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Neste trabalho, estudou-se o efeito da adição de acetonitrila nas propriedades de micelas do detergente aniônico, dodecil sulfato de sódio (SDS), e do detergente catiônico, cloreto de hexadeciltrimetilamônio (CTACl). Medidas de condutividade foram utilizadas para determinar a concentração micelar crítica, cmc, e o grau de dissociação, α, das micelas em função da fração molar de acetonitrila, XAc. Medidas de supressão de fluorescência, resolvida no tempo, com pireno como sonda, foram utilizadas para determinar a influência de acetonitrila no número de agregação das micelas, N, e na dinâmica de migração de solutos entre as fases aquosa e micelar. Em baixas frações molares XAc < 0,2), a acetonitrila insere-se nas cavidades da água, quebrando parcialmente as pontes de hidrogênio da água com a formação de novas pontes de hidrogênio entre as moléculas de acetonitrila e as moléculas de água. Nesta faixa de concentração, ocorre um aumento da cmc e do α, acompanhada de uma diminuição de N. Observa-se também alterações na dinâmica da interação de contra-íons e co-íons supressores na micela. Assim, as micelas de SDS e CTACl formadas em misturas acetonitrila-água são menores, mais dissociadas e apresentam maior fluidez interna. Ao redor de XAc = 0,2, as misturas de água-acetonitrila tornam-se microheterogêneos com o aparecimento de microdomínios ricos em acetonitrila e microdomínios ricos em água. A proporção das regiões ricas em acetonitrila aumenta com o aumento da fração molar de acetonitrila, com apenas pequenas modificações das propriedades dos dois tipos de microdomínios. Em XAc > 0,2 a variação de cmc e de α com a XAc passa a ser menos acentuada, sugerindo que o detergente forma agregados preferencialmente nas regiões mais aquosas; a sonda fluorescente pireno começa sair das micelas durante o tempo de vida do estado excitado; e há claras mudanças na dinâmica de incorporação de íons nos agregados. / This work presents a study of the effect of added acetonitrile on the properties of the micelles of the anionic detergent sodium dodecylsulfate (SDS) and the cationic detergent hexadecyltrimethylammonium chloride (CTACl). Conductimetric measurements were employed to determine the critical micelle concentration, cmc, and the degree of counterion dissociation, α, of the micelles as a function of the mole fraction of added acetonitrile, XAc. Time resolved fluorescence quenching measurements with pyrene as probe were employed to determine the effect of acetonitrile on the micellar aggregation number, N, and the dynamics of solute migration between the micellar and aqueous phases. At low mole fractions (XAc < 0.2), acetonitrile inserts into the cavities present in liquid water, partially disrupting the hydrogen bonding of water, with formation of new hydrogen bonds between water and acetonitrile. In this range, both the cmc and α increase, while N decreases. The dynamics of incorporation of counterionic and coionic quenchers into the micelles is also altered. Thus, the SDS and CTACl micelles formed in these acetonitrile-water mixtures are smaller, more highly dissociated and internally more fluid than those in aqueous solution. Above XAc of ca. 0,2, acetonitrile-water mixtures become microheterogeneous, the solution containing microdomains rich in acetonitrile and microdomains rich in water. The proportion of acetonitrile-rich microdomians increases with increasing XAc, with only small changes in the properties of the two types of microdomains. Correspondingly, at XAc > > ca. 0.2: the variation of the cmc and α with XAc is much less pronounced, suggesting that the detergent forms aggregates preferentially in the aqueous-rich domains; the fluorescence probe pyrene begins to exit the micelles during its excited state lifetime; and there are distinct changes in the rate constants for the incorporation of ions into the micelles.

