In den letzten Jahren haben sich hochauflösende Fluoreszenzmikroskopiemethoden, basierend auf der Lokalisation einzelner Fluorophore, zu einem leistungsstarken Werkzeug etabliert, um Fluoreszenzbilder weit unterhalb der Auflösungsgrenze zu generieren. Hiermit können räumliche Auflösungen von ~ 20 nm erzielt werden, was weit unterhalb der Beugungsgrenze liegt. Dabei haben zahlreiche Optimierungen und Entwicklungen neuer Methoden in der Einzelmolekül-Lokalisationsmikroskopie die Genauigkeit der orstspezifischen Bestimmung einzelner Fluorophore auf bis zu ~ 1 – 3 nm erhöht. Eine Auflösung im molekularen Bereich, weit unterhalb von ~ 10 nm bleibt allerdings herausfordernd, da die Lokalisationsgenauigkeit nur ein Kriterium hierfür ist. Allerdings wurde sich in den letzten Jahren überwiegend auf die Verbesserung dieses Parameters konzentriert. Weitere Kriterien für die fluoreszenzmikroskopische Auflösung sind dabei unter anderem die Markierungsdichte und die Kopplungseffizienz der Zielstruktur, sowie der Kopplungsfehler (Abstand zur Zielstruktur nach Farbstoffkopplung), die sich herausfordernd für eine molekulare Auflösung darstellen. Auch wenn die Kopplungseffizienz und -dichte hoch und der Kopplungsfehler gering ist, steigt bei Interfluorophordistanzen < 5nm, abhängig von den Farbstoffen, die Wahrscheinlichkeit von starken und schwachen Farbstoffwechselwirkungen und damit von Energieübertragungsprozessen zwischen den Farbstoffen, stark an. Daneben sollten Farbstoffe, abhänging von der Lokalisationsmikroskopiemethode, spezifische Kriterien, wie beispielsweise die Photoschaltbarkeit bei dSTORM, erfüllen, was dazu führt, dass diese Methoden häufig nur auf einzelne Farbstoffe beschränkt sind. In dieser Arbeit konnte mithilfe von definierten DNA-Origami Konstrukten gezeigt werden, dass das Blinkverhalten von Cyaninfarbstoffen unter dSTORM-Bedingungen einer Abstandsabhängigkeit aufgrund von spezifischen Energieübertragungsprozessen folgt, womit Farbstoffabstände im sub-10 nm Bereich charakterisiert werden konnten. Darüber hinaus konnte diese Abstandsabhängigkeit an biologischen Proben gezeigt werden. Hierbei konnten verschiedene zelluläre Rezeptoren effizient und mit geringem Abstandsfehler zur Zielstruktur mit Cyaninfarbstoffen gekoppelt werden. Diese abstandsabhänigen Prozesse und damit Charakterisierungen könnten dabei nicht nur spezifisch für die häufig unter dSTORM-Bedingungen verwendeten Cyaninfarbstoffen gültig sein, sondern auch auf andere Farbstoffklassen, die einen Auszustand zeigen, übertragbar sein. Darüber hinaus konnte gezeigt werden, dass hochauflösende dSTORM Aufnahmen unabhängig vom Farbstoffkopplungsgrad der Antikörpern sind, welche häufig für Standardfärbungen von zellulären Strukturen verwendet werden. Dabei konnte durch Photonenkoinzidenzmessungen dargelegt werden, dass aufgrund komplexer Farbstoffwechselwirkungen im Mittel nur ein Farbstoff aktiv ist, wobei höhere Kopplungsgrade ein komplexes Blinkverhalten zu Beginn der Messung zeigen. Durch die undefinierten Farbstoffabstände an Antikörpern konnte hier kein eindeutiger Energieübertragungsmechanismus entschlüsselt werden. Dennoch konnte gezeigt werden, dass Farbstoffaggregate bzw. H-Dimere unter dSTORM-Bedingungen destabilisiert werden. Durch die zuvor erwähnten DNA-Origami Konstrukte definierter Interfluorophordistanzen konnten Energieübertragungsmechanismen entschlüsselt werden, die auch für die Antikörper diverser Kopplungsgrade gültig sind. Des Weiteren konnten, ausgelöst durch komplexe Energieübertragungsprozesse höherer Kopplungsgrade am Antikörper, Mehrfarbenaufnahmen zellulärer Strukturen generiert werden, die über die spezifische Fluoreszenzlebenszeit separiert werden konnten. Dies stellt hier eine weitere Möglichkeit dar, unter einfachen Bedingungen, schnelle Mehrfarbenaufnahmen zellulärer Strukturen zu generieren. Durch die Verwendung des selben Farbstoffes unterschiedlicher Kopplungsgrade kann hier nur mit einer Anregungswellenlänge und frei von chromatischer Aberration gearbeitet werden. Neben den photophysikalischen Untersuchungen der Cyaninfarbstoffe Cy5 und Alexa Fluor 647 wurden diese ebenso photochemisch näher betrachtet. Dabei konnte ein neuartiger chemischer Mechanismus entschlüsselt werden. Dieser Mechanismus führt, ausgelöst durch Singulett-Sauerstoff (1O2), zu einer Photozerschneidung des konjugierten Doppelbindungssystems um zwei Kohlenstoffatome, was zu strukturellen und spektroskopischen Veränderungen dieser Farbstoffe führt. Auf Grundlage dieses Mechanismus konnte eine neue DNA-PAINT Methode entwickelt werden, die zu einer Beschleunigung der Aufnahmezeit führt.

