In der vorliegenden Arbeit wird eine konvergente Synthesestrategie zum Aufbau von formstabilen dendritischen Carbosilanmolekülen mit 1,4-Phenyleneinheiten, welche als “Silicium-Silicium-Spacer” fungieren, vorgestellt. Zur Darstellung dieser Verbindungen kommen repetitive Lithiierungs-Silylierung-Zyklen zur Anwendung. Die Lithiierung von 1-Br-4-C6H4-Si(C6H4-4-Si(CH2CH=CH2)nMe3-n)3 (n = 0, 1, 2, 3) mit nBuLi und die Umsetzung von in-situ generiertem 1-Li-4-Si(CH2CH=CH2)nMe3-nC6H4 mit SiCl4 liefert Dendrimere der 0. Generation Si(C6H4-4-Si(CH2CH=CH2)nMe3-n)4 (n = 1, 2, 3). Wird 1-Li-4-Si(CH2CH=CH2)nMe3-nC6H4 mit 1-Br-4-SiCl3-C6H4 zur Reaktion gebracht, sind Dendronen der 0. Generation 1-Br-4-C6H4-Si(C6H4-4-Si(CH2CH=CH2)nMe3-n)3 (n = 0; 1; 2; 3) zugänglich. Durch repetitive Lithiierungs-Silylierungs-Zyklen können ausgehend von 1-Br-4-C6H4-Si(C6H4-4- Si(CH2CH=CH2)nMe3-n)3 Dendrimere höherer Generationen aufgebaut werden. Bringt man die lithiierte Spezies 1-Li-4- C6H4-Si(C6H4-4-Si(CH2CH=CH2)nMe3-n)3, welche ausgehend von 1-Br-4-C6H4-Si(C6H4-4-Si(CH2CH=CH2)nMe3-n)3 durch Metallierung mit tBuLi zugänglich ist, in Anwesenheit von TMEDA mit SiCl4 zur Reaktion, so erhält man die Dendrimere der 1. Generation Si(C6H4-4-(C6H4-4-Si(CH2CH=CH2)nMe3-n)3)4 (G1b, n = 1; G1c n = 2). Erfolgt die Silylierung jedoch in Abwesenheit von TMEDA, werden die Chlorsilane ClSi(C6H4-4-(C6H4-4-Si(CH2CH=CH2)nMe3- n)3)3 (D1bCl, n = 1; D1cCl, n = 2) gebildet. Die Silylierung von 1-Li-4-C6H4-Si(C6H4-4-Si(CH2CH=CH2)nMe3-n)3 mit 1-Br-4-SiCl3-C6H4 liefert die Dendronen der 1. Generation 1-Br-C6H4-4-Si(C6H4-4-(C6H4-4-Si(CH2CH=CH2)nMe3-n)3)3 (D1b, n = 1; D1c, n = 2; D1d, n = 3). Diese liegen in einem Gleichgewicht monomerer und komplementärer dimerer Spezies vor. Die Dimerisierung kann durch NMR-Untersuchungen sowie durch die Einkristallröntgenstruktur von D1bCl belegt werden. Die Darstellung von Carbosilanen des Typs PhMeSi((CH2)3B(OH)2)2 (2), Si(C6H4-4-SiMe2((CH2)3B(OH)2)4 (5), PhMeSi((CH2)3OH)2 (3) und Si(C6H4-4-SiMe3-n((CH2)3OH)n)4 (6a, n = 1; 6b, n = 2; 6c, n = 3) wird beschrieben. Die Boronsäuren 2 und 5 sind durch Umsetzung von PhMeSi(CH2CH=CH2)2 (1) und Si(C6H4-4-SiMe2(CH2CH=CH2))4 (4a) mit HBBr2·SMe2 und anschließender Hydrolyse zugänglich, während 3 und 6a - 6c durch Hydroborierung von 1 und 4a - c mit BH3·SMe2 und anschließender Oxidation mit H2O2 erhalten werden. Die Einkristallröntgenstruktur von 6a zeigt, dass das Molekül aufgrund von π-π-Wechselwirkungen und der Ausbildung von Wasserstoffbrückenbindungen Teil eines zweidimensionalen Netzwerks ist. Ein weiterer Schwerpunkt der Arbeit widmet sich der Synthese und Charakterisierung von Dendrimeren der 0. und 1. Generation mit symmetrisch substituiertem Porphyrin-Grundgerüst als multifunktionalem Kern. Hierbei werden zunächst die allyl-terminierten Bromide 1-Br-4-Si(CH2CH=CH2)nMe3-nC6H4 (n =1, 2) bzw. die Dendronen -Br-4-C6H4- Si(C6H4-4-Si(CH2CH=CH2)nMe3-n)3 (n = 0, 1, 2) in die aromatischen Aldehyde 1-HOC-4-Si(CH2CH=CH2)nMe3-nC6H4 (2b, n = 1; 2c, n = 2) bzw. 1-HOC-4-C6H4-Si(C6H4-4-Si(CH2CH=CH2)nMe3-n)3 (4a, n = 0; 4b, n = 1; 4c, n =2) überführt. Aus diesen werden nach der Methode von Lindsey durch Umsetzung mit Pyrrol, BF3·OEt2 und DDQ die entsprechenden Porphyrine H2T(-4-Si(CH2CH=CH2)nMe3-nC6H4)P (5b, n = 1; 5c, n = 2) bzw. H2T(-4-C6H4-Si(C6H4-4- Si(CH2CH=CH2)nMe3-n)P (7a, n = 0; 7b, n = 1; 7c, n =2) aufgebaut. Deren Komplexierung mit Zn(OAc)2 liefert die Zn- Porpyrine Zn(II) T(-4-Si(CH2CH=CH2)nMe3-nC6H4)P (6a, n = 1; 6b, n = 2) bzw. Zn(II) T(-4-C6H4-Si(C6H4-4- Si(CH2CH=CH2)nMe3-n)P (8a, n = 0; 8b, n = 1; 8c, n =2). Ausgehend von 5b und 5c sind Porphyrine mit terminalen Hydroxyl-Carbosilan-Einheiten via Hydroborierung- Oxidation zugänglich. Diese Verbindungen einschließlich der entsprechenden Zn-Komplexe sind aufgrund ihrer Fähigkeit zur Ausbildung von Wasserstoffbrücken-Netzwerken in hohem Maße zum Aufbau von supramolekularen Strukturen geeignet. Anhand der Einkristallröntgenstruktur-Analyse von Zn[T(4-Si((CH2)3-OH)Me2-C6H4)P] 10a ist ersichtlich, dass dieses Metalloporphyrin aufgrund von dirigierenden Wasserstoffbrücken Teil eines selbst organisierenden Porphyrin-Netzwerks darstellt und darum einzigartige strukturelle Eigenschaften aufweist. Die Einkristallröntgenstrukturen von 5b, 5c, 6b und 7b werden ebenfalls vorgestellt.

