Non-enzymatic analysis of cholesterol in acetonitrile on different electrodes. - Ilmenau. - 50 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2020
Cholesterin ist ein wesentliches Element, das der menschliche Körper benötigt, um zu funktionieren richtig. Der menschliche Körper benötigt seitdem genau die richtige Menge an Cholesterin. Ein unzureichender und übermäßiger Cholesterinspiegel kann zu unterschiedlichen Gesundheitsproblemen führen. Dies Forschung wurde durchgeführt, um nicht-enzymatisches elektrochemisches Verhalten von Cholesterin zu analysieren, wie indirekte Cholesterinoxidation, da es gesundheitliche Erkrankungen verursachen kann und für die Entwicklung möglicher Nachweismethoden für Cholesterin. Die Ergebnisse zeigten, dass basierend auf der Analyse unter Verwendung von Cyclovoltammetrie das Platin (Pt) und Glaskohlenstoff (Gc) -Elektroden konnten das Cholesterin mit einer Konzentration nachweisen Bereich von 0,0062 bis 0,0759 mM, enthalten in Acetonitrillösung zusammen mit Kalium Bromid (KBr) und Tetrabutylammoniumhexafluorophosphat (NBu4PF6). Die Erkennung Grenze der Platin- und Glaskohlenstoffelektroden zur indirekten Oxidation von Cholesterin war 17,0 uM bzw. 9,85 uM. Die Ergebnisse der Nachweisgrenze der verwendeten Elektroden in diese Forschung scheint wesentlich besser zu sein als diejenigen, die Cholesterin verwenden In der Literatur berichtete Oxidase zeigte jedoch eine schlechtere Leistung im Vergleich zu der ähnlichen Elektrodenmaterial in der Literatur angegeben. Daher weitere Forschung und Verbesserung was benötigt wird, um eine höhere Nachweisfähigkeit gegenüber indirekter Oxidation von zu entwickeln Cholesterin.
Einsatz der Mikrofluidsegmenttechnik zur Untersuchung der Pflanzenembryogenese am Beispiel von Brassica napus. - Ilmenau. - 102 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2020
Die vorliegende Arbeit befasst sich mit der Anwendung von tropfenbasierter Mikrofluidik für die Kultivierung von Mikrosporen der Pflanzenart Brassica napus. Unter Stressbedingungen (z.B. hohe Temperaturen) können die Mikrosporen umprogrammiert und die sogenannte Androgenese eingeleitet werden. Auf diese Weise können Embryonen und später adulte, doppelt haploide Pflanzen ohne vorherige Befruchtung aus männlichen Geschlechtszellenvorläufern erzeugt werden. Dieser Prozess stellt eine wichtige Grundlage für die Pflanzenzucht dar und soll durch Miniaturisierung und Automatisierung weiter beschleunigt und optimiert werden. In ersten Versuchen zeigt diese Arbeit die Möglichkeit ein solches Vorhaben zu verwirklichen. Zunächst wurde dazu ein apparativer Aufbau zur Generation von Mikrofluidsegmenten mit definierten Zellzahlen etabliert. Damit konnten anschließend verschiedene Einflussfaktoren wie Zelldichte, Schlauchmaterial und -größe, Sauerstoffgehalt und Hitzeschockbedingungen im schlauchbasierten System untersucht werden. Weiterhin wurden die mikrofluidischen Methoden dynamische Kultivierung und nLZudosierung zur Verfahrensoptimierung evaluiert. Die Möglichkeit einer mikrofluidischen Dosis-Wirkungs-Untersuchung an den Mikrosporen mit guter Auflösung, konnte ebenfalls demonstriert werden. Zur Auswertung der Versuche wurde die Größenverteilung der Mikrosporen mit einem speziell dafür entwickelten KI-Zelldetektionsprogramm ermittelt sowie der prozentuale Anteil der gebildeten Embryonen im Verhältnis zur eingesetzten Gesamtmikrosporenzahl berechnet. Erwachsene Pflanzen aus den Embryonen wurden schließlich auf einem Gamborg B5 Agarmedium und später in Erde herangezogen. Die Anwendung der mikrofluidischen Methodik für die Mikrosporen wurde zudem auf ein tropfenbasiertes Chipsystem ausgeweitet, welches für Einzelzellstudien geeignet ist. Es wurde ein funktionierendes System im kleinen Maßstab etabliert, mit welchem Mikrosporen der Brassica napus in Mikrofluidsegmenten kultiviert und Embryonen mit einer, im Verhältnis zu klassischen Methoden, hohen Rate erzeugt werden konnten.
