Proefschr. Rijksuniversiteit Groningen.

Thesis--Uppsala. / In Periodical Room.

Ziel dieser Arbeit war es, unbekannte (Minor)-Komponenten aus Apfelsaft zu identifizieren und deren Beitrag zur chemopräventiven Wirkung des Saftes zu bestimmen. Deren Motivation war begründet, dass bisher identifizierte niedermolekulare phenolische Verbindungen als Mischung nicht das gleiche chemopräventive Potential wie ein polyphenolangereicherter Apfelsaftextrakt aufgewiesen hatten. Zunächst wurden sieben Apfelsäfte verschiedener Erntejahre sowie 14 polyphenolangereicherte Saftextrakte auf ihre stoffliche Zusammensetzung hin untersucht. Dabei zeigte sich, dass die Polyphenolzusammensetzung der Apfelsäfte und -extrakte sowohl zwischen verschiedenen Produktionsjahren als auch abhängig von der verwendeten Produktionstechnologie stark variierte. Insbesondere der durch enzymatische Tresterverflüssigung erhaltene Saftextrakt (AE03B) wies eine deutliche Anreicherung an Quercetin- und Phloretinglycosiden sowie eine Abreicherung an phenolischen Säuren auf. Die Klärung von trüben Säften hatte keinen signifikanten Einfluss auf die Verteilung niedermolekularer Flavonoide. Tendenziell waren die Extrakte der trüben Säfte leicht an Phloretinglycosiden abgereichert. Im Gegensatz dazu wurde eine leichte Anreicherung der phenolischen Säuren in den untersuchten klaren Säften im Vergleich zu den trüben festgestellt. Der Gehalt hochmolekularer Procyanidine variierte in den untersuchten Säften und Saftextrakten produktions- und sortenbedingt ebenfalls stark. An klaren und trüben Säften einer Charge wurde eine signifikante Abnahme sowohl des Gehaltes als auch des mittleren Polymerisationsgrades durch den Klärungsprozess nachgewiesen. Ferner zeigten Reinfruchtsäfte aus Mostapfelsorten höhere Gehalte und mittlere Polymerisationsgrade als verschnittene Apfelsäfte mit einem Anteil an Tafeläpfeln. Als nicht phenolische Bestandteile wurden in den Säften und Saftextrakten (R)-Oktan-1,3-diol, (R)-5-(Z)-Okten-1,3-diol, 3-Hydroxy-2-pyron und 3-Hydroxy-beta-damascon detektiert. Zwei ausgewählte Saftextrakte aus den Jahren 2004 und 2006 wurden unter Zuhilfenahme unterschiedlicher präparativer Trennmethoden fraktioniert. Im Verlauf der Auftrennung wurden durch präparative Isolierung Quercetin, Qercetin-3-O-glucosid, Quercetin-3-O-galactosid, 3-Hydroxyphloretin-2’-glucosid, 3-Hydroxyphloretin-2’-xyloglucosid, Phloretin-2’-xyloglucosid und Phloretin-2’,4’-diglucosid erhalten. Die erhaltenen Subfraktionen und Reinstoffe wurden in vitro auf ihre Hemmwirkung der Proteintyrosinkinase (PTK) des epidermalen Wachstumsfaktor-Rezeptor (EGFR) untersucht. Darüber hinaus wurden die antioxidativen (DPPH, ORAC, X/XO), die antiinflammatorischen und antihormonellen (COX-1, CYP19) Eigenschaften sowie die Fähigkeit zur Modulation des Fremdstoffmetabolismus (CYP1A, QR) überprüft. Die Procyanidine des Apfels erwiesen sich in Abhängigkeit ihres Polymerisationsgrades als starke Inhibitoren der PTK des EGFR. So zeigten ausschließlich hochpolymere Procyanidine enthaltende Fraktionen (NP.4 und NP.5) eine deutlich stärkere Hemmung als Fraktionen, die nur aus niedermolekularen phenolischen Verbindungen zusammengesetzt waren. Auf die Enzyme Cytochrom P450 1A und Aromatase (CYP19) hatten die Procyanidine ebenfalls einen entscheidenden Einfluss. Die