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MARTINS, Thiago Fernandes. Purificação e caracterização bioquímica de um inibidor tipo Bowman-Birk de sementes Luetzelburgia auriculata (Allemão) Ducke. 2015. 102 f. Dissertação (mestrado em bioquímica)- Universidade Federal do Ceará, Fortaleza-CE, 2015. / Submitted by Elineudson Ribeiro (elineudsonr@gmail.com) on 2016-03-18T20:49:01Z No. of bitstreams: 1 2016_dis_tfmartins.pdf: 2013799 bytes, checksum: b9c6f661705801d01e9be5b261d014c0 (MD5) / Approved for entry into archive by José Jairo Viana de Sousa (jairo@ufc.br) on 2016-04-28T20:46:41Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2016_dis_tfmartins.pdf: 2013799 bytes, checksum: b9c6f661705801d01e9be5b261d014c0 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-04-28T20:46:41Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2016_dis_tfmartins.pdf: 2013799 bytes, checksum: b9c6f661705801d01e9be5b261d014c0 (MD5) Previous issue date: 2015 / Plant protease inhibitors are proteins of low molecular weight, usually present in high concentrations in storage tissues, particularly in seeds of species belong to the Fabaceae family. In this study, a Bowman-Birk protease inhibitor (LzaBBI) was purified from the saline extract of the Luetzelburgia auriculata seeds After boiling of this saline extract, the inhibitor was purified by affinity chromatography on Sepharose® 4B-anhydrotrypsin, followed by ion exchange chromatography on DEAE Sepharose and reverse phase chromatography. Under reducing conditions or not, LzaBBI showed an apparent molecular mass of 17.3 kDa and a single polypeptide chain. The NH2-terminal sequencing of the LzaBBI showed high similarity with other Bowman-Birk inhibitors of legumes. LzaBBI remained stable after boiling at 98 °C for 120 min and also remained stable with trypsin inhibitory activity after incubation in pH buffers with pHs varying from 2 to 11. In addition to its relevant structural stability, of importance in future biotechnological applications, LzaBBI showed negative impact on the Staphylococcus aureus development when at low doses. / Inibidores de proteases vegetais são proteínas de baixa massa molecular, geralmente presentes em altas concentrações nos tecidos de armazenamento, particularmente em sementes de plantas pertencentes à família Fabaceae. Neste estudo, um inibidor de proteases pertencente à família Bowman-Birk (LzaBBI) foi purificado a partir do extrato salino de sementes de Luetzelburgia auriculata. Após fervura desse extrato salino, o inibidor foi purificado por cromatografia de afinidade em matriz de anidrotripsina-Sepharose® 4B, seguido de cromatografia em matriz de troca iônica (DEAE Sepharose) e cromatografia em fase reversa. Em condições redutoras, ou não, o LzaBBI apresentou massa molecular aparente de 17,3 kDa, e uma única cadeia polipeptídica. Sua sequência NH2-terminal possui alta similaridade com inibidores do tipo Bowman-Birk de leguminosas. O LzaBBI permaneceu estável após fervura a 98 °C por 120 min, bem como após incubado na faixa de pHs entre 2 a 11. Além de possuir relevante estabilidade estrutural, de importância para futuras aplicações biotecnológicas, apresentou efeito negativo no crescimento da bactéria Staphylococcus aureus, quando em baixas concentrações.