Polymernanopartikel mit funktionalisierter großer Oberfläche zum Aufbau von Kompositpartikeln für Anwendungen in der Sensorik und Katalyse. - Ilmenau. - 71 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2020
Diese Masterarbeit befasst sich mit der Synthese von Polymerpartikeln mit einer möglichst großen Oberfläche unter Verwendung einer tropfenbasierten Mikrofluidtechnik. Darüber hinaus wird die Änderung des Zeta-Potentials der Polymerpartikel durch ionische Monomere und polyionische Makromoleküle sowie die Assemblierung der Polymerpartikel mit Metallnanopartikeln durch elektrostatische Wechselwirkungen untersucht. Von diesen Komposit-Partikeln wird erwartet, dass sie eine Signalverstärkung für die oberflächenverstärkte Raman-Streuung (SERS) erzielen können. Die Polymerpartikel wurden in einem Mehrphasensystem synthetisiert. In der organischen Phase wurden Monomere - Divinylbenzol(DVB) oder Methacrylsäuremethylester(MMA), thermische Initiatoren - Azobis(isobutyronitril) AIBN oder Kaliumperoxodisulfat (KPS) in Toluol zugegeben. In der wässrigen Phase wurden verschiedene Tenside wie Span20, Brij52, SDS oder Polyelektrolyte wie Natrium-Polystyrensulfonat (PSS), Polydiallyldimethylammoniumchlorid (PolyDADMAC) eingesetzt. Es konnte festgestellt werden, dass die Morphologie und die Größe der Oberfläche der Polymerpartikel von vielen Parametern, wie unterschiedlichen Tenside, Durchflussratenverhältnissen der wässrigen Phase und organischen Phase, Massenverhältnissen innerhalb der organischen Phase sowie Reaktionstemperatur und zeit, beeinflusst werden. Mit der Zugabe der polyionischen Makromoleküle PolyDADMAC oder PSS kann das Zeta-Potential der Partikel gezielt geändert werden. Zusammen mit der vergrößerten Oberfläche eignen sich die Polymerpartikel dazu, Metallnanopartikel durch elektrostatische Wechselwirkungen anzulagern.
Fluorometrische Gesamtkeimzahlbestimmung mit Tetrazoliumsalzen. - Ilmenau. - 64 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2020
In dieser Arbeit wurde mit Hilfe des Tetrazoliumsalzes 5-Cyano-2,3-ditolyl tetrazoliumchlorid (CTC) eine Nachweismethode für Bakterien entwickelt.
Etablierung einer Fluoreszenz basierten Zellvitalitätsanalyse für tropfenbasierte mikrofluidische Anwendung. - Ilmenau. - 93 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2020
Die tropfenbasierte Mikrofluidik ermöglicht die Isolierung und die Manipulation von einzelnen Zellen und Reagenzien innerhalb von dispergierten Kompartimenten. Diese moderne Technologie bietet umfangreiche Einsatzmöglichkeiten in den Bereichen der Chemie, der Biologie und der Medizin. Im Rahmen der Masterarbeit wurde die Funktionalität eines tropfenbasierten Mikrofluidik-Systems für die Etablierung eines alamarBlue®-Assays untersucht. Es wurden in einem tropfenbasierten Mikrofluidik-System Kompartimente mit unterschied-licher Verdünnung einer U-87MG Zellsuspension erzeugt. Darüber hinaus wurde den Tropfen ein definiertes Volumen des alamarBlue®-Farbstoffs zugegeben. Die Zugabe erfolgte mit einem mikrofluidischen Zudosiermodul. Durch die metabolische Aktivität der vitalen U-87MG Zellen wurde die nichtfluoreszierende Form des alamarBlue®-Farbstoffs, das Resazurin, in die fluoreszierende Form Resorufin umgewandelt. Die Vitalität der Zellen im Tropfen ist hierbei proportional zum Fluoreszenzsignal des einzelnen Tropfens. Für eine quantitative Fluoreszenzmessung von Tropfen in einem Schlauch, wurde ein Analysemodul bestehend aus einer Lichtquelle, einem Fluidikmodul und einer Detektionseinheit (Spektrometer oder PMT), aufgebaut und optimiert. Als Lichtquelle diente eine Laserdiode (525 nm) die über Lichtleiter mit dem speziell für tropfenbasierte Anwendungen entwickelten Analysemodul gekoppelt wurde. Die Messung der Fluoreszenz erfolgte entweder mit einem Spektrometer oder mit einem Photomultiplier (PMT). Der Fokus der Untersuchungen lag auf der Steigerung der Sensitivität. Desweitern wurden im Rahmen der Arbeit alle Komponenten des tropfenbasierten Mikrofluidik-Systems und des Analysemoduls charakterisiert und optimiert. Die Validierung des Mikrofluidik-Systems basierte auf der Ermittlung der Zellvitalität mittels alamarBlue®-Assay. Mit Hilfe der Vitalitätsanalyse wurde z.B. ermittelt, ob ein zuvor erzeugter Zellgradienten effizient und zuverlässig mit dem tropfenbasierten Mikrofluidik-System generiert werden kann. Letztendlich wurden die Messergebnisse, die mit dem Spektrometer und dem Photomutliplier erfasst wurden gegenübergestellt und diskutiert.
