Chemische Charakterisierung und Spurenanalytik
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Organisationseinheit der BAM
In dieser Arbeit wurden drei verschiedene Nanomaterialien auf ihre Bindungsfähigkeit zu Proteinen untersucht. Zu Beginn standen dabei die Herstellung stabiler Dispersionen der einzelnen Nanopartikel und die Stabilität der gebildeten Konjugate im Vordergrund. Der Nachweis einer erfolgreichen Konjugatbildung, sprich der Beschichtung von Nanopartikel mit Proteinen, wurde sowohl qualitativ mittels DLS-Messungen als auch über quantitative Protein-Bestimmungen erbracht. Für die Quantifizierung konnten verschiedene Methoden eingesetzt werden. Neben der klassischen Vorgehensweise, welche indirekt über die Quantifizierung von ungebundenem Protein im Überstand erfolgt, konnten ihm Rahmen dieser Arbeit verschiedene direkte Bestimmungsmethoden entwickelt werden. So wurden mittels kolorimetrischer Tests, wie dem BCA-Assay und dem Bradford-Assay, Nanodiamantdispersionen mit Hilfe einer Korrekturwellenlänge vermessen und quantifiziert. Ebenso zum Einsatz kam die Methode der Aminosäureanalytik, welche aufgrund ihrer guten Rückführbarkeit auf Aminosäurestandards Ergebnisse mit hoher Richtigkeit generieren kann und ebenso die Detektion kleiner Proteinmengen möglich macht.
Nach den erfolgten quantitativen Betrachtungen wurden die Protein-beschichteten Nanopartikel auf ihre Anwendbarkeit als Analoga von Virus-like Particles (VLP) bei einer Immunisierung zur Gewinnung von polyklonalen Antikörpern gegen humanes Ceruloplasmin in Kaninchen überprüft. Es konnte mittels ELISA gezeigt werden, dass die Konjugate erfolgreich für die Herstellung von Antikörpern eingesetzt werden können und im zeitlichen Verlauf einer Immunisierung eine Steigerung des Antikörper-Titers zu erreichen ist.
Laser tissue soldering (LTS) based on indocyanine green (ICG)-mediated heat- denaturation of proteins might be a promising alternative technique for micro-suturing, but up to now the Problem of too weak shear strength of the solder welds in comparison to sutures is not solved. Earlier reports gave promising results showing that solder supported by carrier materials can enhance the cohesive strength of the liquid solder. In these studies, the solder was applied to the carriers by dip coating. Higher reliability of the connection between the solder and the carrier material is expected when the solder is bound covalently to the carrier material. In the present study a poly(ether imide) (PEI) membrane served as carrier material and ICG- supplemented albumin as solder substrate. The latter was covalently coupled to the carrier membrane under physiological conditions to prevent structural protein changes. As laser source a diode continuous-wave laser emitting at 808 nm with intensities between 250mW and 1500mW was utilized. The Albumin functionalized carrier membrane was placed onto the tunica media of explanted pig thoracic aortae forming an overlapping area of approximately 0.5×0.5 cm2. All tests were performed in a dry state to prevent laser light absorption by water. Infrared spectroscopy, spectro-photometrical determination of the secondary and Primary amine groups after acid orange II staining, contact angle measurements, and atomic force microscopy proved the successful functionalization of the PEI membrane with albumin. A laser power of 450mW LTS could generate a membrane-blood vessel connection which was characterized by a shear strength of 0.08±0.002MPa, corresponding to 15% of the tensile strength of the native blood vessel. Theoretically, an overlapping zone of 4.1mmaround the entire circumference of the blood vessel could have provided shear strength of the PEI membrane-blood vessel compound identical to the tensile strength of the native blood vessel. These in-vitro results confirmed the beneficial effects of solder reinforcement by carrier membranes, and suggest LTS with covalently bound solders on PEI substrates for further studies in animal models.