Matrix metalloproteinases (MMPs) network with other biological molecules to maintain the extracellular matrix (ECM) in normal physiology and perform different roles. Understanding and assigning specific role to each of 24 members of these endoproteinases is impeded because of lack of specific and efficient detection methods in biological samples. Moreover, MMP-based anti-cancer drug development has also been challenged because, currently, there is no robust methodology to distinguish the inactive pro-enzymes, active enzymes or those complexed with endogenous inhibitors in biological specimens. The objective of this project is to develop a chemical proteomics strategy based on Matrix assisted laser desorption ionization tandem mass spectrometry (MALDI-MS/MS) to help identify and discriminate the various MMP forms. Firstly, a triazine dye-based ligand immobilized on chromatography beads was utilized to assess whether it binds to recombinant human MMPs (rhMMPs). The results highlighted that the ligand interacts with latent forms of MMPs in agreement with the literature. Secondly, the potential of the ligand was assessed using MALDI-MS/MS based methodology in in vitro cancer models. Cell line culture supernatants were used in amounts to emulate the availability of tumour biopsies in clinical settings. The MS/MS spectral peaks specific to MMPs (MMP-2 and MMP- 14), and two endogenous inhibitors TIMP-1 and TIMP-2 were found in affinity chromatography eluates of cell culture supernatants with higher Mascot scores for the latter. While western blot detected MMP-2 in cell extracts, MALDI-MS/MS did not detect MMPs because of amounts below the limit of detection (LOD) of the instrument. Although the ligand was found to be interacting with MMPs and detergent-free salt elution buffers improved MALDI analysis, recovery of MMPs from biological samples was sub-optimal. The dye ligand was observed to bind other enzymes and despite various strategies to reduce non-specific binding of proteins or enable selective elution did not improve MMP enrichment. Further work using methodology described in this study is required after scaling up the MMP amounts in biological specimen and to resolve the issue of non-specific binding of proteins to the ligand by understanding its structure.