CoordenaÃÃo de AperfeiÃoamento de Pessoal de NÃvel Superior / Inibidores de proteases vegetais sÃo proteÃnas de baixa massa molecular, geralmente presentes em altas concentraÃÃes nos tecidos de armazenamento, particularmente em sementes de plantas pertencentes à famÃlia Fabaceae. Neste estudo, um inibidor de proteases pertencente à famÃlia Bowman-Birk (LzaBBI) foi purificado a partir do extrato salino de sementes de Luetzelburgia auriculata. ApÃs fervura desse extrato salino, o inibidor foi purificado por cromatografia de afinidade em matriz de anidrotripsina-Sepharose 4B, seguido de cromatografia em matriz de troca iÃnica (DEAE Sepharose) e cromatografia em fase reversa. Em condiÃÃes redutoras, ou nÃo, o LzaBBI apresentou massa molecular aparente de 17,3 kDa, e uma Ãnica cadeia polipeptÃdica. Sua sequÃncia NH2-terminal possui alta similaridade com inibidores do tipo Bowman-Birk de leguminosas. O LzaBBI permaneceu estÃvel apÃs fervura a 98 ÂC por 120 min, bem como apÃs incubado na faixa de pHs entre 2 a 11. AlÃm de possuir relevante estabilidade estrutural, de importÃncia para futuras aplicaÃÃes biotecnolÃgicas, apresentou efeito negativo no crescimento da bactÃria Staphylococcus aureus, quando em baixas concentraÃÃes. / Plant protease inhibitors are proteins of low molecular weight, usually present in high concentrations in storage tissues, particularly in seeds of species belong to the Fabaceae family. In this study, a Bowman-Birk protease inhibitor (LzaBBI) was purified from the saline extract of the Luetzelburgia auriculata seeds After boiling of this saline extract, the inhibitor was purified by affinity chromatography on Sepharose 4B-anhydrotrypsin, followed by ion exchange chromatography on DEAE Sepharose and reverse phase chromatography. Under reducing conditions or not, LzaBBI showed an apparent molecular mass of 17.3 kDa and a single polypeptide chain. The NH2-terminal sequencing of the LzaBBI showed high similarity with other Bowman-Birk inhibitors of legumes. LzaBBI remained stable after boiling at 98 ÂC for 120 min and also remained stable with trypsin inhibitory activity after incubation in pH buffers with pHs varying from 2 to 11. In addition to its relevant structural stability, of importance in future biotechnological applications, LzaBBI showed negative impact on the Staphylococcus aureus development when at low doses.

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Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit der Herstellung von funktionellen Magnetit-Nanokompositen durch Sprühtrocknung für die Anwendung in der Bioseparation. Dabei liegen die Schwerpunkte auf der Anwendung von Polyelektrolyten als Ionenaustauscher sowie auf der Nachhaltigkeit des Herstellungsprozesses. Basierend auf einem existierenden Herstellungsprozess wurde die Aufgabenstellung konkretisiert. Es wurden Möglichkeiten zur nachhaltigen Prozessgestaltung der Synthese von kationischen bzw. anionischen magnetischen Funktionspartikeln zur Proteinabtrennung vorgestellt. Als magnetische Komponente wurde Magnetit verwendet. Aufgrund seines pseudo-amphiphilen Charakters und seiner besonderen Eigenschaften in Bezug auf die Stabilisierung von Magnetit-Kolloiden wurde Polyvinylbutyral (Mowital B 30T) als Matrixpolymer bei der Sprühtrocknung benutzt. Für die nachhaltige Prozessgestaltung wurden Isopropanol und Tetrahydrofuran als Dichlormethan-Ersatz bei der Sprühtrocknung verwendet. Bei der Synthese kationischer Magnetic Beads wurden verzweigtes Polyethylenimin und lineares Poly(Allyamin) als Anionenaustauscher verwendet. Beide Polykationen sind schwache Polyelektrolyte mit Aminogruppen. Für die Verarbeitung der Polykationen als funktionelle Liganden in magnetischen Funktionspartikeln wurde zwei Herstellungsmethoden vorgestellt: eine Synthese ohne Oberflächenmodifizierung, wobei die mechanische und chemische Stabilität der Funktionspartikeln einzig von der chemischen Struktur der eingesetzten Materialien bzw. vom Matrixpolymer abhängt, und eine Synthese mit Oberflächenmodifizierung. Die Synthese mit Oberflächenmodifizierung ist gekennzeichnet durch die kovalente Bindung von Polyethylenimin bzw. Poly(Allyamin) an der Oberfläche der Funktionspartikeln (Polyvinylbutyral). Dafür wurde 1,1’-Carbonyldiimidazol als „zero length“-Crosslinker benutzt. Die nach beiden Methoden hergestellten Funktionspartikeln wurden charakterisiert, um ihre technische Eignung beurteilen zu können. Für die Charakterisierung der sorptiven Eigenschaften wurde unter anderem der Bowman-Birk Inhibitor (BBI) verwendet. Das Protein ist ein Sojaprodukt und für seine krebsvorbeugende Wirkung bekannt. Um die Selektivität der Abtrennung zu untersuchen, wurden BBI-Produkte mit unterschiedlichen Reinheitsgraden