DSS-Colitis untersucht. Im Gegensatz zur Gabe der identischen Dosis an unverkapseltem Heidelbeerextrakt resultierte die orale Zufuhr der mit Schellack gecoateten APK in keinem signifikanten Unterschied in Colonl{\"a}nge, histolog¬ischem Score sowie IL6- und IFNγ-Sekretion im Vergleich zu Placebo- und Kontrollgruppen. Eine unzureichende Eignung des verwendeten murinen Modells f{\"u}r Freisetzungsstudien k{\"o}nnte hierf{\"u}r verantwortlich sein.},
  subject      = {Vaccinium myrtillus <Hom{\"o}opathie>},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Ackermann2010,
  author    = {Ackermann, Matthias},
  title     = {Studien zum Verhalten von Anthocyanen aus Heidelbeeren im Humanstoffwechsel - Stabilisierung und Bindung durch Proteine},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-53336},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2010},
  abstract  = {Identifizierung und Strukturaufkl{\"a}rung von Anthocyanen und ihrer Metabolite erfolgten mit Hilfe der mittels Hochleistungsfl{\"u}ssigchromatographie-Diodenarray-Detektion-Elektro-spray-Tan¬dem¬massen¬spektrometrie (HPLC-DAD-ESI-MS/MS). Quantitative Analysen wurden via HPLC-DAD durchgef{\"u}hrt. Die hierzu erforderlichen Referenzverbindungen wurden mittels pr{\"a}parativer HPLC aus Heidelbeeren isoliert (Reinheit zwischen 85,8\% und 99,4\%). Der Gehalt an Anthocyanen in den untersuchten Heidelbeerfr{\"u}chten lag bei 6 g/kg. Bez{\"u}glich der mengen¬m{\"a}ßigen Verteilung dominierten Delphinidin- und Cyanidin¬glykoside vor den Glykosiden von Malvidin, Petunidin und Peonidin. Als konjugierte Zucker¬reste kamen vor allem Glukose und Galaktose vor, der Gehalt an Arabinosiden war weit geringer. Bei oraler Aufnahme erfolgt ein erster Kontakt der Anthocyane mit Speichel. Daher wurde dessen Wirkung auf die Heidelbeeranthocyane in ex vivo-Studien {\"u}ber einen (unphysio-logisch langen) Zeitraum von bis zu 30 Minuten untersucht. Dabei konnte wurde ins-besondere der Einfluß des pH-Wertes auf die Stabilit{\"a}t der Anthocyane aufgezeigt werden. Zur Simulation des Verhaltens von Anthocyanen im Magen wurden die einzelnen Heidelbeeranthocyane mit k{\"u}nstlichem Magensaft (pH 1,81) {\"u}ber vier Stunden inkubiert. Hier erwiesen sich alle untersuchten Verbindungen als stabil. Die anschließend von uns mit simuliertem Duodenalsekret (pH 7,2) {\"u}ber einen Zeitraum von 24 Stunden durchgef{\"u}hrten Studien zeigten, dass die Anthocyane unterschiedlich starken Modifizierungen unterlagen. Unter den schwach alkalischen Bedingungen wurden vor allem die Glykoside des Delphinidins schnell abgebaut, aber auch die {\"u}brigen Anthocyane erwiesen sich unter diesen Bedingungen als nicht stabil; nach 24 h war kein Anthocyan mehr nachweisbar. Um die Metabolisierungsvorg{\"a}nge der Anthocyane im D{\"u}nn- und Dickdarm zu untersuchen, wurden ex vivo-Inkubationen jeweils mit frischem Ileo- bzw. Kolo¬stoma-beutel¬inhalt durchgef{\"u}hrt. W{\"a}hrend die Abbaugeschwindigkeit in der ilealen Fl{\"u}ssigkeit vor allem von der pH-Stabilit{\"a}t des Aglykons abh{\"a}nig war, konnten im Dickdarm einzig die Arabinoside nach einer Stunde noch alle in geringen Konzentrationen identifiziert werden. Die meisten Glukoside und Galaktoside waren zu diesem Zeitpunkt schon vollst{\"a}ndig abgebaut. Da im Darm von einer hydrolytischen Spaltung der Anthocyane in Anthocyanidin und Zucker ausgegangen wird, wurde die Metabolisierung von Anthocyanidinen unter physio-logischen pH-Bedingungen untersucht. Neben der jeweiligen Spaltung in das Benzoe¬s{\"a}ure-derivat des B-Ringes sowie Phloroglucinessigs{\"a}ure traten verschiedene Poly¬merisierungs¬-produkte auf, deren Strukturen nicht aufgekl{\"a}rt werden konnten. In einer weiteren Versuchsreihe wurde die renale Ausscheidung von Anthocyanen bei Ileostomieprobanden nach oraler Applikation von 300 g Heidelbeeren {\"u}ber einen Zeitraum von acht Stunden untersucht. Es zeigte sich, dass ein Stoma des terminalen Ileums keinen Einfluss auf die Absorption und Metabolisierung der Anthocyane hatte. Die Bilanzierung der Anthocyane im Urin erfolgte als {\"A}quvalente von Malvidin-3-O-glukosid, da nicht alle Anthocyanmetabolite zur Verf{\"u}gung standen. Der Zeitpunkt der maximalen renalen Anthocyanausscheidung sowie die Menge der ausgeschiedenen Anthocyane waren starken interindividuellen Schwankungen unterworfen. Das Aus¬sscheidungs¬maximum (tmax) lag zwischen 0,5 und zwei Stunden. Bei der ausge¬schiedenen Menge wurden Werte zwischen 0,007\% und 0.019\% der auf¬ge¬nommenen Anthocyane ermittelt. Aufgrund der literaturbekannten Unterschiede zwischen den in Serum und Urin gefunden Anthocyanmengen ist davon auszugehen, dass es nach Anthocyanverzehr zu Inter-aktionen mit Proteinen in Blut oder Geweben kommt. Mittels Blutfraktionierung wurde das humane Serumalbumin (HSA) als wichtigster Bindungspartner der Anthocyane im Blut identifiziert. Anhand spektroskopischer Methoden war es m{\"o}glich, die Bindungs¬parameter zu berechnen. Als Bindungsort wurde der hydrophile Eingang der lipophilen Warfarin-Bindungstasche in der Subdom{\"a}ne IIA des HSA-Molek{\"u}ls mittels "molecular modelling" identifiziert. Nasschemische Untersuchungen ergaben, dass die Bindung der Anthocyane an HSA diese vor ihrem pH-abh{\"a}ngigen Abbau sch{\"u}tzt. Eine signifikante Herab¬setzung der chemischen Abbaugeschwindig¬keit konnte auch f{\"u}r bovines Serumalbumin beobachtet werden. Diese Erkenntnis ließ sich auf andere, mit dem HSA-Molek{\"u}l nicht strukurverwandte lebensmittelrelevante Albumine {\"u}bertragen. So zeigten Anthocyane große Stabilit{\"a}t in Milch und Eiklar, wobei die Stabilisierung auf eine Wechselwirkung mit den Proteinen Laktalbumin und Ovalbumin zur{\"u}ckgef{\"u}hrt werden konnte. Die in dieser Arbeit erlangten Erkenntnisse hinsichtlich Absorption, Metabolisierung und systemischer Verf{\"u}gbarkeit im menschlichen Organismus leisten einen Beitrag zum besseren Verst{\"a}ndnis der Wirkungen von Anthocyanen. Die neuen Erkenntnisse der Protein¬bindung sind vor allem f{\"u}r die Bewertung der Verf{\"u}gbarkeit der Anthocyane in humanem Gewebe relevant.},
  subject      = {Heidelbeere},
  language  = {de}
}
@article{PoepplerLuebtowSchlauersbachetal.2019,
  author    = {P{\"o}ppler, Ann-Christin and L{\"u}btow, Michael M. and Schlauersbach, Jonas and Wiest, Johannes and Meinel, Lorenz and Luxenhofer, Robert},
  title     = {Strukturmodell von Polymermizellen in Abh{\"a}ngigkeit von der Curcumin-Beladung mithilfe von Festk{\"o}rper-NMR-Spektroskopie},
  series = {Angewandte Chemie},
  volume    = {131},
  journal   = {Angewandte Chemie},
  number    = {51},
  doi       = {10.1002/ange.201908914},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-212513},
  pages     = {18712-18718},
  year      = {2019},
  abstract  = {Detaillierte Einblicke in die Struktur von mit Wirkstoffen beladenen Polymermizellen sind rar, aber wichtig um gezielt optimierte Transportsysteme entwickeln zu k{\"o}nnen. Wir konnten beobachten, dass eine Erh{\"o}hung der Curcumin-Beladung von Triblockcopolymeren auf Basis von Poly(2-oxazolinen) und Poly(2-oxazinen) schlechtere Aufl{\"o}sungseigenschaften nach sich zieht. Mitthilfe von Festk{\"o}rper-NMR-Spektroskopie und komplement{\"a}ren Techniken ist es m{\"o}glich, ein ladungsabh{\"a}ngiges Strukturmodell auf molekularer Ebene zu erstellen, das eine Erkl{\"a}rung f{\"u}r die beobachteten Unterschiede liefert. Dabei belegen die {\"A}nderungen der chemischen Verschiebungen und Kreuzsignale in 2D-NMR-Experimenten die Beteiligung des hydrophoben Polymerblocks an der Koordination der Curcumin-Molek{\"u}le, w{\"a}hrend bei h{\"o}herer Beladung auch eine zunehmende Wechselwirkung mit dem hydrophilen Polymerblock beobachtet wird. Letztere k{\"o}nnte elementar f{\"u}r die Stabilisierung von ultrahochbeladenen Polymermizellen sowie das Design von verbesserten Wirkstofftransportsystemen sein.},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Kuhn2019,
  author    = {Kuhn, Maximilian},
  title     = {Strukturbasiertes Design von MIP-Inhibitoren und computergest{\"u}tzte Selektivit{\"a}tsuntersuchung gegen{\"u}ber MIP- und humanen FKB-Proteinen},
