Chemische Charakterisierung und Spurenanalytik
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Organisationseinheit der BAM
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Prostate cancer (PCa) is one of the most common cancers in men. For detection and diagnosis of PCa, non-invasive methods, including magnetic resonance imaging (MRI), can reduce the risk potential of surgical intervention. To explore the molecular characteristics of the tumor, we investigated the applicability of ferumoxytol in PCa in a xenograft mouse model in two different tumor volumes, 500 mm3 and 1000 mm3. Macrophages play a key role in tumor progression, and they are able to internalize iron-oxide particles, such as ferumoxytol. When evaluating T2*-weighted sequences on MRI, a significant decrease of signal intensity between pre- and post-contrast images for each tumor volume (n = 14; p < 0.001) was measured. We, furthermore, observed a higher signal loss for a tumor volume of 500 mm3 than for 1000 mm3. These findings were confirmed by histological examinations and laser ablation inductively coupled plasma-mass spectrometry. The 500 mm3 tumors had 1.5% iron content (n = 14; sigma = 1.1), while the 1000 mm3 tumors contained only 0.4% iron (n = 14; sigma = 0.2). In vivo MRI data demonstrated a correlation with the ex vivo data (R2 = 0.75). The results of elemental analysis by inductively coupled plasma-mass spectrometry correlated strongly with the MRI data (R2 = 0.83) (n = 4). Due to its long retention time in the blood, biodegradability, and low toxicity to patients, ferumoxytol has great potential as a contrast agent for visualization PCa.
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.