Characterization of post-translational modifications (PTMs) of therapeutic proteins is very important during the bioprocess development to maintain desired product quality and during the submission process to regulatory authorities for product approval. Monitoring glycosylation in pharmacokinetic studies can be useful to evaluate the dependence of clearance rates on different glycoforms. The cost and efficiency of characterization affect the speed to market of biopharmaceutical proteins. A reduction in the number of manual processing steps, cost of reagents and consumption of sample, as well as the time required for chemical analysis, is therefore necessary. The research presented in this thesis is focused on the potential of using microfluidic discs for automated, miniaturized, parallel and rapid sample preparation for PTM characterization of therapeutic monoclonal antibodies. Paper I describes the method development for N-linked glycosylation profiling. Several sample preparation steps have been performed in an integrated process in the microfluidic compact disc (CD). Paper II demonstrates the use of the method presented in paper I in combination with multivariate statistics for discrimination of glycosylation profiles of different therapeutic antibodies and simulation of a real case of quality control. Paper III is focused on a method for monitoring changes in glycosylation profiles of therapeutic antibodies in serum over time by incubation with an exoglycosidase enzyme. Paper IV describes the method for peptide mapping of therapeutic antibodies. In addition, recent work (unpublished results) assesses the potential of this method for methionine oxidation detection. The developed methods were fast, robust with low sample/reagent consumption. Generation of glycosylation profile data for one sample was established in approximately 2 h. The amount of samples and antigens loaded into the CD platform for one replicate was less than 0.3 μg and approximately 0.06 μg, respectively. Furthermore, considering the parallel function of the CD, conducting the analysis for 54 samples can be completed within a day. / <p>At the time of the doctoral defense, the following paper was unpublished and had a status as follows: Paper 3: Manuscript.</p>

The aim of presented diploma thesis was to characterize recent knowledge in the field of beer proteomics. The main part of this work was focused on modern instrumental methods of protein analysis, especially on protein identification by mass spectrometry. In experimental part proteins from selected beer samples were isolated, purified and separated by 2-D electrophoresis. The identification was performed by MALDI MS/MS and LC-MS/MS. Identified proteins were divided into 6 groups - serpines and protein Z, trypsine/-amylase inhibitors, yeast proteins, LTP protein, hordeins and other proteins. Proteomic analysis provided identification of proteins important for final analytical and sensory characteristics of the beer - for final beer quality and taste

In der vorliegenden Arbeit wird die Synthese linearer und zyklischer Aminoketone via nucleophiler aromatischer Substitution von fluorsubstituierten aromatischen Ketonen mit sekundären, aliphatischen Diaminen vorgestellt. Durch eine Adaption der Prozessparameter konnte eine elegante Methode zur Synthese fluorendgruppentragender Oligomere sowie von definierten Makrozyklen entwickelt werden. Die Modifizierung der Oligomere erfolgte sowohl durch Endgruppensubstitution als auch durch Reaktionen an der Carbonylgruppe am Oligomerrückgrat. Als Funktionalisierungsreagenzien wurden Mercaptoessigsäure, LAWESSONs Reagenz und N,N-Dimethylanilin eingesetzt. Die Umsetzung der Makrozyklen mit N,N-Dialkylanilinen ermöglicht die Synthese zyklischer Triphenylmethanfarbstoffe. Die Untersuchung der optischen Eigenschaften dieser zyklischen Kristallviolett-Derivate in Abhängigkeit des pH-Wertes und der Natur des Lösungsmittels sowie der Sensitivität gegenüber Cyanid-Ionen erfolgte mit Hilfe der UV/Vis-Spektroskopie.

No description available.

Matrix metalloproteinases (MMPs) network with other biological molecules to maintain the extracellular matrix (ECM) in normal physiology and perform different roles. Understanding and assigning specific role to each of 24 members of these endoproteinases is impeded because of lack of specific and efficient detection methods in biological samples. Moreover, MMP-based anti-cancer drug development has also been challenged because, currently, there is no robust methodology to distinguish the inactive pro-enzymes, active enzymes or those complexed with endogenous inhibitors in biological specimens. The objective of this project is to develop a chemical proteomics strategy based on Matrix assisted laser desorption ionization tandem mass spectrometry (MALDI-MS/MS) to help identify and discriminate the various MMP forms. Firstly, a triazine dye-based ligand immobilized on chromatography beads was utilized to assess whether it binds to recombinant human MMPs (rhMMPs). The results highlighted that the ligand interacts with latent forms of MMPs in agreement with the literature. Secondly, the potential of the ligand was assessed using MALDI-MS/MS based methodology in in vitro cancer models. Cell line culture supernatants were used in amounts to emulate the availability of tumour biopsies in clinical settings. The MS/MS spectral peaks specific to MMPs (MMP-2 and MMP- 14), and two endogenous inhibitors TIMP-1 and TIMP-2 were found in affinity chromatography eluates of cell culture supernatants with higher Mascot scores for the latter. While western blot detected MMP-2 in cell extracts, MALDI-MS/MS did not detect MMPs because of amounts below the limit of detection (LOD) of the instrument. Although the ligand was found to be interacting with MMPs and detergent-free salt elution buffers improved MALDI analysis, recovery of MMPs from biological samples was sub-optimal. The dye ligand was observed to bind other enzymes and despite various strategies to reduce non-specific binding of proteins or enable selective elution did not improve MMP enrichment. Further work using methodology described in this study is required after scaling up the MMP amounts in biological specimen and to resolve the issue of non-specific binding of proteins to the ligand by understanding its structure. / Shaukat Khanam Memorial Cancer Hospital and Research Centre, Pakistan and University of Bradford