  doi       = {10.25972/OPUS-16575},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-165757},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2019},
  abstract  = {Bakterielle und parasit{\"a}re MIP-Proteine stellen wichtige Virulenzfaktoren dar, deren Inhibition das {\"U}berleben der Erreger sowie deren Penetration in menschliche Zellen stark einschr{\"a}nken kann. In dieser Arbeit standen die MIP-Proteine von Burkholderia pseudomallei (Ausl{\"o}ser der Melioidose) und Legionella pneumophila (Legion{\"a}rskrankheit) im Fokus. Außerdem wurde das MIP-Protein von Trypanosoma cruzi (Chagas-Krankheit) untersucht. Die strukturverwandten humanen FKB-Proteine FKBP12 und FKBP52 sind relevante „off-targets", wie Experimente mit Knockout-M{\"a}usen gezeigt haben. Ziel dieser Arbeit war die Verbesserung von bekannten MIP-Inhibitoren im Hinblick auf ihre Affinit{\"a}t und Selektivit{\"a}t f{\"u}r MIP-Proteine gegen{\"u}ber den beiden genannten FKB-Proteinen bei gleichzeitig verbesserter L{\"o}slichkeit, mit Hilfe von in silico Methoden. Ausgangspunkt waren hierbei zwei von Dr. Christina Juli und Dr. Florian Seufert entwickelte Leitstrukturen, welche ein Pipecolins{\"a}uregrundger{\"u}st aufweisen. Diese Referenzliganden beinhalten einen 3,4,5-Trimethoxyphenylring (TMPR, vgl. Ref_t) bzw. einen Pyridinylring (Ref_p). Beim Vergleich von insgesamt 32 MIP- und FKB-Proteinen konnten in zwei Loop-Bereichen, welche 50er bzw. 80er Loop genannt werden, relevante Unterschiede in der Aminos{\"a}uresequenz identifiziert werden. Die Nummerierung bezieht sich stets auf FKBP12. Diese Unterschiede ließen sich zum Design von vergleichsweise selektiv an MIP-Proteine bindenden Molek{\"u}len nutzen. Der 50er Loop ist in nahezu allen MIP-Proteinen (jedoch nicht in BpsMIP) im Vergleich zu den FKB-Proteinen um zwei Aminos{\"a}uren verk{\"u}rzt. Dadurch befindet sich das Proteinr{\"u}ckgrat von LpnMIP (Gln49) und TcrMIP (Arg49) n{\"a}her am Zentrum der Bindetasche (definiert als Ile56, welches durch die Pipecolins{\"a}ureesterfunktion der Liganden adressiert wird). MD-Simulationen der beiden Apoproteine belegten, dass die geringere Distanz nicht durch Artefakte beim Modellieren der Strukturen bedingt ist. Aufbauend auf dieser Erkenntnis wurde gezeigt, dass der Pyridinylring von Ref_p eine Wasserstoffbr{\"u}cke zu Gln49 ausbildet. Experimentell wurde dieser Befund durch eine entsprechende chemische Verschiebung der Aminos{\"a}ure im NMR-Experiment von Dr. Kristian Schweimer best{\"a}tigt. Durch {\"U}berbr{\"u}ckung des Pipecolins{\"a}urerings (Ligand 6bp) konnte die Wasserstoffbr{\"u}cke in MD-Simulationen weiter stabilisiert werden. Durch Rechnungen zur Absch{\"a}tzung der freien Bindungsenthalpien (mittels LIE und MM/GBSA) wurde eine erh{\"o}hte Affinit{\"a}t von 6bp im Vergleich zu Ref_p in LpnMIP ermittelt. Im Laufe der Arbeit wurde anhand von pIC50-Werten, welche von Dr. Mathias Weiwad bestimmt wurden, erkannt, dass Liganden mit Pyridinylring oftmals eine bessere Affinit{\"a}t in LpnMIP aufweisen als die entsprechenden Liganden mit TMPR. Durch MD Simulationen wurde nachgewiesen, dass der TMPR in LpnMIP nur schwer an der in den anderen Proteinen bevorzugten Position binden kann. Grund hierf{\"u}r ist die Mutation einer Aminos{\"a}ure (zu Pro57) in diesem Bereich von LpnMIP: Diese verf{\"u}gt {\"u}ber eine wenig flexible Seiten-kette, an welche sich der TMPR auf Grund seiner Rigidit{\"a}t nicht anpassen kann, was die Interaktion zwischen Protein und Ligand st{\"o}rt. Der Pyridinylring von Ref_p ist hiervon nicht betroffen, da er bevorzugt an einer anderen Stelle (Gln49, s. o.) bindet. Der 80er Loop weist in vielen MIP-Proteinen deutlich hydrophobere Aminos{\"a}uren auf als in FKB-Proteinen. Von besonderem Interesse ist die Position 90, da hier in BpsMIP und LpnMIP sterisch weniger anspruchsvolle Aminos{\"a}uren (Val, Pro) vorliegen als in den bei-den FKB-Proteinen (Ile, Lys). Dieser Unterschied wurde mit kleinen hydrophoben Substituenten am Phenylring der Liganden adressiert. Bereits im Docking zeigten sich die positiven Effekte der para-Substitution durch Halogenatome oder eine Methylgruppe. Die von Dr. Mathias Weiwad und Dr. Mirella Vivoli ermittelten pIC50- bzw. pKi-Werte best{\"a}tigten diesen Trend. Zugleich nahm die Affinit{\"a}t zu FKBP12 deutlich ab. Bei der Untersuchung der Referenzliganden sowie deren Chlor- und Bromderivate in MD-Simulationen zeigte sich, dass der Phenylring der Liganden in den MIP-Proteinen bevorzugt in Richtung des 80er Loops orientiert ist; in den FKB-Proteinen liegt er hingegen um etwa 110° gedreht vor und kann somit schlechter mit der Bindetasche interagieren. Besonders ausgepr{\"a}gt ist dieser Effekt in FKBP12. Basierend auf diesen Ergebnissen wurde der Phenylring durch einen 4-Bromo-1H-imidazol-2-ylsubstituenten ersetzt (Ligand 8ap). Dieser ist in der Lage, in der erwarteten Orientierung im Bereich des 80er Loops von BpsMIP zu binden und gleichzeitig eine stabile Wasserstoffbr{\"u}cke zu Asp37 auszubilden. Hieraus resultiert f{\"u}r den Liganden eine deutlich h{\"o}here Affinit{\"a}t in LIE- und MM/GBSA-Rechnungen; in FKBP12 blieb sie auf Grund der dort instabilen Interaktion unver{\"a}ndert. Die berechneten Energien k{\"o}nnen unmittelbar f{\"u}r einen relativen Vergleich verschiedener Liganden in einer Bindetasche verwendet werden. F{\"u}r die Vorhersage von pKi- bzw. pIC50-Werten in den verschiedenen Proteinen ist eine Kalibrierung gegen die gemessenen Affinit{\"a}ten erforderlich. Dies wurde f{\"u}r BpsMIP durchgef{\"u}hrt, indem eine lineare Korrelation zwischen den pKi- bzw. pIC50-Werten und den mit MM/GBSA ermittelten Energien aufgestellt wurde. F{\"u}r LIE wurde auf publizierte Werte von Lamb et al. zur{\"u}ckgegriffen. Die berechneten Affinit{\"a}ten stimmen f{\"u}r die bereits getesteten Inhibitoren gut mit den experimentellen pKi- und pIC50-Werten {\"u}berein. Anhand der Modelle werden f{\"u}r 8ap Werte vorhergesagt, die besser als die experimentellen Affinit{\"a}ten bekannter Liganden sind. Idealerweise k{\"o}nnen auch aus den Scores, die durch Docking erhalten werden, bereits R{\"u}ckschl{\"u}sse auf die Affinit{\"a}ten der Liganden gezogen werden. F{\"u}r die untersuchten Proteine war dies, auf Grund des engen Bereichs der experimentell ermittelten pKi- und pIC50-Werte, nicht mit hinreichender Richtigkeit m{\"o}glich. Um die Scores dennoch f{\"u}r die Beurteilung neuer Liganden verwenden zu k{\"o}nnen, wurden logistische Regressionsmodelle erstellt. Anhand dieser kann abgesch{\"a}tzt werden, ob ein Molek{\"u}l in BpsMIP submikromolare Affinit{\"a}t aufweist. Die Richtigkeit dieser Vorhersagemodelle konnte durch die Ber{\"u}cksichtigung dreier weiterer Deskriptoren (Konfiguration am Stereozentrum der Pipecolins{\"a}ure, Molekulargewicht und logD-Wert) deutlich verbessert werden, wobei die AUC der entsprechenden ROC-Kurven Werte bis zu 0.9 erreichte. Diese Modelle k{\"o}nnen f{\"u}r die Postprozessierung eines Dockings angewendet werden, um die vielversprechendsten Kandidaten zu identifizieren und anschließend in rechnerisch anspruchsvolleren MD-Simulationen genauer zu untersuchen. Mit dieser Arbeit wurde zur Weiterentwicklung der Leitstrukturen Ref_t und Ref_p beigetragen. Viele der getesteten Derivate wiesen deutlich verbesserte L{\"o}slichkeit bei gleichbleibender Affinit{\"a}t auf. Ferner wurden erstmalig detailliert die Unterschiede in den Bindetaschen zwischen 32 MIP- und FKB-Proteinen evaluiert. Hiervon wurden f{\"u}nf in MD-Simulationen als Apoprotein und im Komplex mit verschiedenen Inhibitoren verglichen. Anhand dieser Simulationen wurde nachgewiesen, dass jeweils eine Aminos{\"a}ure in BpsMIP und LpnMIP im Vergleich zum wichtigsten „off-target" FKBP12 selektiv durch eine Wasserstoffbr{\"u}cke adressiert werden kann. Durch LIE- und MM/GBSA-Rechnungen konnte gezeigt werden, dass in diesen hochkonservierten Bindetaschen eine bedeutende Modulation der Affinit{\"a}t zugunsten von BpsMIP m{\"o}glich ist.},
  subject      = {Computational chemistry},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Peinz2016,
  author    = {Peinz, Ulrich},