antioxidativen Eigenschaften der Apfelsaftextrakte waren sowohl vom Gehalt polymerer Procyanidine als auch von dem niedermolekularer Polyphenole abhängig. Die für die Apfelsaftextrakte nachgewiesenen Radikalfängereigenschaften und die Hemmung der Superoxidanionbildung wurden für beide Gruppen ebenfalls bestätigt. Dahingegen wurden Peroxylradikale im ORAC-Test fast ausschließlich von niedermolekularen Verbindungen abgefangen. Die 3-Hydroxyphloretin(glycoside) zeigten, mit Ausnahme des Xyloglucosids, am EGFR eine stärkere inhibitorische Wirkung als die entsprechenden Phloretin(glycoside). Die Untersuchung der Enzyme des Fremdstoffmetabolismus zeigte ein uneinheitliches Bild. So war Phloretin ein effektiverer Hemmstoff der CYP1A im Vergleich zum 3-Hydroxyphloretin. Bei den Glycosiden zeigten 3-Hydroxyphloretin-2’-glucosid die etwas bessere Wirkung. Ähnlich verhielt es sich bei der antioxidativen Kapazität. Die 3-Hydroxyphloretin(glycoside) wiesen im DPPH und X/XO-Assay eine größere Aktivität auf. Hydroxylperoxidradikale wurden nur durch das dihydroxylierte freie Aglykon besser abfangen. Weiterhin wurde mit 3-Hydroxy-beta-damascon erstmals ein hochpotenter Induktor der Chinonreduktase in Apfelsaft identifiziert. Die in dieser Arbeit erlangten Erkenntnisse hinsichtlich der neu identifizierten bioaktiven Inhalsstoffe leisten einen Beitrag zum besseren Verständnis der potentiell chemopräventiven Wirkungen von (trüben) Apfelsäften. Ferner ist die Quantifizierung dieser Substanzen in technologisch unterschiedlich behandelten Säften für weiterführende Studien von Relevanz. / The aim of the present work was to identify new (minor) components in apple juice and to determine their contribution to the chemopreventive potential of the juice. Motivation for this work were previous findings, demonstrating that known, low-molecular phenolic compounds, as a mixture, did not exhibit the same chemopreventive potential as polyphenol-enriched apple juice extract. Therefore seven apple juices of different years of harvest as well as 14 polyphenol-enriched apple juice extracts have been examined with respect to their chemical composition. It was shown, that the polyphenol composition of the apple juices and -extracts differed markedly, depending both on the year of production and the production technology applied. Most notably, juice extract AE03B, produced by enzymatic pomace treatment, showed a significant enrichment of quercetin and phloretin glycosides as well as a depletion of phenolic acids. Clarification of cloudy apple juices had no significant effect on the composition of the low molecular polyphenol fraction. By tendency, extracts obtained from cloudy juices contained slightly less phloretin glycosides compared to clear juice extracts, whereas clear juices showed a low enrichment of phenolic acids compared to cloudy juices. High variations in high molecular procyanidins were observed in the examined apple juices and apple juice extracts, depending on conditions of production and the apple varieties used. Considering clear and cloudy juices of one batch, procyanidin content and their mean degree of polymerisation were reduced significantly by the process of clarification. Furthermore, higher contents and higher mean degrees of polymerisation were found in juices deriving from one cider apple