Anorganische Chemie
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Photodynamic therapy (PDT) used for treating cancer relies on the generation of highly reactive oxygen species, for example, singlet oxygen 1O2, by light-induced excitation of a photosensitizer (PS) in the presence of molecular oxygen, inducing DNA damage in close proximity of the PS. Although many precious metal complexes have been explored as PS for PDT and received clinical approval, only recently, the potential of photoactive complexes of nonnoble metals as PS has been discovered. Using the DNA origami technology that can absolutely quantify DNA strand break cross sections, we assessed the potential of the luminescent transition metal complex [Cr(ddpd)2]3+ (ddpd=N,N’-dimethyl-N,N’-dipyridine-2-ylpyridine-2,6-diamine) to damage DNA in an air-saturated aqueous environment upon UV/Vis illumination. The quantum yield for strand breakage, that is, the ratio of DNA strand breaks to the number of absorbed photons, was determined to 1–4%, indicating efficient transformation of photons into DNA strand breaks by [Cr(ddpd)2]3+.
Für die Rückführung von aus Rückbauprojekten anfallender künstlicher Mineralwolle in ihren Herstellungsprozess ist es notwendig, Stein- und Glaswolle zu unterscheiden und voneinander getrennt zu halten. Zu diesem Zweck wurde das Potential von NIR-Spektroskopie (NIRS) für einen werks- oder baustellenseitigen Einsatz getestet. NIRS wird aufgrund kurzer Messzeiten, minimaler Probenvorbereitung und hoher Robustheit der Spektrometer häufig in der Prozessanalytik eingesetzt. Untersucht wurden 70 verschiedene Mineralwollen, wobei sich der Probenumfang sowohl aus werksneuen Proben mit Herstellerangaben als auch unbekannten Proben ohne Spezifikation zusammensetzen, die auf verschiedenen Baustellen in den Jahren 2016–2017 entnommen oder von Deponien zur Verfügung gestellt worden waren. Als Referenzmethode wurde die Röntgenfluoreszenzanalyse verwendet, um den Mineralwolle-Typ über den Elementgehalt nach VDI 3492 zu identifizieren. Mit Hilfe eines multivariaten Datenanalyseverfahrens konnte schließlich eine Methode etabliert werden, die eine zuverlässige Identifikation von unbekannten Mineralwollen anhand deren NIR-Spektren als Stein- bzw. Glaswolle ermöglicht.
Screening of one-bead-one-peptide libraries is a powerful analytical tool for the identification of protein ligands. However, the traditional peptide screening procedure involves tedious steps such as manual selection, sequencing, and characterization. We present a high-throughput “all in one chip” system, allowing the screening of a high number of resin beads in short time. Here, beads of a combinatorial one-bead one compound peptide library are immobilized on an in-house produced chip, on which every bead has a well-defined position. The chip is then incubated with a fluorophore-labeled protein, identifying suitable peptides by a high-resolution fluorescence scan. The screening is followed by MALDI-MS experiments directly on the respective glass chip. To circumvent the need for peptide fragmentation normally used for peptide de novo sequencing, which can result in incomplete sequence information, an approach based on ladder sequencing has been used. This allows the peptide sequence identification by fragmentation-free MS with almost 100 % accuracy. For this purpose, a software tool was developed automatically translating MALDI-MS spectra into the corresponding peptide sequences.
In this paper, we describe the labelling of antibodies by gold nanoparticles (AuNPs) with diameters of 10 and 60 nm with detection by laser ablation inductively coupled plasma mass spectrometry (LA-ICP-MS). Additionally, the AuNPs labelling strategy is compared with commercially available labelling reagents based on MeCAT (metal coded affinity tagging). Proof of principle experiments based on dot blot experiments were performed. The two labelling methods investigated were compared by sensitivity and limit of detection (LOD). The absolute LODs achieved were in the range of tens of picograms for AuNP labelling compared to a few hundred picograms by the MeCAT labelling.
Die Generierung und Erweiterung von Prozessverständnis ist eine Grundvoraussetzung für die Anwendung moderner Konzepte im Kontext von Industrie 4.0, wie z.B. modularisierter und intensivierter Prozesse und Anlagen. Insbesondere die direkte Anbindung von Methoden der Online-Prozessanalytik ermöglicht tiefgehende Einblicke in die tatsächlich ablaufenden Vorgänge innerhalb chemischer und pharmazeutischer Produktionsschritte und der damit einhergehenden Regelungskonzepte.