  title     = {Strukturbasiertes computergest{\"u}tztes Wirkstoffdesign an flexiblen Proteintargets: Aldose Reduktase und Hsp70},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-147103},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2016},
  abstract  = {Proteine sind dynamische makromolekulare Systeme, die nativ in verschiedenen Konfor-mationen vorliegen. Besonders Proteine mit einer ausgepr{\"a}gten intrinsischen Flexibilit{\"a}t stellen als biologische Zielstrukturen f{\"u}r das computergest{\"u}tzte strukturbasierte Wirkstoff-design auch heute noch eine große Herausforderung dar. Die vorliegende Arbeit thematisiert die computergest{\"u}tzte Identifizierung neuer Liganden mit inhibitorischer Aktivit{\"a}t f{\"u}r zwei strukturell sehr flexible Enzyme, die bei verschiedenen Krankheiten eine pathophysio-logische Rolle spielen. Ein Schwerpunkt lag in diesem Zusammenhang auf der Entwicklung virtueller Screeningverfahren, die es erm{\"o}glichten, die Flexibilit{\"a}t der Proteine ad{\"a}quat zu ber{\"u}cksichtigen. Der erste Teil der Arbeit beschreibt ein virtuelles Screeningverfahren f{\"u}r die Identifizierung von Liganden einer neuen, durch Molekulardynamik (MD) Simulationen generierten Proteinkonformation der Aldose Reduktase (AR), einem Enzym, das im Zusammenhang mit der Entstehung von Folgeerkrankungen bei Diabetes mellitus steht. Die angewandte Vorgehensweise zeigt M{\"o}glichkeiten auf, wie eine ausgepr{\"a}gte Proteinflexibilit{\"a}t mit Hilfe computerbasierter Methoden im Rahmen eines virtuellen Screenings explizit ber{\"u}cksichtigt werden kann. Die Studie war auf der einen Seite hinsichtlich methodischer Aspekte von Interesse, da dadurch sowohl eine Beurteilung der Aussagekraft computergenerierter Proteinkonformationen, als auch eine {\"U}berpr{\"u}fung der prinzipiellen Eignung MD-generierter Enzymkonformationen als Template f{\"u}r strukturbasierten Ligandendesignstudien, erfolgen konnte. Auf der anderen Seite war diese Studie aufgrund einer m{\"o}glichen Erweiterung des bekannten Konformationsraumes der AR auch aus strukturbiologischer Sicht von Interesse. Bei der Suche nach geeigneten Liganden in Molek{\"u}ldatenbanken kommerziell erh{\"a}ltlicher Verbindungen wurde eine protein- und eine ligandbasierte Strategie verfolgt. Im Rahmen des proteinbasierten Ansatzes erfolgte zun{\"a}chst eine vergleichende Strukturanalyse verschiedener AR-Ligand-Komplexstrukturen, um Informationen hinsichtlich experimentell aufgekl{\"a}rter Bindemotive, Protein-Ligand-Interaktionen sowie bestehender struktureller Differenzen zwischen der MD-Konformation und anderen Bindetaschenkonformationen der AR zu sammeln. Anschließend wurde die Bindetasche der MD-generierten Proteinstruktur hinsichtlich g{\"u}nstiger Interaktionspunkte analysiert, um aus den Erkenntnissen Pharmako-phormodelle als Filter f{\"u}r die nachfolgenden virtuellen Datenbanksuchen zu entwickeln. Als Erg{\"a}nzung zum proteinbasierten Ansatz wurde eine ligandbasierte Strategie f{\"u}r die Identifizierung potenzieller Kandidatenmolek{\"u}le verfolgt. Dabei diente ein bekannter AR-Inhibitor als Templatstruktur, bei dem aufgrund zuvor durchgef{\"u}hrter Dockingexperimente die begr{\"u}ndete Annahme bestand, dass dieser die Bindetaschenform der MD-Proteinkonfor-mation stabilisieren k{\"o}nnte. Hierbei wurde zun{\"a}chst eine Molek{\"u}ldatenbank aus kommerziell erh{\"a}ltlichen Verbindungen, die alle {\"u}ber eine bestimmte Substruktur als Ankergruppe verf{\"u}gten, aufgebaut und anschließend durch Berechnung molekularer {\"A}hnlichkeiten zu der Templatstruktur auf m{\"o}gliche Kandidatenmolek{\"u}le durchsucht. Die virtuell identifizierten Molek{\"u}le der beiden Ans{\"a}tze wurden im Anschluss mit Hilfe von Dockingsimulationen in die Bindetasche der MD-generierten Proteinkonformation gedockt und die berechneten Bindeposen mit einem Re- und Consensus-Scoringverfahren bewertet. Im n{\"a}chsten Schritt erfolgte eine Untersuchung der Selektivit{\"a}t der Kandidatenmolek{\"u}le anhand eines Cross-Dockingexperiments an verschiedenen Bindetaschenkonformationen der AR. Auf der Grundlage aller durch das virtuelle Screeningverfahren gesammelten Informationen wurde eine finale Molek{\"u}lauswahl getroffen und sechs kommerziell verf{\"u}gbare Molek{\"u}le f{\"u}r experimentelle Untersuchungen bezogen. Die experimentelle Bestimmung der Enzyminhibition wurde dabei von Kooperationspartnern mit Hilfe eines in vitro Assays untersucht. Aufgrund einer unzureichenden L{\"o}slichkeit von vier Substanzen unter den Assaybedingungen konnte lediglich das Inhibitionspotenzial von zwei Verbindungen untersucht werden. Eine der Verbindungen zeigte bemerkenswerterweise eine inhibitorische Aktivit{\"a}t im einstelligen mikromolaren Bereich. Eine finale Beurteilung, ob die Zielsetzung dieser Studie, eine neue computergenerierte Bindetaschenkonformation der AR experi-mentell zug{\"a}nglich zu machen, durch die vorgeschlagenen Verbindungen erf{\"u}llt werden konnte, konnte zum Zeitpunkt der Anfertigung der Dissertation aufgrund ausstehender Kristallstrukturen der jeweiligen AR-Ligand-Komplexe nicht erfolgen und bleibt das Ziel zuk{\"u}nftiger Arbeiten. Die Studie zeigte jedoch deutlich, dass nicht nur experimentell aufgekl{\"a}rte Proteinstrukturen sondern auch die Nutzung von mit Hilfe computerbasierter Verfahren, wie z.B. mittels MD Simulationen, berechneter Proteinkonformationen als Templatstrukturen f{\"u}r die Identifi-zierung neuer Liganden hilfreich sein kann und daher deren Verwendung f{\"u}r diese Zielsetzung ihre Berechtigung hat. Der zweite Teil der Arbeit handelt von der computergest{\"u}tzten Identifizierung nieder-molekularer Liganden einer neuen potenziellen Bindestelle der biologischen Zielstruktur Hitzeschockprotein 70 (Hsp70), als eine neuartige Klasse von Hsp70-Inhibitoren. Hsp70 spielt eine pathophysiologische Rolle bei verschiedenen Krebserkrankungen sowie diversen weiteren Erkrankungen, wie z.B. neurodegenerativen Erkrankungen und Infektions-krankheiten. Bei der neuen potenziellen Bindestelle, die im Rahmen der vorliegenden Arbeit n{\"a}her untersucht wurde, handelte es sich um das Interdom{\"a}neninterface, der Schnittstelle zwischen der Nukleotid- und Substratbindedom{\"a}ne von Hsp70. Zum Zeitpunkt der Arbeit waren keine Liganden dieser Proteinregion in der Literatur beschrieben, weshalb es zun{\"a}chst galt, die Hypothese der Adressierbarkeit dieser Zielregion durch niedermolekulare Liganden zu verifizieren. Hierf{\"u}r wurde ein virtuelles Screening durchgef{\"u}hrt, bei dem protein- sowie ligandbasierte Suchstrategien zum Einsatz kamen. Im Rahmen des proteinbasierten Ansatzes erfolgte zun{\"a}chst eine Analyse der Hsp70 Terti{\"a}r-struktur auf potenziell vorhandene Ligandenbindestellen. Im Anschluss wurde das Interdom{\"a}neninterface auf g{\"u}nstige Interaktionspunkte f{\"u}r bestimmte Atomtypen und funktionelle Gruppen zuk{\"u}nftiger Liganden untersucht. Basierend auf diesen Informationen wurde ein Pharmakophormodell als Filter f{\"u}r nachfolgende virtuelle Datenbanksuchen entwickelt. Bei dem ligandbasierten Ansatz fungierte der bekannte Hsp70-Ligand Apoptozol als Templatstruktur f{\"u}r die virtuelle Datenbanksuche, da die Ergebnisse eines vorab durchge-f{\"u}hrten Cross-Dockingexperiments deutlich auf eine Bindung des Molek{\"u}ls an das Interdom{\"a}neninterface hinwiesen. Diese Dockingstudie lieferte erste wertvolle Hinweise hinsichtlich der Bindestelle und potenzieller Bindemodi des Molek{\"u}ls an Hsp70. Im Anschluss an die virtuellen Datenbanksuchen wurden die identifizierten Kandidaten-molek{\"u}le hinsichtlich m{\"o}glicher Bindemodi und Bindungsaffinit{\"a}ten mittels Docking-simulationen in Verbindung mit einem Re- und Consensus-Scoringverfahren untersucht. Abschließend wurden neun ausgew{\"a}hlte Kandidatenmolek{\"u}le von kommerziellen Anbietern bezogen und mit Hilfe von in vitro Assays von Kooperationspartnern innerhalb der Klinischen Forschergruppe 216 auf ihre zytotoxische Aktivit{\"a}t gegen{\"u}ber Multiplen Myelomzellen untersucht. Dabei konnte f{\"u}r f{\"u}nf der neun getesteten Verbindungen bereits bei Konzentrationen im ein- bzw. zweistelligen mikromolaren Bereich eine Aktivit{\"a}t gemessen werden, was einer formalen Trefferquote von 56\% entspricht. Weiterhin wurde