variety than in juices blended with dessert apples. (R)-Octane-1,3-diol, (R)-5-(Z)-octene-1,3-diol, 3-hydroxy-2-pyrone and 3-hydroxy-β-damascone were non-phenolic ingredients of the examined apple juices and apple juice extracts. Two selected apple juice extracts produced in 2004 and 2006 were fractionated using different preparative chromatographic methods. In the course of preparative fractionations, the substances quercetin, quercetin 3-O-glucoside, quercetin 3-O-galactoside, phloretin 2’-xyloglucoside, 3-hydroxyphloretin 2’-glucoside, 3-hydroxyphloretin 2’-xyloglucoside, und phloretin 2’,4’-diglucoside were obtained. Obtained subfractions and pure substances were tested in vitro for their inhibitory potentials with respect to protein tyrosine kinase (PTK) at the epidermal growth factor receptor (EGFR). In cancer cells this receptor is overexpressed and contributes to unregulated growth. Furthermore, antioxidative (DPPH, ORAC, X/XO), antiinflammatory and antihormonal (COX-1, CYP19) properties as well as the ability to modulate enzymes of xenobiotic metabolism (CYP1A, QR) were investigated. Apple procyanidins showed, depending on their degree of polymerisation, strong inhibition of the PTK at the EGFR. So fractions containing exclusively high-polymeric procyanidins (NP.4 and NP.5) showed a clearly stronger inhibition than fractions containing only low-molecular polyphenols. Procyanidines also had a decisive impact on the enzymes cytochrom P450 1A and aromatase (CYP19). Antioxidative properties of apple juice extracts were dependent on the content of both, polymeric procyanidins and low-molecular polyphenols. On the one hand both phenolic groups contributed to the radical scavenging properties and to an inhibition of superoxide anion generation, attested to the examined apple juice extracts. On the other hand, peroxyl radicals generated during the ORAC assay were only quenched by low molecular compounds. The inhibitory potential of the isolated 3-hydroxyphloretin (glycosides) with respect to the protein tyrosine kinase of the epidermal growth receptor was greater than of their corresponding phloretin (glycosides), except for the xyloglucoside. Inconsistent results were obtained from investigations of xenobiotic metabolising enzymes. So, phloretin was a more effective inhibitor of CYP1A than 3-hydroxphloretin, whereas, regarding the glycosides, 3-hydroxyphloretin glycosides were more effective. Likewise, 3-hydroxyphloretin (glycosides) exhibited slightly better radical scavenging activities in the DPPH and X/XO assays than their non-hydroxylated analogs. Only the dihydroxylated free aglycon scavenged hydroxyl peroxide radicals more successfully. Furthermore, 3-hydroxy-beta-damascone was identified as a highly potent quinone reductase inductor from apple juice for the first time. Findings obtained in this work concerning newly identified bioactive compounds con-tribute to a better understanding of the potential chemopreventive effect of (cloudy) apple juices. Furthermore, quantification of these substances in apple juices, treated differently with respect to technological issues, is of relevance for further studies.

Univ., Diss.--Münster, 2000.

Universiẗat-Gesamthochsch., Diss.--Paderborn, 1995.

Techn. Universiẗat, Diss., 2005--Berlin.

Universiẗat, Diss., 2005--Jena.