No description available.

In der vorliegenden Arbeit wird eine konvergente Synthesestrategie zum Aufbau von formstabilen dendritischen Carbosilanmolekülen mit 1,4-Phenyleneinheiten, welche als “Silicium-Silicium-Spacer” fungieren, vorgestellt. Zur Darstellung dieser Verbindungen kommen repetitive Lithiierungs-Silylierung-Zyklen zur Anwendung. Die Lithiierung von 1-Br-4-C6H4-Si(C6H4-4-Si(CH2CH=CH2)nMe3-n)3 (n = 0, 1, 2, 3) mit nBuLi und die Umsetzung von in-situ generiertem 1-Li-4-Si(CH2CH=CH2)nMe3-nC6H4 mit SiCl4 liefert Dendrimere der 0. Generation Si(C6H4-4-Si(CH2CH=CH2)nMe3-n)4 (n = 1, 2, 3). Wird 1-Li-4-Si(CH2CH=CH2)nMe3-nC6H4 mit 1-Br-4-SiCl3-C6H4 zur Reaktion gebracht, sind Dendronen der 0. Generation 1-Br-4-C6H4-Si(C6H4-4-Si(CH2CH=CH2)nMe3-n)3 (n = 0; 1; 2; 3) zugänglich. Durch repetitive Lithiierungs-Silylierungs-Zyklen können ausgehend von 1-Br-4-C6H4-Si(C6H4-4- Si(CH2CH=CH2)nMe3-n)3 Dendrimere höherer Generationen aufgebaut werden. Bringt man die lithiierte Spezies 1-Li-4- C6H4-Si(C6H4-4-Si(CH2CH=CH2)nMe3-n)3, welche ausgehend von 1-Br-4-C6H4-Si(C6H4-4-Si(CH2CH=CH2)nMe3-n)3 durch Metallierung mit tBuLi zugänglich ist, in Anwesenheit von TMEDA mit SiCl4 zur Reaktion, so erhält man die Dendrimere der 1. Generation Si(C6H4-4-(C6H4-4-Si(CH2CH=CH2)nMe3-n)3)4 (G1b, n = 1; G1c n = 2). Erfolgt die Silylierung jedoch in Abwesenheit von TMEDA, werden die Chlorsilane ClSi(C6H4-4-(C6H4-4-Si(CH2CH=CH2)nMe3- n)3)3 (D1bCl, n = 1; D1cCl, n = 2) gebildet. Die Silylierung von 1-Li-4-C6H4-Si(C6H4-4-Si(CH2CH=CH2)nMe3-n)3 mit 1-Br-4-SiCl3-C6H4 liefert die Dendronen der 1. Generation 1-Br-C6H4-4-Si(C6H4-4-(C6H4-4-Si(CH2CH=CH2)nMe3-n)3)3 (D1b, n = 1; D1c, n = 2; D1d, n = 3). Diese liegen in einem Gleichgewicht monomerer und komplementärer dimerer Spezies vor. Die Dimerisierung kann durch NMR-Untersuchungen sowie durch die Einkristallröntgenstruktur von D1bCl belegt werden. Die Darstellung von Carbosilanen des Typs PhMeSi((CH2)3B(OH)2)2 (2), Si(C6H4-4-SiMe2((CH2)3B(OH)2)4 (5), PhMeSi((CH2)3OH)2 (3) und Si(C6H4-4-SiMe3-n((CH2)3OH)n)4 (6a, n = 1; 6b, n = 2; 6c, n = 3) wird beschrieben. Die Boronsäuren 2 und 5 sind durch Umsetzung von PhMeSi(CH2CH=CH2)2 (1) und Si(C6H4-4-SiMe2(CH2CH=CH2))4 (4a) mit HBBr2·SMe2 und anschließender Hydrolyse zugänglich, während 3 und 6a - 6c durch Hydroborierung von 1 und 4a - c mit BH3·SMe2 und anschließender Oxidation mit H2O2 erhalten werden. Die Einkristallröntgenstruktur von 6a zeigt, dass das Molekül aufgrund von π-π-Wechselwirkungen und der Ausbildung von Wasserstoffbrückenbindungen Teil eines zweidimensionalen Netzwerks ist. Ein weiterer Schwerpunkt der Arbeit widmet sich der Synthese und Charakterisierung von Dendrimeren der 0. und 1. Generation mit symmetrisch substituiertem Porphyrin-Grundgerüst als multifunktionalem Kern. Hierbei werden zunächst die allyl-terminierten