und wird in Folgearbeiten von Kooperationspartnern versucht, eine Bindung der ausgew{\"a}hlten Kandidatenmolek{\"u}le an Hsp70 n{\"a}her zu charakterisieren und sowohl am separierten Protein, als auch in der Targetzelle nachzuweisen. Dar{\"u}ber hinaus wurde zus{\"a}tzlich ein fragmentbasierter Ansatz, basierend auf einer bestimmten Substruktur, die als eine Art Ankergruppe fungieren sollte, verfolgt. Dabei diente bei der virtuellen Suche in Molek{\"u}ldatenbanken kommerzieller Anbieter ein Molek{\"u}lfragment als Suchanfrage. Aus dem identifizierten Molek{\"u}lsatz wurden Verbindungen unterschied-lichster struktureller Klassen f{\"u}r nachfolgende Dockingexperimente ausgew{\"a}hlt. Die berechneten Bindeposen wurden einem Re-Scoringverfahren f{\"u}r eine zus{\"a}tzliche Absch{\"a}tzung der Bindungsaffinit{\"a}t unterzogen. Schließlich wurden die f{\"u}nf vielver-sprechendsten Verbindungen f{\"u}r nachfolgende experimentelle Untersuchungen kommerziell bezogen. Die Ergebnisse der nachfolgenden r{\"o}ntgenkristallographischen Aufkl{\"a}rung der Protein-Ligand-Komplexe lagen bei der Anfertigung der vorliegenden Dissertation noch nicht abschließend vor und sind Bestandteil aktueller Forschungarbeiten. Mit den durchgef{\"u}hrten virtuellen Screeningverfahren konnten erstmals potenzielle Liganden des Hsp70-Interdom{\"a}neninterfaces als eine neuartige Klasse von Hsp70-Inhibitoren identifiziert werden. Weiterhin k{\"o}nnen die identifizierten, zytotoxisch aktiven Verbindungen als Leitstrukturen zuk{\"u}nftiger Inhibitordesignstudien dienen, mit dem Ziel sowohl die Zytotoxizit{\"a}t dieser Molek{\"u}le zu optimieren, als auch Struktur-Wirkungsbeziehungen f{\"u}r die Entwicklung von Inhibitoren mit verbesserten biologischen Aktivit{\"a}tsprofilen abzuleiten. Ein weiterer Schwerpunkt der Arbeit lag auf der computerbasierten Charakterisierung der Proteinflexibilit{\"a}t von Hsp70 mit Hilfe von MD Simulationen. In diesem Zusammenhang erfolgte eine Untersuchung intrinsischer Proteinbewegungen sowie des Konformations-raumes anhand von verschiedenen Hsp70-Enzymstrukturen. Die durchgef{\"u}hrten MD Simulationen waren zum Zeitpunkt der Arbeit die ersten Untersuchungen dieser Art, die nicht nur an einer einzelnen Dom{\"a}ne, sondern an ganzen Zweidom{\"a}nenstrukturen von Hsp70 erfolgten. Die generierten Trajektorien best{\"a}tigten die {\"u}berdurchschnittlich hohe Flexibilit{\"a}t der Zielstruktur Hsp70. Die im Rahmen der Studie identifizierten, zum Zeitpunkt der Arbeit noch nicht beschriebenen Proteinkonformere erweiterten das Spektrum der bekannten Hsp70-Proteinkonformationen erheblich und lieferten m{\"o}gliche Enzymkonformationen, die als Templatstrukturen f{\"u}r zuk{\"u}nftige strukturbasierte Wirkstoffdesignstudien dienen k{\"o}nnen. Dar{\"u}ber hinaus st{\"u}tzten die Beobachtungen die Hypothese der prinzipiellen Eignung des Interdom{\"a}neninterfaces von Hsp70 als eine Bindestelle f{\"u}r neue Inhibitoren. Auf der Grundlage der gewonnenen Informationen war es weiterhin m{\"o}glich, eine erste Hypothese hinsichtlich eines potenziellen inhibitorischen Wirkmechanismus der Liganden des Interdom{\"a}neninterfaces zu formulieren. Abschließend l{\"a}sst sich festhalten, dass durch die vorliegende Arbeit viele neue strukturbiologische Erkenntnisse {\"u}ber Hsp70 gewonnen wurden. Dennoch besteht weiterer Forschungsbedarf, um die Strukturbiologie von Hsp70 umfassend aufzukl{\"a}ren. M{\"o}glicher-weise k{\"o}nnen in zuk{\"u}nftigen Studien Enzymstrukturen aufgekl{\"a}rt werden, die die Existenz der in silico erzeugten und in der Arbeit beschriebenen Proteinkonformere best{\"a}tigen.},
  subject      = {Arzneimittelforschung},
  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}
}
@article{BajdaWieckowskaHebdaetal.2013,
  author    = {Bajda, Marek and Wieckowska, Anna and Hebda, Michalina and Guzior, Natalia and Sotriffer, Christoph A. and Malawska, Barbara},
  title     = {Structure-Based Search for New Inhibitors of Cholinesterases},
  series = {International Journal of Molecular Sciences},
  volume    = {14},
  journal   = {International Journal of Molecular Sciences},
  number    = {3},
  doi       = {10.3390/ijms14035608},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-129423},
  pages     = {5608-5632},
  year      = {2013},
  abstract  = {Cholinesterases are important biological targets responsible for regulation of cholinergic transmission, and their inhibitors are used for the treatment of Alzheimer's disease. To design new cholinesterase inhibitors, of different structure-based design strategies was followed, including the modification of compounds from a previously developed library and a fragment-based design approach. This led to the selection of heterodimeric structures as potential inhibitors. Synthesis and biological evaluation of selected candidates confirmed that the designed compounds were acetylcholinesterase inhibitors with \(IC_{50}\) values in the mid-nanomolar to low micromolar range, and some of them were also butyrylcholinesterase inhibitors.},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Schiebel2013,
  author    = {Schiebel, Johannes},
  title     = {Structure-Based Drug Design on Enzymes of the Fatty Acid Biosynthesis Pathway},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-69239},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2013},
  abstract  = {W{\"a}hrend die Wirkung der meisten gebr{\"a}uchlichen Antibiotika auf einer Beeintr{\"a}chtigung wichtiger bakterieller Prozesse beruht, wirken manche Substanzen durch die St{\"o}rung der Zellmembran-Struktur. Da Fetts{\"a}uren ein essentieller Bestandteil von Membran-Phospholipiden sind, stellt die bakterielle Fetts{\"a}urebiosynthese II (FAS-II) einen relativ wenig erforschten, aber dennoch vielversprechenden Angriffspunkt f{\"u}r die Entwicklung neuer Antibiotika dar. Das wichtige Antituberkulotikum Isoniazid blockiert die mykobakterielle Fetts{\"a}urebiosynthese und ruft dadurch morphologische {\"A}nderungen sowie letztlich die Lyse des Bakteriums hervor. Eine wichtige Erkenntnis war, dass Isoniazid den letzten Schritt des FAS-II Elongationszyklus inhibiert, der durch die Enoyl-ACP Reduktase katalysiert wird. Darauf aufbauend wurden mehrere Programme ins Leben gerufen, die sich zum Ziel gesetzt hatten, neue Molek{\"u}le zu entwickeln, welche dieses Protein verschiedener Pathogene hemmen. Die S. aureus Enoyl-ACP Reduktase (saFabI) ist von besonders großem Interesse, da drei vielversprechende Inhibitoren dieses Proteins entwickelt werden konnten, die momentan in klinischen Studien eingehend untersucht werden. Trotz dieser Erfolgsaussichten waren zum Zeitpunkt, als die vorliegenden Arbeiten aufgenommen wurden, keine Kristallstrukturen von saFabI {\"o}ffentlich verf{\"u}gbar. Daher war es eines der Hauptziele dieser Doktorarbeit, auf der Basis von kristallographischen Experimenten atomar aufgel{\"o}ste Modelle f{\"u}r dieses wichtige Protein zu erzeugen. Durch die Entwicklung einer verl{\"a}sslichen Methode zur Kristallisation von saFabI im Komplex mit NADP+ und Diphenylether-Inhibitoren konnten Kristallstrukturen von 17 verschiedenen tern{\"a}ren Komplexen gel{\"o}st werden. Weitere kristallographische Experimente ergaben zwei apo-Strukturen sowie zwei Strukturen von saFabI im Komplex mit NADPH und 2-Pyridon-Inhibitoren. Basierend auf der nun bekannten saFabI-Struktur konnten Molekulardynamik-Simulationen durchgef{\"u}hrt werden, um zus{\"a}tzliche Erkenntnisse {\"u}ber die Flexibilit{\"a}t dieses Proteins zu erhalten. Die so gewonnenen Informationen {\"u}ber die Struktur und Beweglichkeit des Enzyms dienten in Folge als ideale Grundlage daf{\"u}r, den Erkennungsprozess von Substrat und Inhibitor zu verstehen. Besonders bemerkenswert dabei ist, dass die verschiedenen saFabI Kristallstrukturen Momentaufnahmen entlang der Reaktionskoordinate der Ligandenbindung und des Hydrid-Transfers repr{\"a}sentieren. Dabei verschließt der so genannte Substratbindungsloop das aktive Zentrum des Enzyms allm{\"a}hlich. Die außergew{\"o}hnlich hohe Mobilit{\"a}t von saFabI konnte durch molekulardynamische Simulationen best{\"a}tigt werden. Dies legt nahe, dass die beobachteten {\"A}nderungen der Konformation tats{\"a}chlich an der Aufnahme und Umsetzung des Substrates beteiligt sind. Eine Kette von Wassermolek{\"u}len zwischen dem aktiven Zentrum und einer wassergef{\"u}llten Kavit{\"a}t im Inneren des Tetramers scheint f{\"u}r die Beweglichkeit des Substratbindungsloops und somit f{\"u}r die katalysierte Reaktion von entscheidender Bedeutung zu sein. Außerdem wurde die erstaunliche Beobachtung gemacht, dass der adaptive Substratbindungsprozess mit einem Dimer-Tetramer {\"U}bergang gekoppelt ist, welcher die beobachtete positive Kooperativit{\"a}t der Ligandenbindung erkl{\"a}ren kann. Alles in allem weist saFabI im Vergleich zu FabI Proteinen aus anderen Organismen mehrere außergew{\"o}hnliche Eigenschaften auf, die f{\"u}r die Synthese von verzweigten Fetts{\"a}uren n{\"o}tig sein k{\"o}nnten, welche wiederum f{\"u}r die {\"U}berlebensf{\"a}higkeit von S. aureus im Wirt von Bedeutung sind. Diese Erkenntnis k{\"o}nnte erkl{\"a}ren, warum S. aureus selbst bei Anwesenheit von exogenen Fetts{\"a}uren von FAS-II Inhibitoren abget{\"o}tet werden kann. Somit k{\"o}nnen die gewonnenen atomaren saFabI Modelle einen entscheidenden Beitrag zur Entwicklung neuer Hemmstoffe dieses validierten Angriffszieles leisten. Tats{\"a}chlich konnten die neuen Strukturen genutzt werden, um die Bindungsst{\"a}rken sowie die Verweilzeiten verschiedener saFabI Inhibitoren molekular zu erkl{\"a}ren. Die Struktur von saFabI im Komplex mit dem 2-Pyridon Inhibitor CG400549 hingegen enth{\"u}llte spezifische Wechselwirkungen in der geweiteten Bindetasche des S. aureus Enzyms, welche das geringe Aktivit{\"a}tsspektrum dieses derzeit klinisch erprobten Inhibitors erkl{\"a}ren. Diese Studien schaffen somit eine ideale Voraussetzung f{\"u}r die Entwicklung neuer wirksamer saFabI Inhibitoren, was am Beispiel des 4-Pyridons PT166 belegt werden kann. Im Rahmen der vorliegenden Dissertation konnten außerdem die Strukturen des Enzyms KasA im Komplex mit mehreren Derivaten des Naturstoffs Thiolactomycin gel{\"o}st werden.},
  subject      = {Staphylococcus aureus},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Mohsen2017,
  author    = {Mohsen, Amal Mahmoud Yassin},
  title     = {Structure Activity Relationships of Monomeric and Dimeric Strychnine Analogs as Ligands Targeting Glycine Receptors},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-142228},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2017},
  abstract  = {The inhibitory glycine receptors are one of the major mediators of rapid synaptic inhibition in the mammalian brainstem, spinal cord and higher brain centres. They are ligand-gated ion channels that are mainly involved in the regulation of motor functions. Dysfunction of the receptor is associated with motor disorders such as hypereklepxia or some forms of spasticity. GlyR is composed of two glycosylated integral membrane proteins α and β and a peripheral membrane protein of gephyrin. Moreover, there are four known isoforms of the α-subunit (α1-4) of GlyR while there is a single β-subunit. Glycine receptors can be homomeric including α subunits only or heteromeric containing both α and β subunits. To date, strychnine is the ligand that has the highest affinity as glycine receptor ligand. It acts as a competitive antagonist of glycine that results in the inhibition of Cl- ions permeation and consequently reducing GlyR-mediated inhibition. For a long time, the details of the molecular mechanism of GlyRs inactivation by strychnine were insufficient due to the lack of high-resolution structures of the receptor. Only homology models based on structures of other cys-loop receptors have been available. Recently, 3.0 {\AA} X-ray structure of the human glycine receptor- α3 homopentamer in complex with strychnine, as well as electro cryo-microscopy structures of the zebra fish α1 GlyR in complex with strychnine and glycine were published. Such information provided detailed insight into the molecular recognition of agonists and antagonists and mechanisms of GlyR activation and inactivation. Very recently, a series of dimeric strychnine analogs obtained by diamide formation of two molecules of 2-aminostrychnine with diacids of different chain length was pharmacologically evaluated at human α1 and α1β glycine receptors. None of the dimeric analogs was superior to strychnine. The present work focused on the extension of the structure-activity relationships of strychnine derivatives at glycine receptors All the synthesized compounds were pharmacologically evaluated at human α1 and α1β glycine receptors in a functional FLIPRTM assay and the most potent analogs were pharmacologically evaluated in a whole cell patch-clamp assay and in [3H]strychnine binding studies. It was reported that 11-(E)-isonitrosostrychnine displayed a 2-times increased binding to both α1 and α1β glycine receptors which prompted us to choose the hydroxyl group as a suitable attachment point to connect two 11-(E)-isonitrosostrychnine molecules using a spacer. In order to explore the GlyR pocket tolerance for oxime extension, a series of oxime ethers with different spacer lengths and sterical/lipophilic properties were synthesized biologically evaluated. Among all the oxime ethers, methyl, allyl and propagyl oxime ethers were the most potent antagonists displaying IC50 values similar to that of strychnine. These findings indicated that strychnine binding site at GlyRs comprises an additional small lipophilic pocket located in close proximity to C11 of strychnine and the groups best accommodated in this pocket are (E)-allyl and (E)-propagyl oxime ethers. Moreover, 11-aminostrychnine, and the corresponding propionamide were prepared and pharmacologically evaluated to examine the amide function at C11 as potential linker. A series of dimeric strychnine analogs designed by linking two strychnine molecules through amino groups in position 11 with diacids were synthesized and tested in binding studies and functional assays at human α1 and α1β glycine receptors. The synthesized bivalent ligands were designed to bind simultaneously to two α-subunits of the pentameric glycine receptors causing a possibly stronger inhibition than the monomeric strychnine. However, all the bivalent derivatives showed no significant difference in potency compared to strychnine. When comparing the reference monomeric propionamide containing ethylene spacer to the dimeric ligand containing butylene spacer, a 3-fold increase in potency was observed. Since the dimer containing (CH2)10 spacer length was found to be equipotent to strychnine, it is assumed that one molecule of strychnine binds to the receptor and the 'additional' strychnine molecule in the dimer probably protrudes from the orthosteric binding sites of the receptor.},
  subject      = {Strychnin},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Gador2018,
  author    = {Gador, Eva},
  title     = {Strategies to improve the biological performance of protein therapeutics},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-161798},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  pages     = {199},
  year      = {2018},