benutzt. Durch die zwei vorgestellten Methoden konnten kationische magnetische Funktionspartikeln erfolgreich hergestellt werden. Alle Funktionspartikeln sind superparamagnetisch, und der Medianwert ihrer Partikelgrößenverteilung liegt im einstelligen Mikrometerbereich. Aufgrund eines höheren Polykationanteils ist die Bindungskapazität der Funktionspartikeln ohne Oberflächenmodifizierung um den Faktor 2,4 größer als die BBI-Bindungskapazität der Funktionspartikeln mit Oberflächenmodifizierung (Qmax=322 mg/g). Das Fehlen eine feste Anbindung des funktionellen Liganden an den Funktionspartikeln ohne Oberflächenmodifizierung verleiht jedoch diesen eine sehr schlechte chemische Stabilität in Lösungen. Es wurde auch gezeigt, dass oberflächenmodifizierte Funktionspartikeln mit ähnlichen Eigenschaften durch den Einsatz von Dichlormethan bzw. Tetrahydrofuran als Lösungsmittelersatz während der Sprühtrocknung hergestellt werden können. Durch den Einsatz von mit Poly(allylamin) oberflächenmodifizierten Funktionspartikeln konnte BBI von technischen Sojamolken unterschiedlicher Reinheitsgrade erfolgreich abgetrennt werden. Anionische Magnetic Beads wurden mit Kationenaustauscherharz als funktionellem Ligand hergestellt. Dabei wurde Isopropanol als organisches Lösungsmittel während der Sprühtrocknung verwendet. Die Synthese wurde analog zur Synthese der kationischen Magnetic Beads ohne Oberflächenmodifizierung durchgeführt. Es wurde auch hier gezeigt, dass anionische magnetische Funktionspartikeln mit guten sorptiven Eigenschaften durch den Einsatz von Isopropanol als organisches Lösungsmittel hergestellt werden können. Die anionischen Funktionspartikeln besitzen im Vergleich zu Literaturwerten höhere Bindungskapazitäten (bis 280 mg/g; ermittelt mit Lysozym). Im letzten Kapitel wird der kritische Prozessschritt des Lösungsmittelaustausches behandelt. Nach dem Lösungsmittelaustausch sollten die Magnetitnanopartikeln in der organischen Phase stabil sein. Dies ermöglicht sowohl eine homogene Verteilung der Nanopartikeln in der Matrix als auch deren bessere Verkapselung während der Sprühtrocknung. Es wurde festgestellt, dass sich eine vollständige Abtrennung von Dichlormethan durch die angewendete Destillationsmethode nicht erreichen lässt. Anhand von zwei Modellsystemen — Rizinolsäure- und Ölsäure-beschichteten Magnetitnanopartikeln — und Lösungsmittelgemischen wurde die Stabilität von sterisch stabilisierten Magnetitpartikeln in binären Lösungsmittelgemischen untersucht. Der Fokus bei dieser Untersuchung lag auf der Untersuchung der Stabilität der beschichteten Magnetitnanopartikeln in einer möglichst Dichlormethan- bzw. Isooktan-freien organischen Phase. Als zweites Lösungsmittel (als Lösungsmittelersatz betrachtet) wurden neben Tetrahydrofuran und Isopropanol technisch verbreitete Lösungsmittel wie Isooktan und 1-Butanol eingesetzt. Die Untersuchungsergebnisse zeigen, dass die Anwendung der technischen Rizinolsäure bzw. Ölsäure einen zusätzlichen Einfluss auf die Stabilität der Magnetitpartikeln hat, da diese aus anderen Fettsäuren mit unterschiedlichen chemischen Strukturen bestehen. Die Diskrepanz zwischen der berechneten HANSEN-Distanzen und der Stabilität der Magnetitnanopartikeln mit reinen Fettsäuren lässt vermutet, dass die Zusammensetzung der Lösungsmittelgemische an der fest/flüssig-Grenzfläche anders ist als im freien Volumen. Ein Modell zur Beschreibung der Stabilität der Nanopartikeln, das auf einer Anreicherung des Ausgangslösungsmittels an der Grenzfläche basiert, wurde postuliert. Solange die Diffusion des zweiten Lösungsmittels in die Adsorptionsschicht nicht ausreichend genug ist, um die Löslichkeit der Fettsäureketten entscheidend zu reduzieren und somit einen Abfall der Abstoßungskräfte zwischen der Partikeln hervorzurufen, bleiben alle beschichteten Magnetitnanopartikeln stabil im Lösungsmittelgemisch. Dies ist der Fall für die mit der reinen Rizinolsäure beschichteten Magnetitnanopartikeln in allen verwendeten Lösungsmittelgemischen mit 0,5 Vol. % DCM in der kontinuierlichen Phase. Durch die vorgestellten Herstellungsmethoden wurde gezeigt, dass magnetische Funktionspartikeln sowohl mit festen partikelförmigen Ionenaustauschern als auch mit flüssigen schwachen Polyelektrolyten erfolgreich synthetisiert werden können. Eine nachhaltige Prozessgestaltung durch die Reduzierung der Dichlormethanmenge im Sprühtrocknungsprozess ist auch möglich. Für eine erfolgreiche industrielle Anwendung der Funktionspartikeln müssen aber ihre chemischen sowie mechanischen Eigenschaften deutlich verbessert werden. Dies könnte z.B. durch die Verwendung eines anderen Matrixpolymers oder durch die Entfernung von nicht gebundenen Bestandteilen durch gezielte Waschung der Funktionspartikeln