Bromide 1-Br-4-Si(CH2CH=CH2)nMe3-nC6H4 (n =1, 2) bzw. die Dendronen -Br-4-C6H4- Si(C6H4-4-Si(CH2CH=CH2)nMe3-n)3 (n = 0, 1, 2) in die aromatischen Aldehyde 1-HOC-4-Si(CH2CH=CH2)nMe3-nC6H4 (2b, n = 1; 2c, n = 2) bzw. 1-HOC-4-C6H4-Si(C6H4-4-Si(CH2CH=CH2)nMe3-n)3 (4a, n = 0; 4b, n = 1; 4c, n =2) überführt. Aus diesen werden nach der Methode von Lindsey durch Umsetzung mit Pyrrol, BF3·OEt2 und DDQ die entsprechenden Porphyrine H2T(-4-Si(CH2CH=CH2)nMe3-nC6H4)P (5b, n = 1; 5c, n = 2) bzw. H2T(-4-C6H4-Si(C6H4-4- Si(CH2CH=CH2)nMe3-n)P (7a, n = 0; 7b, n = 1; 7c, n =2) aufgebaut. Deren Komplexierung mit Zn(OAc)2 liefert die Zn- Porpyrine Zn(II) T(-4-Si(CH2CH=CH2)nMe3-nC6H4)P (6a, n = 1; 6b, n = 2) bzw. Zn(II) T(-4-C6H4-Si(C6H4-4- Si(CH2CH=CH2)nMe3-n)P (8a, n = 0; 8b, n = 1; 8c, n =2). Ausgehend von 5b und 5c sind Porphyrine mit terminalen Hydroxyl-Carbosilan-Einheiten via Hydroborierung- Oxidation zugänglich. Diese Verbindungen einschließlich der entsprechenden Zn-Komplexe sind aufgrund ihrer Fähigkeit zur Ausbildung von Wasserstoffbrücken-Netzwerken in hohem Maße zum Aufbau von supramolekularen Strukturen geeignet. Anhand der Einkristallröntgenstruktur-Analyse von Zn[T(4-Si((CH2)3-OH)Me2-C6H4)P] 10a ist ersichtlich, dass dieses Metalloporphyrin aufgrund von dirigierenden Wasserstoffbrücken Teil eines selbst organisierenden Porphyrin-Netzwerks darstellt und darum einzigartige strukturelle Eigenschaften aufweist. Die Einkristallröntgenstrukturen von 5b, 5c, 6b und 7b werden ebenfalls vorgestellt.

(EN) Presented PhD thesis was aimed at the utilization of desorption ionization mass spectrometric techniques to study different types of biological samples. An important part of this thesis was the construction of a universal platform for ambient ionization techniques (AIT) in mass spectrometry (MS) for the experiments performed in combination with desorption electrospray ionization (DESI) and desorption atmospheric pressure photoionization (DAPPI). Initially manual platform for AIT was during the development rebuild into a motorized platform operated by software via user interface of the mass spectrometer. Using the motorized platform it was possible to carry out a one- dimensional (1-D) and two dimensional (2-D) samples analysis with a defined step size of imaging. Platform designed for AIT in MS was tested in DESI-MS mode by model analyte Rhodamine B and by plant samples which were represented by Aconitum plicatum. The platform was also tested on biological samples of vernix caseosa using DAPPI-MS ion source. Model analyte rhodamine B was in DESI-MS technique used to study the basic desorption ionization processes occurring in the DESI during the sample analysis. In order to highlight the surface structures the colloidal solution of ferrite nanoparticles was added into the sprayed liquid. For...