Halogenierte Verbindungen treten in der Natur in einer großen Vielzahl auf. Ihre Funktionen können sehr vielfältig sein und reichen von antimikrobiellen Aktivitäten bis hin zu pflanzlichen Wachstumsregulatoren. Vor allem in Pilzen und Bakterien gibt es eine Reihe halogenierter Substanzen. Die Synthesewege und beteiligten Enzyme dieser Verbindungen sind weitestgehend aufgeklärt. Bei einer Klasse von halogenierenden Enzymen handelt es sich um Flavin-abhängige Tryptophan-Halogenasen, welche die Aminosäure Tryptophan regioselektiv und substratspezifisch an bestimmten Positionen des Indolrings halogenieren können. Tryptophan ist eine essenzielle Aminosäure, welche sehr vielfältige Funktionen innerhalb der Zellen besitzt. So wird diese in Polypeptidketten von Enzymen und Proteinen eingebaut und dient als Vorstufe für viele verschiedene Stoffwechselprodukte. Das Pflanzenhormon Indol-3-Essigsäure (IAA) leitet sich z. B. aus ebendieser Aminosäure ab. Pflanzenhormone haben sehr vielfältige Funktionen innerhalb der Pflanzen und spielen z. B. bei der Entwicklung, Differenzierung und Abwehr eine wichtige Rolle. In einigen Pflanzen konnte eine halogenierte Form von IAA, die 4-Chlorindol-3-Essigsäure, nachgewiesen werden. In verschiedenen Versuchen konnte gezeigt werden, dass diese Verbindung eine erhöhte Reaktivität gegenüber der nicht halogenierten Form aufweist. Die Wirkung dieser Substanz wurde in den letzten Jahrzehnten gut untersucht, über die an der Synthese beteiligten Enzyme dieses Pflanzenhormons ist jedoch kaum etwas bekannt. Im Rahmen dieser Arbeit wurden Gene von drei bakteriellen Tryptophan-Halogenasen (pyrH, thiH und prnA) in der Modellpflanze Arabidopsis thaliana exprimiert und die Bildung von chlorierten Substanzen genauer untersucht. Hauptaugenmerk wurde dabei auf mögliche chlorierte Metabolite gelegt, welche sich von der Aminosäure Tryptophan ableiten. Neben der Expression der bakteriellen Halogenasegene wurden diese zusätzlich für die Modellpflanze optimiert und unter der Kontrolle des 2× 35S-Promotors in Arabidopsis thaliana transformiert. Die heterologe Expression von AtpyrH, AtthiH, AtprnA, sowie der optimierten Gene AtpyrHopt, AtthiHopt und AtprnAopt konnte in verschiedenen transgenen Linien in den Pflanzen nachgewiesen werden. Die Expression der Halogenasegene variiert dabei in den untersuchten Linien. Durch die Optimierung konnte keine erhöhte Expression der Gene erzielt werden. Lediglich bei der Expression von AtpyrHopt zeigte sich ein erhöhtes Niveau der Genregulation im Vergleich zu AtpyrH. Der Nachweis, dass die transgenen Arabidopsis thaliana-Pflanzen, welche eines der Halogenasegene exprimieren, in der Lage sind die Aminosäure an der entsprechenden Position (5, 6 oder 7) zu halogenieren konnte für alle stabil transformierten Gene erbracht werden. Zusätzlich gelang es, die Halogenase-Enzyme aus transgenen Pflanzen von AtpyrH und AtpyrHopt anzureichern und deren Funktionsfähigkeit in einem Enzym-Test nachzuweisen. Es konnten ebenfalls weitere chlorierte Intermediate detektiert werden, welche u. a. Vorläufermoleküle des Hormons IAA aber auch weiterer Substanzen wie z. B. Camalexin sind. Für Arabidopsis thaliana-Wildtyp konnte die Möglichkeit zur Bildung von Cl-IAA durch die Zugabe von chloriertem Tryptophan gezeigt werden. Die an der Biosynthese beteiligten Enzyme können das chlorierte Substrat verwenden und dem Stoffwechsel zuführen. Die Bildung der chlorierten Verbindungen erfolgte in den transgenen Arabidopsis thaliana-Pflanzen ohne eine zusätzliche Expression einer Flavin-Reduktase. Das für die Halogenierungsreaktion notwendige FADH2 kann durch die Pflanzen selbst zur Verfügung gestellt werden. Die unterschiedliche Regulation der Gene führte bei den transgenen Linien nicht zu phänotypischen Unterschieden. Sowohl die Entwicklung der Pflanzen, als auch die Anzahl und Größe der Rosettenblätter entspricht dem Wildtyp und ist durch die Bildung chlorierter Verbindungen nicht beeinflusst. In verschiedenen Tests wurde die erhöhte Bioaktivität sowohl von chloriertem Tryptophan als auch chlorierter IAA in in vitro Experimenten mit verschiedenen Pflanzen bestätigt. Chlorierte IAA hemmte zusätzlich dazu das Wachstum des Bakteriums Pseudomonas syringae pv. tomato DC3000. In phytopathologischen Untersuchungen mit verschiedenen transgenen Pflanzen zeigte sich, dass Linien von AtthiHopt, AtprnA und AtprnAopt mitunter eine verbesserte Resistenz gegen bestimmte Pathogene aufweisen. Die Ergebnisse dieser Arbeit zeigen, dass die Bildung von chloriertem Tryptophan und chloriertem Indol-3-Acetonitril durch die heterologe Expression von Flavin-abhängigen Tryptophan-Halogenasen in Arabidopsis thaliana sowohl durch die ursprünglichen bakteriellen, als auch die optimierten Gene möglich ist.