Blütenstaub ist eine der Hauptursachen für allergische Erkrankungen des Menschen. Insbesondere die Matrix-unterstützte Laser-Desorption/Ionisation-Flugzeit Massenspektrometrie stellt eine geeignete Technik dar, um solch komplexe, biologische Proben zu charakterisieren. Bei MALDI-TOF MS-Analysen werden die Bestandteile detektiert, die zuvor durch die Matrixauftragung und/oder während der Laser-Desorption von der Oberfläche des Pollenkorns abgelöst werden. Hier zeigte sich, dass die Verwendung eines leitfähigen Klebebandes zur Probenpräparation sowohl die Fixierung der Pollenkörner als auch die Extraktion der Analyten aus diesen verbessert. Die gezeigten Ergebnisse belegen, dass sich Pollen verschiedener Pflanzenarten über den Vergleich von massenspektrometrischen Peakmustern differenzieren lassen. Zur Beurteilung der spektralen Muster wurden in dieser Arbeit multivariate, statistische Verfahren, speziell die Hauptkomponentenanalyse verwendet. Diese hebt Unterschiede in den Datensätzen hervor und ermöglicht eine varianzgewichtete Darstellung und verbesserte Klassifizierung. Zur effizienten multivarianten Analyse wurde dieses Verfahren in eine graphische Benutzeroberfläche eingebunden. Neben der individuellen Charakterisierung einzelner Pollenproben liegt eine weitere Herausforderung in der massenspektrometrischen Analyse von Pollenkornmischungen, da es durch Vermischungs- und Suppressionseffekte zur Diskriminierung einzelner, möglicherweise charakteristischer MS-Peaks kommen kann. Deshalb wurde in dieser Arbeit die bildgebende MALDI Massenspektrometrie angewendet. So konnten in einem Modellsystem einzelne Pollenkörner unterschiedlicher Arten nachgewiesen und ihren ursprünglichen Positionen in der Probe zugeordnet werden. Der im Rahmen der Arbeit vorgestellte Ansatz stellt eine neue, zuverlässige Methode zur Pollenbestimmung dar, die nicht auf der individuellen, visuellen Beurteilung, sondern auf einer spektrometrisch-analytischen Basis beruht. / Pollen represent one of the major causes for allergies in humans. Matrix-assisted laser desorption/ ionization time-of-flight is a suitable technique to characterize such complex biological samples. In pollen analyses, MALDI-TOF MS detects components that are extracted from the grain surface by the matrix solution and during laser desorption. Like any biological structure, pollen grains contain specific proteins, peptides, lipids and carbohydrates that produce characteristic signal patterns in the mass spectrum. The sample preparation applied in this work showed that the use of a conductive adhesive tape improves both the fixation of the pollen grains and the extraction of the analytes from them. The shown results prove that pollen of different plant species can be differentiated by comparing their respective mass spectral patterns. For the evaluation of such spectral patterns multivariate statistical methods, and in this work especially principal component analysis, are needed. PCA highlights differences in data sets and enables variance-weighting and improved classification. For efficient multivariate analysis, this method was integrated into a graphical user interface. In addition to the individual characterization of pollen samples, the mass spectrometric analysis of pollen grain mixtures posed a further challenge, since mixing and suppression effects can lead to discrimination of individual, possibly characteristic MS-peaks. For this purpose, the MALDI MS Imaging technique was applied. For the evaluation of such imaging data sets, further multivariate methods were applied, investigated, and evaluated. Thereby, in a model system individual pollen grains of different species could be identified and assigned their original position in the sample. The presented approach represents a new, reliable method for pollen determination, based on spectrometric-analytical basis rather than an individual visual assessment.