  abstract  = {During the last decades the number of biologics increased dramatically and several biopharmaceutical drugs such as peptides, therapeutic proteins, hormones, enzymes, vaccines, monoclonal antibodies and antibody-drug conjugates conquered the market. Moreover, administration and local delivery of growth factors has gained substantial importance in the field of tissue engineering. Despite progress that has been made over the last decades formulation and delivery of therapeutic proteins is still a challenge. Thus, we worked on formulation and delivery strategies of therapeutic proteins to improve their biological performance. Phase I of this work deals with protein stability with the main focus on a liquid protein formulation of the dimeric fusion protein PR-15, a lesion specific platelet adhesion inhibitor. In order to develop an adequate formulation ensuring the stability and bioactivity of PR-15 during storage at 4 °C, a pH screening, a forced degradation and a Design of Experiments (DoE) was performed. First the stability and bioactivity of PR-15 in 50 mM histidine buffer in relation to pH was evaluated in a short-term storage stability study at 25 °C and 40 °C for 4 and 8 weeks using different analytical methods. Additionally, potential degradation pathways of PR-15 were investigated under stressed conditions such as heat treatment, acidic or basic pH, freeze-thaw cycles, light exposure, induced oxidation and induced deamidation during the forced degradation study. Moreover, we were able to identify the main degradation product of PR-15 by performing LC/ESI-MS analysis. Further optimization of the injectable PR 15 formulation concerning pH, the choice of buffer and the addition of excipients was studied in the following DoE and finally an optimal PR-15 formulation was found. The growth factors BMP-2, IGF-I and TGF-β3 were selected for the differentiation of stem cells for tissue engineering of cartilage and bone in order to prepare multifunctionalized osteochondral implants for the regeneration of cartilage defects. Silk fibroin (SF) was chosen as biomaterial because of its biocompatibility, mechanical properties and its opportunity for biofunctionalization. Ideal geometry of SF scaffolds with optimal porosity was found in order to generate both tissues on one scaffold. The growth factors BMP-2 and IGF-I were modified to allow spatially restricted covalent immobilization on the generated porous SF scaffolds. In order to perform site-directed covalent coupling by the usage of click chemistry on two opposite sides of the scaffold, we genetically engineered BMP-2 (not shown in this work; performed by Barbara Tabisz) and IGF-I for the introduction of alkyne or azide bearing artificial amino acids. TGF β3 was immobilized to beads through common EDC/NHS chemistry requiring no modification and distributed in the pores of the entire scaffold. For this reason protein modification, protein engineering, protein immobilization and bioconjugation are investigated in phase II. Beside the synthesis the focus was on the characterization of such modified proteins and its conjugates. The field of protein engineering offers a wide range of possibilities to modify existing proteins or to design new proteins with prolonged serum half-life, increased conformational stability or improved release rates according to their clinical use. Site-directed click chemistry and non-site-directed EDC/NHS chemistry were used for bioconjugation and protein immobilization with the aim to underline the preferences of site-directed coupling. We chose three strategies for the incorporation of alkyne or azide functionality for the performance of click reaction into the protein of interest: diazonium coupling reaction, PEGylation and genetic engineering. Azido groups were successfully introduced into SF by implementation of diazonium coupling and alkyne, amino or acid functionality was incorporated into FGF-2 as model protein by means of thiol PEGylation. The proper folding of FGF-2 after PEGylation was assessed by fluorescence spectroscopy, WST-1 proliferation assay ensured moderate bioactivity and the purity of PEGylated FGF-2 samples was monitored with RP-HPLC. Moreover, the modification of native FGF-2 with 10 kDa PEG chains resulted in enhanced thermal stability. Additionally, we genetically engineered one IGF-I mutant by incorporating the unnatural amino acid propargyl-L-lysine (plk) at position 65 into the IGF-I amino acid sequence and were able to express hardly verifiable amounts of plk-IGF-I. Consequently, plk-IGF-I expression has to be further optimized in future studies in order to generate plk-IGF-I with higher yields. Bioconjugation of PEGylated FGF-2 with functionalized silk was performed in solution and was successful for click as well as EDC/NHS chemistry. However, substantial amounts of unreacted PEG-FGF-2 were adsorbed to SF and could not be removed from the reaction mixture making it impossible to expose the advantages of click chemistry in relation to EDC/NHS chemistry. The immobilization of PEG-FGF-2 to microspheres was a trial to increase product yield and to remove unreacted PEG-FGF-2 from reaction mixture. Bound PEG-FGF-2 was visualized by fluorescence imaging or flow cytometry and bioactivity was assessed by analysis of the proliferation of NIH 3T3 cells. However, immobilization on beads raised the same issue as in solution: adsorption caused by electrostatic interactions of positively charged FGF-2 and negatively charged SF or beads. Finally, we were not able to prove superiority of site-directed click chemistry over non-site-directed EDC/NHS. The skills and knowledge in protein immobilization as well as protein characterization acquired during phase II helped us in phase III to engineer cartilage tissue in biofunctionalized SF scaffolds. The approach of covalent immobilization of the required growth factors is relevant because of their short in vivo half-lives and aimed at controlling their bioavailability. So TGF-β3 was covalently coupled by means of EDC/NHS chemistry to biocompatible and biostable PMMA beads. Herein, we directly compared bioactivity of covalently coupled and adsorbed TGF-β3. During the so-called luciferase assay bioactivity of covalent coupled as well as adsorbed TGF-β3 on PMMA beads was ensured. In order to investigate the real influence of EDC/NHS chemistry on TGF-β3's bioactivity, the amount of immobilized TGF-β3 on PMMA beads was determined. Therefore, an ELISA method was established. The assessment of total amount of TGF-β3 immobilized on the PMMA beads allowed as to calculate coupling efficiency. A significantly higher coupling efficiency was determined for the coupling of TGF-β3 via EDC/NHS chemistry compared to the reaction without coupling reagents indicating a small amount of adsorbed TGF-β3. These results provide opportunity to determine the consequence of coupling by means of EDC/NHS chemistry for TGF β3 bioactivity. At first sight, no statistically significant difference between covalent immobilized and adsorbed TGF-β3 was observed regarding relative luciferase activities. But during comparison of total and active amount of TGF-β3 on PMMA beads detected by ELISA or luciferase assay, respectively, a decrease of TGF-β3's bioactivity became apparent. Nevertheless, immobilized TGF β3 was further investigated in combination with SF scaffolds in order to drive BMSCs to the chondrogenic lineage. According to the results obtained through histological and immunohistochemical studies, biochemical assays as well as qRT-PCR of gene expression from BMSCs after 21 days in culture immobilized TGF-β3 was able to engineer cartilage tissue. These findings support the thesis that local presentation of TGF β3 is superior towards exogenous TGF β3 for the development of hyaline cartilage. Furthermore, we conclude that covalent immobilized TGF β3 is not only superior towards exogenously supplemented TGF-β3 but also superior towards adsorbed TGF-β3 for articular hyaline cartilage tissue engineering. Diffusion processes were inhibited through covalent immobilization of TGF-β3 to PMMA beads and thereby a stable and consistent TGF-β3 concentration was maintained in the target area. With the knowledge acquired during phase II and III as well as during the studies of Barbara Tabisz concerning the expression and purification of plk-BMP-2 we made considerable progress towards the formation of multifunctionalized osteochondral implants for the regeneration of cartilage defects. However, further studies are required for the translation of these insights into the development of multifunctionalized osteochondral SF scaffolds.},
  subject      = {biologics},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Eckstein2004,
  author    = {Eckstein, Susanne},
  title     = {Stimulation humaner V-Gamma-9-V-Delta-2-T-Lymphozyten : Untersuchungen zur Wirkung Stickstoff-haltiger Bisphosphonate und zu bakteriellen Phosphoantigenen},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-12140},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2004},