A starlike heterocyclic molecule containing an electron‐deficient nonaaza‐core structure and three peripheral isoquinolines locked by three tetracoordinate borons, namely isoquinoline‐nona‐starazine (QNSA), is synthesized by using readily available reactants through a rather straightforward approach. This new heteroatom‐rich QNSA possesses a quasi‐planar π‐backbone structure, and bears phenyl substituents on borons which protrude on both sides of the π‐backbones endowing it with good solubility in common organic solvents. Contrasting to its starphene analogue, QNSA shows intense fluorescence with a quantum yield (PLQY) of up to 62 % in dilute solution.

An electron-poor bowl-shaped naphthalimide-annulated corannulene with branched alkyl residues in the imide position was synthesized by a palladium-catalyzed cross-coupling annulation sequence. This dipolar compound exhibits strong absorption in the visible range along with a low-lying LUMO level at –3.85 eV, enabling n-type charge transport in organic thin-film transistors. Furthermore, we processed inverted bulk-heterojunction solar cells in combination with the two donor polymers PCE–10 and PM6 to achieve open-circuit voltages up to 1.04 V. By using a blend of the self-assembled naphthalimide-annulated corannulene and PCE–10, we were able to obtain a power conversion efficiency of up to 2.1%, which is to the best of our knowledge the highest reported value for a corannulene-based organic solar cell to date.

Poorly water-soluble drugs frequently solubilize into bile colloids and this natural mechanism is key for efficient bioavailability. We tested the impact of pharmaceutical polymers on this solubilization interplay using proton nuclear magnetic resonance spectroscopy, dynamic light scattering, and by assessing the flux across model membranes. Eudragit E, Soluplus, and a therapeutically used model polymer, Colesevelam, impacted the bile-colloidal geometry and molecular interaction. These polymer-induced changes reduced the flux of poorly water-soluble and bile interacting drugs (Perphenazine, Imatinib) but did not impact the flux of bile non-interacting Metoprolol. Non-bile interacting polymers (Kollidon VA 64, HPMC-AS) neither impacted the flux of colloid-interacting nor colloid-non-interacting drugs. These insights into the drug substance/polymer/bile colloid interplay potentially point towards a practical optimization parameter steering formulations to efficient bile-solubilization by rational polymer selection.

As viruses are obligatory intracellular parasites, any step during their life cycle strictly depends on successful interaction with their particular host cells. In particular, their interaction with cellular membranes is of crucial importance for most steps in the viral replication cycle. Such interactions are initiated by uptake of viral particles and subsequent trafficking to intracellular compartments to access their replication compartments which provide a spatially confined environment concentrating viral and cellular components, and subsequently, employ cellular membranes for assembly and exit of viral progeny. The ability of viruses to actively modulate lipid composition such as sphingolipids (SLs) is essential for successful completion of the viral life cycle. In addition to their structural and biophysical properties of cellular membranes, some sphingolipid (SL) species are bioactive and as such, take part in cellular signaling processes involved in regulating viral replication. It is especially due to the progress made in tools to study accumulation and dynamics of SLs, which visualize their compartmentalization and identify interaction partners at a cellular level, as well as the availability of genetic knockout systems, that the role of particular SL species in the viral replication process can be analyzed and, most importantly, be explored as targets for therapeutic intervention.