Mit der Entdeckung von Graphen begann ein neuer Zeitabschnitt für die Entwicklung von Elektronik und Sensoren aufgrund der einzigartigen elektronischen Struktur Graphens. Graphen ist breit vertreten, beispielsweise in Anwendungsbereichen von Sensorik, Energiespeicherung und Katalyse. Elektronentransferprozesse sind fundamentale Prozesse für eben solche Anwendungen. Die Eigenschaften des heterogenen Elektronentransfers von Graphen sind sehr umstritten und es gibt immer noch kein einheitliches Bild, um eben jenen zu verstehen, da oft voneinander abweichende Eigenschaften in der Literatur dargestellt werden. Diese Arbeit präsentiert systematische Untersuchungen der Elektronentransfereigenschaften von einlagigen Graphenelektroden. Als weiterer Teil dieser Arbeit werden die Elektronentransfereigenschaften durch den Entwurf einer neuen Graphen-Hybridelektrode gezielt verändert. Der erste Teil ist auf die Verbesserung der Herstellungsschritte und der anschließenden Untersuchung des Einflusses von Kupferrückständen auf die Kinetik des Elektronentransfers von einlagigen Graphenelektroden fokussiert. Die Kupferrückstände kommen von der Herstellung und dem Transfer von Graphen. Die Elektronentransferkinetik von klassischen Redoxmediatoren mit inner-sphere Elektronentransfermechanismus nimmt nach erfolgreichen Entfernen von Kupferrückständen ab. Im Gegensatz dazu bleibt die Kinetik von outer-sphere Redoxmediatoren unberührt. Hier wird gezeigt, dass die Elektronentransferkinetik von solchen Redoxmediatoren vom pH-Wert der Lösung abhängig ist, obwohl bei dem Elektronentransfer Protonen nicht involviert sind. Weiterhin wird hier festgestellt, dass der Elektronentransfer von Kationen an Graphen am schnellsten in neutralem pH stattfindet, während der Elektronentransfer von Anionen am schnellsten in saurem Millieu abläuft. Diese pH-Abhängigkeit wird den elektrostatischen Wechselwirkungen zwischen den dissoziierten Redoxmediatoren und der Ladung der Graphen-Flüssigkeit-Grenzschicht zugeschrieben. Dieses Verhalten wird auch für Graphenelektroden auf anderen isolierenden Substraten und sogar mit einer unter dem Graphen liegenden Schicht von hexagonalem Bornitrid (hBN) gefunden. Basierend darauf ist die Schlussfolgerung, dass diese pH-Abhängigkeit für den Elektronentransfer von geladenen Redoxmediatoren an Graphenelektroden intrinsisch und spezifisch für Graphen ist. Mit Metallsubstraten unter dem Graphen kann dieser pH-Effekt unterdrückt werden, was für einen verstärkten elektrokatalytischen Effekt vom darunterliegenden Metall spricht, welcher dem vorher diskutierten elektrostatischen Effekt, vermutlich durch die Zunahme der gesamten Elektronendichte, überwiegt. Basierend darauf wurde eine neue Art von Graphenelektrode entwickelt: die Graphen-Sandwichelektrode. Diese Elektrode besteht aus zwei aufeinanderliegenden Graphenschichten mit dazwischenliegenden Metallpartikeln. Diese Sandwichelektrode nutzt die elektrochemischen Eigenschaften der in der Mitte liegenden Metallpartikeln aus, obwohl das Metall durch eine Graphenschicht bedeckt ist und nicht in Kontakt mit der Lösung kommt. Bei der Verwendung von Platinpartikeln wird die obere Graphenschicht mit elektrokatalytischen Eigenschaften versehen. Als Ergebnis wird die Bildung von Wasserstoff (HER) und die Reduktion von Sauerstoff (ORR) an dieser Elektrode katalysiert. Des Weiteren wird dieser Effekt hier dafür genutzt um Wasserstoffperoxid zu messen, auch wenn eine solche Reaktion an einer „normalen“ Graphenelektrode nicht beobachtet werden kann. Hierdurch wird eine neue Klasse von optimierten Elektroden mit maßgeschneiderten elektrokatalytischen Eigenschaften realisiert. Diese Ergebnisse heben den Einfluss eines unter Graphen liegenden Metalls auf die Elektrochemie von Graphen hervor. Der zweite Teil dieser Arbeit konzentriert sich auf die Untersuchungen von Ladungen an der Graphen-Flüssigkeit-Grenzschicht auf einem lokalen und räumlich aufgelösten Niveau mit Hilfe von Rasterionenleitfähigkeitsmikroskopie (Scanning Ion Conductance Microscope - SICM). Dafür sind weiche Trägerflächen benötigt, die die Spitzen von Glaskapillaren nicht beschädigen. Diesbezüglich werden drei Protokolle für den Transfer von Graphen auf ein weiches Polymersubstrat, dem Polydimetyhlsiloxan (PDMS), entwickelt. Die dadurch erhaltenen Graphenproben werden mit Hilfe von optischer und Rasterkraftmikroskopie charakterisiert. Anhand von Annäherungskurven aus der SICM kann die Oberflächenladung qualitativ charakterisiert werden. Die Oberflächenladung einer Graphenoberfläche kann als negativ geladen in einem pH-Wert von 7 entschlüsselt werden. Zusätzlich werden Herausforderungen und Hindernisse beim Arbeiten mit SICM zu Grenzflächenuntersuchungen von einlagigem Graphen diskutiert. Diese Ausarbeitung zeigt die Bedeutung von Grenzflächenladungen und den Einfluss von unter dem Graphen liegenden Metall auf Graphen und graphenverwandte Elektroden auf. Dieses Wissen kann genutzt werden, um neue graphenbasierte Sensoren und auch hybride Elektroden für Elektrokatalyse zu entwickeln. / The discovery of graphene initiated a new era of electronic and