  abstract  = {In der vorliegenden Arbeit werden Studien zu verschiedenen Aspekten der Stimulation von humanen Vg9Vd2-T-Lymphozyten vorgestellt. Ein Schwerpunkt war die Charakterisierung der Erkennung von Bisphosphonaten durch Vg9Vd2-T-Zellen. Weder die Alkylmonophosphonate Ethyl- und Propylphosphonat noch 3-Aminopropylphosphonat bewirkten eine Stimulation von Vg9Vd2 T-Lymphozyten. Anscheinend ist also f{\"u}r die gd-T-Zell-stimulierende Aktivit{\"a}t von Aminobisphosphonaten das Vorhandensein sowohl der Methylenbisphosphonat-Gruppe als auch des Amino-Stickstoffs entscheidend. Es wurden verschiedene Pamidronat-Derivate untersucht, die sich durch Substituenten am Stickstoffatom unterscheiden. Die meisten dieser Verbindungen konnten Vg9Vd2-T-Zellen aktivieren, die Art der Substituenten hatte aber großen Einfluss darauf, welche Konzentration des jeweiligen Bisphosphonats f{\"u}r eine gd-T-Zell-Antwort n{\"o}tig war. Besonders negativ auf die gd-T-Zell-stimulierende Aktivit{\"a}t wirkte sich aus, wenn das Stickstoffatom Teil einer S{\"a}ureamidbindung war. Das l{\"a}sst darauf schließen, dass die Gegenwart einer positiven Ladung (durch Protonierung des Stickstoffatoms) von Bedeutung f{\"u}r die Bioaktivit{\"a}t dieser Verbindungen ist. Beim Vergleich verschiedener Bisphosphonate mit stickstoffenthaltenden Heteroaromaten (F{\"u}nfringe mit ein bis drei Stickstoffatomen) zeigte sich, dass sowohl die Position des basischen Stickstoffatoms im Ring als auch Art und Position von Ringsubstituenten Einfluss auf deren gd-T-Zell-stimulierende Aktivit{\"a}t haben. Es ergaben sich Hinweise, dass sich eine gesteigerte Neigung eine positive Ladung in der Seitenkette zu tragen bei diesen Verbindungen genau wie bei Aminobisphosphonaten g{\"u}nstig auf das gd-T-Zell-aktivierende Potential auswirkt. Durch Behandlung mit Zoledronat wurde die monozyt{\"a}re Zelllinie THP-1 stimulierend f{\"u}r Vg9Vd2-T-Zellen. Auch weitere Zelllinien und Lymphozyten des peripheren Bluts (PBL) konnten nach Vorinkubation mit Zoledronat Vg9Vd2-T-Zellen aktivieren. Dabei gen{\"u}gten bei den PBL deutlich geringere Zoledronat-Konzentrationen um einen Effekt zu erzielen als bei den untersuchten Zelllinien. F{\"u}r die indirekte Stimulation von Vg9Vd2-T-Zellen durch Zoledronat mittels THP-1 Zellen oder PBL war Zell-Zell-Kontakt zwischen den pr{\"a}sentierenden Zellen und den gd-T-Zellen Voraussetzung. Die Anwesenheit von alkalischer Phosphatase hatte keine Auswirkungen auf die gd-T-Zell-Aktivierung durch Zoledronat. Dies spricht daf{\"u}r, dass Vg9Vd2-T-Zellen Oberfl{\"a}chenstrukturen auf anderen Zellen erkennen und dass freie Phosphoantigene bei der gd-T-Zell-Stimulierung durch Stickstoff enthaltende Bisphosphonate keine Rolle spielen. Wurde die Vorinkubation von THP-1 Zellen mit Zoledronat in Gegenwart von Saponin, einem Detergenz das die Durchl{\"a}ssigkeit der Zellmembran reversibel erh{\"o}ht, durchgef{\"u}hrt, reichten deutlich niedrigere Konzentrationen des Bisphosphonats aus, um die THP-1 Zellen stimulierend f{\"u}r gd-T-Lymphozyten zu machen. Das ist ein Hinweis darauf, dass f{\"u}r die Aktivierung von Vg9Vd2-T-Zellen durch Zoledronat intrazellul{\"a}re Vorg{\"a}nge in den „antigenpr{\"a}sentierenden" Zellen verantwortlich sein k{\"o}nnten. Beim Vergleich verschiedener N-BPs hinsichtlich ihrer Aktivit{\"a}t gegen{\"u}ber gd-T-Zellen und ihrer antiresorptiven Potenz ergab sich eine erstaunlich gute Korrelation. Dies k{\"o}nnte darauf hinweisen, dass beide Effekte durch den gleichen Mechanismus - die Hemmung der Farnesylpyrophosphat-Synthase - zustande kommen. Die Gegenwart von Farnesol oder Geranylgeraniol w{\"a}hrend der Vorinkubation von THP-1 Zellen mit Zoledronat verringerte deren gd-T-Zell-stimulierendes Potential nicht, so dass vielleicht nicht die Verarmung an l{\"a}ngerkettigen Isoprenoiden sondern die Anreicherung von Vorl{\"a}ufern zu Ver{\"a}nderungen in den Zellen f{\"u}hrt, die diese schließlich erkennbar f{\"u}r Vg9Vd2-T-Zellen machen. Zus{\"a}tzlich wurden im Rahmen dieser Arbeit einige Versuche zu bakteriellen Phosphoantigenen durchgef{\"u}hrt. Mittels einer selektiven HPLC-MS/MS-Methode gelang uns in einer E. coli-Probe der Nachweis eines Vg9Vd2-T-Zell-stimulierenden Pyrophosphats mit der molekularen Masse von 3-Formyl-1-butyl-pyrophosphat, einem Phosphoantigen das in Mykobakterien gefunden worden war (Belmant und Mitarbeiter, 1999). Eine weitere Strukturaufkl{\"a}rung war aufgrund der {\"a}ußerst geringen Konzentration des Phosphoantigens nicht m{\"o}glich. 2-C-Methyl-D-erythritol-2,4-cyclodiphosphat (MEcPP) ist ein Zwischenprodukt des 2-C-Methylerythritol-4-phosphat- (MEP) Wegs der Isoprenoidbiosynthese. Es wird in manchen Bakterien - z. B. Corynebacterium ammoniagenes - bei oxidativem Stress verursacht durch Benzylviologen (BV) akkumuliert. Es konnte gezeigt werden, dass Extrakte aus C. ammoniagenes, die in Gegenwart von BV kultiviert wurden, in einem h{\"o}herem Maße Vg9Vd2-T-Zellen stimulieren als Proben von Bakterien, die ohne BV-Zusatz wuchsen; MEcPP wirkte selbst nicht als Phosphoantigen. Dies war ein weiterer Hinweis darauf, dass bakterielle Phosphoantigene mit dem MEP-Weg assoziiert sind.},
  subject      = {T-Lymphozyt},
  language  = {de}
}
@article{HofmannFayezScheineretal.2020,
  author    = {Hofmann, Julian and Fayez, Shaimaa and Scheiner, Matthias and Hoffmann, Matthias and Oerter, Sabrina and Appelt-Menzel, Antje and Maher, Pamela and Maurice, Tangui and Bringmann, Gerhard and Decker, Michael},
  title     = {Sterubin: Enantioresolution and Configurational Stability, Enantiomeric Purity in Nature, and Neuroprotective Activity in Vitro and in Vivo},
  series = {Chemistry - A European Journal},
  volume    = {26},
  journal   = {Chemistry - A European Journal},
  number    = {32},
  doi       = {10.1002/chem.202001264},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-215993},
  pages     = {7299 -- 7308},
  year      = {2020},
  abstract  = {Alzheimer′s disease (AD) is a neurological disorder with still no preventive or curative treatment. Flavonoids are phytochemicals with potential therapeutic value. Previous studies described the flavanone sterubin isolated from the Californian plant Eriodictyon californicum as a potent neuroprotectant in several in vitro assays. Herein, the resolution of synthetic racemic sterubin (1) into its two enantiomers, (R)-1 and (S)-1, is described, which has been performed on a chiral chromatographic phase, and their stereochemical assignment online by HPLC-ECD coupling. (R)-1 and (S)-1 showed comparable neuroprotection in vitro with no significant differences. While the pure stereoisomers were configurationally stable in methanol, fast racemization was observed in the presence of culture medium. We also established the occurrence of extracted sterubin as its pure (S)-enantiomer. Moreover, the activity of sterubin (1) was investigated for the first time in vivo, in an AD mouse model. Sterubin (1) showed a significant positive impact on short- and long-term memory at low dosages.},
  language  = {en}
}
@article{LorsonRuoppNadernezhadetal.2020,
  author    = {Lorson, Thomas and Ruopp, Matthias and Nadernezhad, Ali and Eiber, Julia and Vogel, Ulrich and Jungst, Tomasz and L{\"u}hmann, Tessa},
  title     = {Sterilization Methods and Their Influence on Physicochemical Properties and Bioprinting of Alginate as a Bioink Component},
  series = {ACS Omega},
  volume    = {5},
  journal   = {ACS Omega},
  number    = {12},
  doi       = {10.1021/acsomega.9b04096},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-229460},
  pages     = {6481-6486},
  year      = {2020},
  abstract  = {Bioprinting has emerged as a valuable threedimensional (3D) biomanufacturing method to fabricate complex hierarchical cell-containing constructs. Spanning from basic research to clinical translation, sterile starting materials are crucial. In this study, we present pharmacopeia compendial sterilization methods for the commonly used bioink component alginate. Autoclaving (sterilization in saturated steam) and sterile filtration followed by lyophilization as well as the pharmacopeia non-compendial method, ultraviolet (UV)-irradiation for disinfection, were assessed. The impact of the sterilization methods and their effects on physicochemical and rheological properties, bioprinting outcome, and sterilization efficiency of alginate were detailed. Only sterile filtration followed by lyophilization as the sterilization method retained alginate's physicochemical properties and bioprinting behavior while resulting in a sterile outcome. This set of methods provides a blueprint for the analysis of sterilization effects on the rheological and physicochemical pattern of bioink components and is easily adjustable for other polymers used in the field of biofabrication in the future.},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Kuepper2005,