Synthese C60-funktionalisierter Zinkkomplexe. - Ilmenau. - 40 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2020
Ziel der vorliegenden Bachelorarbeit war es, ein wasserlösliches Konjugat, bestehend aus einem Zinkkomplex und einem C60-Fulleren, zu synthetisieren. Dieses Konjugat wird extern auf potentielle pharmakologische Eigenschaften getestet. Über eine Einhorn-Reaktion gelang es, die säurefunktionalisierte C60-Verbindung Phenyl-C61-Buttersäurechlorid mit dem Zinkkomplex [ZnCl2(4-{(E)-[(pyridin-2-yl)methyliden]amino}phenol)] über dessen phenolische Gruppe zu koppeln. Die neuartige Verbindung löst sich unter geringfügiger Zugabe von DMSO in Wasser und ist so grundsätzlich für den Einsatz in biologischen Systemen geeignet.
Entwicklung und Optimierung einer Methode zur HPLC-gekoppelten Size-Exclusion Chromatographie zur Untersuchung von Antikörperaggregaten sowie mit Peroxidase markierten Antikörpern. - Ilmenau. - 51 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2020
Ziel der Bachelorarbeit war es eine möglichst universell anwendbare Methode zur Qualitätskontrolle von Antikörpern und auf antikörperbasierenden Produkten, insbesondere perxodasemarkierte Antikörper, mittels HPLC-gekoppelter Größenausschlusschromatographie zu entwickeln. Hierzu wurden zunächst allgemeine Versuchsparameter, wie z.B. Laufpufferzusammensetzung und Flussgeschwindigkeit, untersucht. Anwendung fand die entwickelte Methode letzten Endes bei der Überprüfung, ob die Peroxidasemarkierung eines a-MRP14 Antikörpers vollständig abgelaufen ist, was durch Spiken einer Lösung, welche peroxidasemarkierte Antikörper enthält, mit unmarkiertem Antikörper simuliert wurde. Hier zeigt sich ein durchaus geeignetes Anwendungsgebiet der Methode, was sich anhand der geringen nachweisbaren Mengen von unmarkiertem Antikörper zeigen lässt. Ein weiteres Anwendungsgebiet war die Untersuchung der Stabilität von FP72 Antikörpern in unterschiedlichen Matrizes, wobei, aller Wahrscheinlichkeit nach, aufgrund der bereits stark aggregierten Antikörper Ergebnisse erzielt wurden, welche gängigen Theorien, zumindest zum Teil, widersprechen.
Synthese amphiphiler, polymerisierbarer Thiazolkörper. - Ilmenau. - 38 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2019
Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit der Synthese eines amphiphilen, polymerisierbaren 4-Hydroxythiazol basierenden Moleküls. Ausgehend von Benzonitrilen, welche paraständig mit hydrophoben Subeinheiten, Alkyl- und Alkoxygruppen, funktionalisiert wurden, gelang der Aufbau des Thiazolgrundkörpers. Die Alkylfunktionalisierung wurde dabei mittels Suzuki-Miyaura-Kupplung, die Alkoxyfunktion wurde via Willisamson Veretherung eingeführt. Die Heterocyclensynthese folgte der Hantzschen Route und realisierte die direkte Erzeugung eines 4-Hydroxy-5-ethylcarboxylat funktionalisierten Thiazols. Zur Etablierung des amphiphilen Charakters wurde die phenolartige 4-Hydroxygruppe des Thiazoles, ebenfalls über Williamsonscher Veretherung in einen hydrophilen Triethylenglykolmonomethylether überführt. Als letzter Schritt konnte die Reduktion der Estergruppe mittels Lithiumaluminiumhydrid gezeigt werden. Nach zukünftiger Umsetzung mit Methacrylsäurechlorid können so Systeme zugänglich sein, welche zum Aufbau von Langmuir-Blodgett-Schichten verwendet werden können.