sensor development due to graphene's unique electronic structure. Graphene covers a wide range of applications including sensing, energy storage and catalysis. The heterogeneous electron transfer (ET) is the most fundamental and most important process happening at devices in such applications. However, the ET properties of graphene are highly debated and still no coherent picture can be drawn to understand them since differing ET rates are presented in literature. This work presents systematic investigations of the ET characteristics of graphene monolayer electrodes. Furthermore, the ET properties are engineered by the fabrication of a novel graphene-based hybrid electrode. The first part focusses on the improvement of the fabrication steps and subsequent investigation of the influence of Cu trace residues on the ET kinetics of graphene monolayer electrodes. The residual Cu traces come from the fabrication process of graphene as well as from the transfer process of graphene monolayer electrodes. The ET kinetics of a classical inner-sphere redox probe decreases after a successful removal of Cu particles. In contrast to this, the ET kinetics for outer-sphere redox probes stay unaffected. Most importantly, the ET kinetics of both kinds of redox probes are found to be dependent on the solution pH, although these reactions are proton independent. ET at graphene with cations is found to be fastest in neutral pH, while the ET kinetics of anions are fastest in acidic media. This pH dependency is attributed to electrostatic interactions between the dissociated redox probes and the interfacial charge at the graphene-liquid interface (GLI). This behavior is further observed for graphene monolayer electrodes on other insulating substrates. Even with an underlying hexagonal boron nitride (hBN) layer that shields the graphene monolayer from the substrate, the same pH effect can be observed. Based on this, it can be concluded that the pH dependency of ET at graphene for charged redox species is intrinsic to graphene. By using a subsurface metal substrate, the pH effect is suppressed, indicating an enhanced electrocatalytic effect from the metal underneath that dominates the afore discovered electrostatic effect, most likely due to an increase of the overall electron density. By exploiting this effect, a new kind of graphene electrode is designed: the graphene sandwich electrode. This electrode consists of two graphene monolayers, with electrodeposited metal particles between both layers. This sandwich electrode exploits electrochemical properties of the metal in between, even though the metal is covered by a graphene monolayer and hence not exposed to the liquid. By using Pt particles, the upper graphene layer gets rendered with electrocatalytic properties. As a result, the hydrogen evolution reaction (HER) and the oxygen reduction reaction (ORR) are found to be clearly catalyzed at this electrode. Furthermore, this effect is exploited for hydrogen peroxide sensing, while this reaction is not observable on pristine graphene. Thus, a new kind of engineered electrode with rendered novel electrocatalytic properties was designed. These findings highlight the influence of a subsurface metal on to the electrochemistry of graphene. The second part of this work focusses on using scanning ion conductance microscopy (SICM) to investigate interfacial charges at the GLI at a local and spatially resolved level. First, for investigations using an SICM, soft samples are needed for avoiding damage of SICM tips. For this, three different protocols are developed and discussed for transferring a graphene monolayer on a soft poly(dimethylsiloxane) (PDMS) substrate. The obtained graphene samples are characterized using optical and atomic force microscopy. By utilizing approach curves in SICM, the surface charge can be characterized qualitatively. At a graphene surface in pH 7, an overall negative surface charge can be deciphered. In addition, challenges and obstacles are discussed when using SICM for interfacial investigations of graphene monolayers. Taken together, this work presents systematic investigations of the ET of graphene monolayer and graphene sandwich electrodes. These findings improve the understanding of graphene electrochemistry and highlights the importance of interfacial charge and the influence of a subsurface metal on graphene and graphene-related electrodes. This knowledge can be used to design new graphene-based sensors and hybrid electrodes for electrocatalysis.