  author    = {K{\"u}pper, Patrick},
  title     = {Stereoselektive Totalsynthese verschiedener Cassia- und Microcos-Piperidinderivate : Synthese des (-)-Cassins},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-15247},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2005},
  abstract  = {Unser Ziel war es, einen neuen Zugang zu den sehr {\"a}hnlichen Cassia- und Microcos-artigen Piperidinalkaloiden zu finden. Aus dem „chiral pool" wurde der L-Zucker Rhamnose als Ausgangsmaterial gew{\"a}hlt. Diese wurde zun{\"a}chst in einen Azidoaldehyd, einem flexiblen Synthesebaustein zur Darstellung von Cassia- und Microcos-Piperidinalkaloiden, umgesetzt. Die L{\"u}cke zu den Piperidinalkaloiden wurde mit Hilfe der Tandem Wittig-[3+2]-Cycloaddition geschlossen. Das Reaktionsprodukt ist ein Triazolin, welches in einen Diazoester isomerisiert wurde. Eine nachfolgende Stickstoffextrusion ergab ein vinyloges Urethan. Mit Hilfe einer hochgradig steroselektiven katalytischen Hydrierung konnten verschiedene Homopipecolins{\"a}uremethylester erhalten werden. {\"u}ber einen identischen Weg wurden auch verschiedene Homopipecolins{\"a}uren mit Cassia- und Microcos-Grundk{\"o}rper dargestellt. Anhand eines Modellsystems wurde zun{\"a}chst das Konzept der Tandem Wittig-[3+2]-Cycloadditions-Reaktion zu einer Tandem HWE-[3+2]-Cycloadditions-Reaktion erweitert. In nur einem Ansatz gelangen so gleichzeitig der Aufbau des Piperidingrundk{\"o}rpers und das Anbringen der gew{\"u}nschten Seitenkette. Dieses neue Konzept wurde nun zur Synthese des nat{\"u}rlichen (-)-Cassins verwendet. Analog zur Tandem Wittig-[3+2]-Cycloaddition entsteht ein vinyloges Amid nach Stickstoffextrusion. Durch Hydrierung und nachfolgende Barton-McCombie Desoxygenierung wurde eine direkte Vorstufe des Cassins erhalten. Durch saure Hydrolyse konnten in einem Ansatz s{\"a}mtliche Schutzgruppen entfernt und der Naturstoff (-)-Cassin (1) erfolgreich dargestellt werden.},
  subject      = {Piperidinalkaloide},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Koenig2009,
  author    = {K{\"o}nig, Martin},
  title     = {Stereoselektive Synthese verschiedener beta-Amino- und Microcos-Piperidinderivate : Versuche zur Totalsynthese von (+)-Microconin},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-40040},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2009},
  abstract  = {Das Ziel dieser Arbeit war es, eine im Arbeitskreis entwickelte Methode zur Darstellung von unterschiedlich substituierten \&\#61538;-Aminopiperidinen zu etablieren und zu verifizieren, indem unser Konzept einer Tandemreaktion zum Einsatz kommen sollte. Diese Reaktionssequenz sollte anschließend zur Totalsynthese von Microconin, einem aus Microcos paniculata isoliertem Alkaloid, genutzt werden. Den ersten Schritt in Richtung \&\#61538;-Aminopiperidinderivate machte die Veresterung von L-Pyroglutamins{\"a}ure. Nach der Reduktion des Methylesters erfolgte die Aktivierung der Hydroxyfunktion des Alkohols in Form des Tosylats. Die Azideinf{\"u}hrung resultierte aus einer nucleophilen Substitutionsreaktion, anschließend daran wurde der Lactam-Stickstoff mit Boc2O und einer katalytischen Menge DMAP gesch{\"u}tzt. Das Lactam ist durch den Elektronenakzeptor aktiviert, so dass die Ring{\"o}ffnung zum Methylester unter sehr milden Bedingungen und ohne weiteren Reinigungsschritt erfolgen konnte. Die Aminofunktion musste mit einer zweiten Schutzgruppe blockiert werden, die anschließende selektive Reduktion mit DiBAl-H in trockenem Ether verlief problemlos und lieferte mit dem Aldehyd das Edukt f{\"u}r Olefinierungen mittels verschiedener Wittig-Reaktionen. Daf{\"u}r wurden stabilisierte Phosphonate hergestellt und in einer HWE-Reaktion mit dem Aldehyd umgesetzt. Die resultierenden elektronenarmen Olefine gingen dann die intramolekulare Cycloaddition mit dem Azidsubstituenten ein und bauten so den Grundk{\"o}rper der \&\#61538;-Aminopiperidinderivate in einer Reaktionssequenz auf, die wir als Tandem Wittig-[3+2]-Cycloaddition bezeichnen. Die Bildung der prim{\"a}ren Triazoline erfolgte stereoselektiv, die Geschwindigkeit der Cycloaddition hing sowohl vom konjugierten Olefinsubstituenten als auch vom vicinalen Substituenten der Azidfunktion ab. Die Konfigurationsbestimmung erfolgte mittels NMR-Spektroskopie durch Analyse der Kopplungskonstanten und NOE-Messungen. Die asymmetrische Induktion der Cycloaddition konnte direkt f{\"u}r die Stereochemie am Piperidinring genutzt werden, indem, nach basischer Triazolin/Diazoamin Isomerisierung, gleich das Diazoamin hydriert wurde. Die Hydrierung der vinylogen Urethane, den Produkten aus der rhodiumkatalysierten Stickstoffextrusion, lieferte ein Diastereomerengemisch, wobei das Verh{\"a}ltnis der Diastereomere haupts{\"a}chlich vom Substitutionsgrad des exocyclischen Amins abh{\"a}ngig war. {\"U}berraschenderweise fand beim Sulfontriazolin keine Isomerisierung zum Diazoamin statt, daher musste f{\"u}r die Darstellung der Sulfonylmethyl-\&\#61538;-aminopiperidine eine alternative Route {\"u}ber ein Ketosulfon beschritten werden. Die Synthese von Microconin begann mit der Desoxygenierung von L-Rhamnose durch die sog. Fischer-Zach-Reaktion. Das Rhamnal wurde in einer drei Stufen Eintopfreaktion erhalten und mittels Perlinhydrolyse in den offenkettigen Aldehyd umgewandelt. Die Aktivierung der Hydroxyfunktion als Mesylat resultierte in einer {\"a}ußerst empfindlichen Verbindung, die nur durch Verwendung des Lindlar-Katalysators mit zufrieden stellenden Ergebnis zum aliphatischen Aldehyd reduziert werden konnte. Eine bimolekulare nucleophile Substitutionsreaktion lieferte bei der Azideinf{\"u}hrung zur Schl{\"u}sselverbindung sowohl die ben{\"o}tigte funktionelle Gruppe als auch die ben{\"o}tigte Inversion der Konfiguration. Die Tandem HWE-[3+2]-Cycloadditions-Reaktion f{\"u}hrte auch bei dem Sulfontriazolin in eine Sackgasse, weshalb wieder eine alternative Syntheseroute eingeschlagen werden musste. Ausgehend von derselben Schl{\"u}sselverbindung gelang dies durch eine zinnkatalysierte Umsetzung mit stabilisierten Diazomethan zum Ketosulfon. Der Aufbau des Piperidin-Heterocyclus konnte dann wieder {\"u}ber eine intramolekulare Imin-Bildung des intermedi{\"a}ren Amins mit dem Keton erzielt werden. Die diastereoselektive Hydrierung verlief unter Wasserstoffaddition von der sterisch weniger gehinderten \&\#61537;-Seite und Ausbildung des all cis Substitutionsmusters. Nach dem erfolgreichen Aufbau des Heterocyclus mussten noch die beiden Heteroatome methyliert werden. Dabei wurden die besten Ergebnisse am Ringstickstoff mit der reduktiven Aminierung erzielt. Bei der anschließenden Abspaltung der Acetylgruppe zeigte sich erstmals, dass das Substitutionsmuster am Piperidinring nicht konfigurationsstabil war, da neben dem erwarteten Alkohol auch das Diastereomer isoliert wurde. Die genaue Ursache f{\"u}r die Epimerisierung nach der N-Methylierung konnte nicht gekl{\"a}rt werden. Die Einf{\"u}hrung des Methoxy-Substituenten am Grundk{\"o}rper erfolgte {\"u}ber eine Williamsonschen Ethersynthese. Bei den Versuchen zur Kupplung des Grundk{\"o}rpers mit der Seitenkette 2,4-Nonadienal erwies sich der Zusatz von HMPT als f{\"o}rderlich. Weiterhin konnte die Ausbeute an \&\#61538;-Hydroxysulfonen durch das Erw{\"a}rmen der Reaktionsmischung gesteigert werden. In den Folgeschritten der Julia-Olefinierung blieben die Versuche zur Ausbildung der dreifach unges{\"a}ttigten Struktureinheit in der Seitenkette des isolierten Naturstoffs jedoch erfolglos.},
  subject      = {Stereoselektive Synthese},
  language  = {de}
}