Während die industrielle Anwendung der Online-Raman-Spektroskopie bereits erfolgreich gezeigt wurde, ist die Niederfeld-NMR-Spektroskopie als Online-Methode für die Prozessindustrie bislang noch nicht zugänglich. Der hohe Informationsgehalt verbunden mit einem Wegfall des Kalibrationsaufwands macht die NMR-Spektroskopie zu einer vielversprechenden Methode für die moderne Prozessautomation mit äußerst kurzen Rüstzeiten und geringem Validierungsbedarf. Diese Vorteile zahlen sich insbesondere für Multi-Purpose-Anlagen sowie für Prozesse mit stark schwankender Rohstoffqualität aus.
Im Rahmen des EU-Projekts CONSENS wurde ein industrietauglicher NMR-Analysator basierend auf einem kommerziell verfügbaren Laborgerät entwickelt. Dies umfasst neben der Anbindung an den Prozess vor allem die Erfüllung von Randbedingungen wie zuverlässige Automatisierung und Explosionsschutz, sowie die Integration in sowohl klassische als auch moderne Kommunikationsstrukturen.
Das Konzept wurde an zwei Beispielen aus den Bereichen der pharmazeutischen sowie der großtechnischen Prozessindustrie erprobt. Als eine Beispielreaktion wurde ein Teilschritt einer kontinuierlichen pharmazeutischen Synthese gewählt (Kopplung der zwei aromatischen Systeme Anilin und o-Fluornitrobenzol unter Verwendung eines Lithiumorganyls). Die Reaktion stellt hohe Anforderungen an die automatisierte Auswertung der erhaltenen Prozess-Spektren, die mit physikalisch motivierter Analyse der NMR-Spektraldaten gelöst wurde. Daneben wurde die Synthese des technisch relevanten Lösungsmittels Tetrahydrofuran mit dem Teilschritt der katalytischen Hydrierung von 2-Butin-1,4-diol als Beispielreaktion ausgewählt, die über ein Zwischenprodukt verläuft und Konkurrenzreaktionen aufweist. Dieses System bietet die Möglichkeit der Kombination unterschiedlicher spektroskopischer und klassischer Prozessinformationen von beispielsweise Druck-, Temperatur- und Durchfluss-Messstellen für die Entwicklung innovativer Regelungskonzepte.
The validation of the plasma compatibility of particles is a prerequisite for their application in plasma dispersion layers. The goal is the realization of functional add-on features on surfaces, in films and coatings. Although intended applications primarily address nanoparticles, the compatibility tests were carried out at first with particles in the lower micrometer range in order to investigate material-, fluorescent marker- or surface-based degradation effects in a simple manner.
Plasma compatibility implies at least the short-term acceptance of charged species, plasma-UV radiation, vacuum and elevated temperatures. Otherwise, effects on geometrical dimensions, chemical bonds, fluorescence efficiency and plastic-elastic properties are expected.
The plasma compatibility of monodisperse fluorescent-labeled particles to microwave excitation was evaluated by means of microscopic and spectroscopic investigation methods (light, fluorescence, confocal, atomic force microscopy and FTIR). This study comprises particles of different materials (SiO₂, PMMA, PS, MF) and sizes (from 50 nm to 10 μm).
A special preparation technique ensures that smallest geometry changes of particles can be measured by atomic force microscopy. For the selected plasma conditions (P = 600 W, f = 2.46 GHz, d = 10 cm) and an exposure time of 10 minutes, the geometry of SiO₂ particles (approx. 1.7 μm) remains nearly unchanged, whereas PS particles shrink in diameter by 6% and PMMA particles by 11%. For selected core-particles (SiO₂, MF) with fluorescencemarked (rhodamine) shell-polyelectrolytes no remarkable plasma degradation of the fluorescence intensity was observed for the above mentioned plasma conditions, however a doubling of exposure time already results in a significant decrease in intensity. Two different injection systems have been studied for the particle injection into the plasma deposition process.
One of the selected systems also proves process compatibility regarding the expected pressure differences upon injection