In dieser Arbeit werden neue Konzepte der kalibrationsfreien Analytik mit laser-induzierter Plasmaspektroskopie (LIBS) und der Plasmadiagnostik an laser¬induzierten Plasmen entwickelt. Dafür wurden bereits bekannte Techniken auf ihre Schwachstellen und Beschränkungen untersucht und entsprechende Neuerungen vorgestellt, die entdeckten Mängel zu beseitigen. In Computersimulationen konnte die CF-LIBS-Technik (calibration free LIBS) auf synthetische Plasmen angewandt werden, deren Eigenschaften vollständig bekannt und gezielt verändert wurden. So konnte der Einfluss aller Plasmaeigenschaften auf das quantitative Analysenergebnis untersucht werden. Diese Untersuchungen haben gezeigt, dass die vorhandene CF-LIBS-Technik nur semi-quantitative Ergebnisse liefern kann. Eine Verbesserung der CF-LIBS konnte mit der Verwendung räumlich aufgelöster Spektren erreicht werden, da hier die Heterogenität des Plasmas überwunden werden kann. Durch Kombination dieser Vorgehensweise mit einer Plasmasimulation konnten deutlich stabilere Werte für die Plasmatemperatur und die Dichte, beides wichtige Faktoren bei der kalibrationsfreien, quantitativen Analyse, erhalten werden. Die bisher verwendete Methode zur räumlich aufgelösten Plasmaspektroskopie, die Abel Inversion, ist auf zylindrisch symmetrische Plasmen beschränkt. Schon leichte Störungen in dieser Symmetrie können zu fehlerhaften Ergebnissen führen. Mit der in dieser Arbeit erfolgten Einführung der inversen Radon¬transformation als neue Technik der räumlich aufgelösten Plasmadiagnostik an laserinduzierten Plasmen, konnten erstmalig realitätsnahe Rekonstruktionen von Plasmen gestörter Symmetrie und intrinsischer Asymmetrie durchgeführt werden. Das eröffnet ein neues Feld in der Plasmadiagnostik und trägt zum besseren Verständnis laserinduzierter Plasmen bei. Dies ist der Grundstock für eine Weiterentwicklung der laserinduzierten Plasmaspektroskopie hin zu einer absoluten analytischen Methode. / In this work, new concepts for the calibration free analysis by laser induced breakdown spectroscopy (LIBS) and for plasma diagnostics on laser induced plasma have been developed. In the course of this, already known techniques were analyzed for weaknesses and limitations. New techniques, based these findings, were presented. Using computer simulations of perfectly defined and entirely modifiable plasmas, the well known CF-LIBS (calibration free LIBS) technique was evaluated. The influence of all plasma parameters on the analysis result was investigated. It was shown that this technique, in its current form, is capable to deliver semi quantitative results only. An improvement of CF-LIBS was achieved by the use of spatially resolved measurements, overcoming the plasma heterogeneity. Combination of this approach with plasma simulation to find the parameters temperature and density, both important factors in calibration free analytics, much more stable results could be obtained. However, the well known technique for spatially resolved plasma investigation, the Abel Inversion, is limited to cylindrically symmetric plasmas only. Even weak disturbances of such symmetry can lead to major errors in the results. Using the inverse Radon Transformation, which is being introduced to plasma diagnostics on laser induced plasma by the present work, the first close to reality reconstructions and investigations of plasma with disturbed symmetry and even intrinsic asymmetry were conducted. This opens a new field in plasma diagnostics and helps to a better understanding of laser induced plasmas in general. It forms the foundation of further development of laser induced breakdown spectroscopy to become an absolute method.