Selektive Detektion von Hepatozyten und Sinusoidalen Leberendothelzellen in einem Zellsheetlayersystem durch Antikörper-basierte Immunfluoreszenz. - Ilmenau : Universitätsbibliothek. - 1 Online-Ressource (IV, 36 Seiten)
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2019
Humane primäre Hepatozyten werden häufig zur Untersuchung von Arzneimitteltoxizitäten, Arzneimittel-Clearance und Arzneimittel-Wechselwirkungen verwendet. Aufgrund der schnellen Dedifferenzierung der Zellen in zweidimensionalen Kulturen geht der Leberphänotyp und die Leberfunktion verloren und eine langfristige Kultivierung ist nicht möglich. Aus diesem Grund werden häufig 3D- Zellkultursysteme verwendet, die die in vivo Leberphysiologie besser imitieren können. In der Arbeitsgruppe wurde ein Zellsheetlayersystem (CSL) entwickelt, welche Leberläppchen nachahmen und mit Hepatozyten und sinuosidalen Leberendothelzellen besiedelt werden können. Die Herstellung erfolgt durch die 3D-[my]-contact-printing-Methode. Das Kultivieren von Zellen in diesen dreidimensionalen Strukturen kann zu phänotypischen und funktionellen Verbesserungen bei den kokultivierten Zelltypen führen. Das Ziel der vorliegenden Bachelorarbeit war die Entwicklung einer Antikörper-basierten Immunfluoreszenzdetektionsmethode, durch die Hepatozyten und sinuosidale Leberendothelzellen (LSECs) auf einem Zell-Sheet-Layer-System (cell-sheet-layer, CSL) durch Farbstoff-markierte Antikörper und Laserscanningmikroskopie selektiv detektiert werden können. Dies dient zur besseren Charakterisierung des Zellsheetlayer-Kokultursystems. Zu diesem Zweck wurden primäre upcyte® Hepatozyten (pHeps) und primäre upcyte® LSECs verwendet, welche aufgrund gentechnischer Modifikationen länger proliferieren können. Mit der 3D-[my]-contact-printing-Methode wurden Zellsheetlayer hergestellt. Verschiedene Antikörper (AK)-Kombinationen wurden getestet und die Immunfluoreszenzdetektionsmethode konnte erfolgreich mit einem monoklonalem anti-Albumin-AK zur Detektion der Hepatozyten sowie einem monoklonalem anti CD31-AK zur Detektion der LSECs in einer 2D-Kokultur etabliert werden. Zuvor konnte gezeigt werden, dass die selektive Detektion der Hepatozyten und LSECs mit folgenden AK-Kombinationen nicht möglich war: polyklonaler anti Albumin AK (Heps)/ monoklonaler anti CD31-AK (LSECs) und monoklonaler anti AAT-1-AK (Heps)/ monoklonaler anti CD31-AK (LSECs). Der Grund hierfür waren jeweils unspezifische Bindungen der AK an beide Zelltypen. Die Ergebnisse zeigen, dass bei der selektiven Detektion von verschiedenen Zelltypen in einem Kokultursystem auf Unspezifität der verwendeten AK geachtet werden muss und die spezifischen Antigene sorgfältig ausgewählt werden müssen.
https://doi.org/10.22032/dbt.40534
Einfluss einer wiederholten Acetaminophen-Applikation auf humane upcyte® Hepatozyten in einer 2D-Langzeit-Zellkultur. - Ilmenau. - 39 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2019
Die toxische Wirkung von Acetaminophen basiert auf dem Metaboliten N-Acetyl-p-benzochinonimin, welcher bei der Oxidation von Acetaminophen in einer Phase-I-Reaktion über das CYP450-Enzymsystem gebildet wird. Das Ziel der Arbeit bestand darin, die Auswirkungen wiederholter Acetaminophen-Applikationen auf humane upcyte® Hepatozyten über einen Zeitraum von 31 Tagen aufzuzeigen. Insbesondere sollten die Effekte physiologisch relevanter Acetaminophen-Konzentrationen (50 [my]M, 100 [my]M, 250 [my]M) mit höheren potenziell toxischen Acetaminophen-Konzentrationen (2 mM, 5 mM) auf humane upcyte® Zellen verglichen werden. Hierzu wurde täglich die Zellfunktion in Hinblick auf die Albumin-Sekretion und die LDH-Sekretion als Maß für die Acetaminophen induzierte Hepatotoxizität aus den Medium-Überständen bestimmt. Zudem sollte die Eignung der upcyte® Hepatozyten für Toxizitätsstudien dieser Art getestet werden. Durch die wiederholten Applikationen physiologisch relevanter Acetaminophen-Konzentrationen auf die upcyte® Hepatozyten konnte über den Inkubationszeitraum eine Steigerung der Zellfunktionalität in Hinblick auf die Albumin-Sekretion gezeigt werden. Im Gegensatz dazu führen hohe Konzentrationen (2 mM und 5 mM) zu einer starken Einschränkung der Zellfunktionalität. Entstandene Zellschädigungen durch die APAP-Applikationen zeigten sich im LDH-Assay reversibel. Die verwendeten upcyte® Hepatozyten wiesen eine lange Lebensdauer auf, wodurch die Langzeitkultur ermöglicht wurde.