Vid Klinisk kemi och farmakologi, Specialkemi, vid Skånes universitetssjukhus, Lund, utförs kvantifiering med LC-MS/MS av antipsykotiska och antidepressiva läkemedelskoncentrationer i serum med acetonitril (ACN) som mobilfas. ACN är på grund av sin höga elueringsstyrka ett av de vanligaste organiska lösningsmedlen vid reversed phase (RP) kromatografi, men uppvisar samtidigt en hög toxicitet med risk för stora leveransproblem. I syfte att reducera mängden ACN undersöktes därför möjligheten till ett mobilfasbyte till metanol (MeOH). Ordinarie metod jämfördes med tre nyutvecklade metoder med MeOH-baserad mobilfas. I en av metoderna ändrades endast mobilfas och elueringsgradient, medan två av metoderna även använde andra sorters RP-kolonner med anpassade elueringsgradienter. Samtliga analyter uppvisade godkänd separation och retention vid eluering med MeOH, men stor fluktuation från referensmetod sågs vid kvantifieringen av flera analyter, däribland olanzapin, desmetylolaznapin och mirtazapin. Liknande avvikelser med avseende på regression och kvantifieringsdifferens observerades vid eluering med andra sorters RP-kolonner. Detta indikerar att vidare optimering av andra vätskekromatografiska och masspektrometriska parametrar bör utföras innan metoderna kan valideras. / The quantification of antipsychotics and antidepressants in human serum with LC-MS/MS is usually performed with acetonitrile (ACN) as mobile phase. ACN is one of the most common organic solvents in reversed phase (RP) chromatography thanks to its high elution strength but is also highly toxic and can at times suffer from major delivery problems. The present study investigated the possibility of replacing ACN with methanol (MeOH) as primary organic solvent with the purpose of reducing the total ACN-usage. Three newly developed methods for chromatographic analysis of antipsychotic and antidepressant drugs using MeOH as organic solvent as part of the mobile phase were compared to the routine method in regard to analyte separation and retention, as well as the relative quantification of substance. In one of the methods only the mobile phase and elution gradient was changed whereas different types of RP columns were applied in addition to the changed mobile phase in the other two. All substances showed acceptable separation and retention when eluted with MeOH but displayed large fluctuations in the quantification of the analyzed substances, more specifically olanzapine, desmethylolanzapine and mirtazapine, in comparison to the reference method. Similar deviations in terms of regression and quantification bias were observed when analytes were eluted with MeOH through other types of RP columns. This indicates that further optimization of other parameters relating to the chromatography and mass spectrometer should be performed before validation.

In biosensors, printing involves the transfer of materials, proteins or cells to a substrate. It offers many capabilities thatcan be utilized in many applications, including rapid deposition and patterning of proteins or other biomolecules.However, issues such as stability when using biomaterials are very common. Using proteins, enzymes, as biomaterialink require immobilizations and modifications due to changing in the structural conformation of the enzymes, whichleads to changes in the properties of the enzyme such as enzymatic activity, during the printing procedures andrequirements such as solvent solutions. In this project, an innovative approach for the fabrication of proteinmicroparticles based on cross-linking interchange reaction is presented to increase the stability in different solvents.The idea is to decrease the contact area between the enzymes and the surrounding environment and also preventconformation changes by using protein microparticles as an immobilization technique for the enzymes. The theory isbased on using a cross-linking reagent trigging the formation of intermolecular bonds between adjacent proteinmolecules leading to assembly of protein molecules within a CaCO3 template into a microparticle structure. TheCaCO3 template is removed by changing the solution pH to 5.0, leaving behind pure highly homogenous proteinmicroparticles with a size of 2.4 ± 0.2 μm, according to SEM images, regardless of the incubation solvents. Theenzyme model used is Horse Radish Peroxidase (HRP) with Bovine Serum Albumin (BSA) and Glutaraldehyde (GL)as a cross-linking reagent. Furthermore, a comparison between the enzymatic activity of the free HRP and the BSAHRPprotein microparticles in buffer and different solvents are obtained using Michaelis-Menten Kinetics bymeasuring the absorption of the blue product produced by the enzyme-substrate interaction using a multichannelspectrophotometer with a wavelength of 355 nm. 3,3’,5,5’-tetramethylbenzidine (TMB) was used as substrate. As aresult, the free HRP show an enzymatic activity variation up to ± 50 % after the incubation in the different solventswhile the protein microparticles show much less variation which indicate a stability improvement. Moreover, printingthe microparticles require high microparticle concentration due to contact area decreasing. However, usingmicroparticles as a bioink material prevent leakage/diffusion problem that occurs when using free protein instead.