erfolgen. Die Bindungskapazität sowie die Selektivität der oberflächenmodifizierten Funktionspartikeln sollte ebenfalls verbessert werden. Dafür wurde einen Ansatz durch die Quaternisierung der Aminogruppen präsentiert. Schließlich würde die Untersuchung der Stabilität der beschichteten Magnetitnanopartikeln in einphasigen reinen Lösungsmitteln nähere Erkenntnisse über das postulierte Modell der Anreicherung von Dichlormethan in der Adsorptionsschicht erbringen. Dabei könnte die Dichlormethanmenge durch mehrstufige Destillation bzw. Rektifikation beim Lösungsmittelaustausch entfernt werden. Eine vollständige Untersuchung dieses Effekts würde zusätzlich eine Antwort auf zahlreiche Fragestellungen der Kolloidchemie in Bezug auf das Stabilitätsverhalten von Pigmentdispersionen (Lacke) oder von beschichteten Nanopartikeln in Polymerlösungen erbringen.

Proteins that recognise the sugar surface structures on cells have an enormous potential to be used as tools in the characterisation of these structures. A group of proteins, called lectins, have been identified that can bind to carbohydrate complexes on the receptors of cells. The crude extract from Grevillea robusta seeds was found to contain lectin-like proteins that were different from most other lectins, as they would specifically target the receptors of white blood cells and not those found on red blood cells. Therefore, the lectin isolated from G.robusta could be used as a tool to identify the specific surface structures on white blood cells. The lectin was isolated using affinity chromatography where a complex (oligosaccharide) matrix was used. Agglutination, binding and sugar inhibition assays confirmed the isolated protein was a lectin. The lectin was found in low amounts (up to 5% of the total protein content) within the seeds of G.robusta. As a result of this low yield, the identification of the lectin by PAGE was difficult because the levels of protein were beyond the detection limit of the commercial staining reagents. The lectin was called the GR2 protein and was characterised as a monocot mannose binding lectin based on its sugar specificity for only mannose. A serine protease inhibitor was isolated from the seeds of G.robusta using two different chromatography methods, reverse phase HPLC (GR1.HPLC) and gel filtration chromatography (GR1.GF). Ion exchange chromatography was used to initially separate the proteins in the crude extract and the fraction containing the GR1 protein was further purified using reverse phase HPLC (GR1.HPLC). N-terminal sequencing results of the GR1.HPLC protein, showed evidence of proteolytic cleavage during the extraction process, which lead to the second purification method being established. Protease inhibitors were added to the buffers prior to being purified by gel filtration chromatography, which resulted in the GR1 protein being isolated from the crude extract without the presence of the contaminating protein. Mass spectroscopy identified the molecular weight of the GR1 protein to be 6669Da and the full amino acid sequence was derived by cDNA techniques. Sequence alignment studies of the GR1 protein showed significant similarities with the Bowman-Birk inhibitor. The positioning of the cysteine residues were conserved throughout the Bowman-Birk superfamily, however these residues were not conserved within the GR1 protein. Competitive inhibition assays on the GR1 protein revealed the protein could inhibit both trypsin and chymotrypsin at similar levels to that seen for the Bowman-Birk inhibitor. Therefore, the GR1 protein was characterised as a member of the Bowman-Birk superfamily of serine protease inhibitors. The three-dimensional structure of the GR1 protein was determined using two-dimensional NMR spectroscopy. Computer programs such as XEASY, DYANA and SYBYL® were used to tabulate the information taken from the 2D experiments, generate structures and minimise these structures respectively. The solution structure of the GR1 protein was found to contain a region of antiparallel β-sheet structure that corresponded to the trypsin binding site and the remainder of the protein consisted of loops and turns that were held together by disulfide bridges (the chymotrypsin-binding region). Structural similarities between the GR1 protein and the Bowman-Birk inhibitor existed only in the trypsin-binding site of the Bowman-Birk inhibitor. The GR1 protein is the first member of the Proteaceae family to be characterised as a Bowman-Birk inhibitor. This thesis outlines the isolation and biochemical characterisation of the two proteins found within Grevillea robusta and also describes the steps involved and results obtained in determining the three-dimensional structure of the GR1 protein.

Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit der Herstellung von funktionellen Magnetit-Nanokompositen durch Sprühtrocknung für die Anwendung in der Bioseparation. Dabei liegen die Schwerpunkte auf der Anwendung von Polyelektrolyten als Ionenaustauscher sowie auf der Nachhaltigkeit des Herstellungsprozesses. Basierend auf einem existierenden Herstellungsprozess wurde die Aufgabenstellung konkretisiert. Es wurden Möglichkeiten zur nachhaltigen Prozessgestaltung der Synthese von kationischen bzw. anionischen magnetischen Funktionspartikeln zur Proteinabtrennung vorgestellt. Als magnetische Komponente wurde Magnetit verwendet. Aufgrund seines pseudo-amphiphilen Charakters und seiner besonderen Eigenschaften in Bezug auf die Stabilisierung von Magnetit-Kolloiden wurde Polyvinylbutyral (Mowital B 30T) als Matrixpolymer bei der Sprühtrocknung benutzt. Für die nachhaltige Prozessgestaltung wurden Isopropanol und Tetrahydrofuran als Dichlormethan-Ersatz bei der Sprühtrocknung verwendet. Bei der Synthese kationischer Magnetic Beads wurden verzweigtes Polyethylenimin und lineares Poly(Allyamin) als Anionenaustauscher verwendet. Beide Polykationen sind schwache Polyelektrolyte mit Aminogruppen. Für die Verarbeitung der Polykationen als funktionelle Liganden in magnetischen Funktionspartikeln wurde zwei Herstellungsmethoden vorgestellt: eine Synthese ohne Oberflächenmodifizierung, wobei die mechanische und chemische Stabilität der Funktionspartikeln einzig von der chemischen Struktur der eingesetzten Materialien bzw. vom Matrixpolymer abhängt, und eine Synthese mit Oberflächenmodifizierung. Die Synthese mit Oberflächenmodifizierung ist gekennzeichnet durch die kovalente Bindung von Polyethylenimin bzw. Poly(Allyamin) an der Oberfläche der Funktionspartikeln (Polyvinylbutyral). Dafür wurde 1,1’-Carbonyldiimidazol als „zero length“-Crosslinker benutzt. Die nach beiden Methoden hergestellten Funktionspartikeln wurden charakterisiert, um ihre technische Eignung beurteilen zu können. Für die Charakterisierung der sorptiven Eigenschaften wurde unter anderem der Bowman-Birk Inhibitor (BBI) verwendet. Das Protein ist ein Sojaprodukt und für seine krebsvorbeugende Wirkung bekannt. Um die Selektivität der Abtrennung zu untersuchen, wurden BBI-Produkte mit unterschiedlichen Reinheitsgraden benutzt. Durch die zwei vorgestellten Methoden konnten kationische magnetische Funktionspartikeln erfolgreich hergestellt werden. Alle Funktionspartikeln sind superparamagnetisch, und der Medianwert ihrer Partikelgrößenverteilung liegt im einstelligen Mikrometerbereich. Aufgrund eines höheren Polykationanteils ist die Bindungskapazität der Funktionspartikeln ohne Oberflächenmodifizierung um den Faktor 2,4 größer als die BBI-Bindungskapazität der Funktionspartikeln mit Oberflächenmodifizierung (Qmax=322 mg/g). Das Fehlen eine feste Anbindung des funktionellen Liganden an den Funktionspartikeln ohne Oberflächenmodifizierung verleiht jedoch diesen eine sehr schlechte chemische Stabilität in Lösungen. Es wurde auch gezeigt, dass oberflächenmodifizierte Funktionspartikeln mit ähnlichen Eigenschaften durch den Einsatz von Dichlormethan bzw. Tetrahydrofuran als Lösungsmittelersatz während der Sprühtrocknung hergestellt werden können. Durch den Einsatz von mit Poly(allylamin) oberflächenmodifizierten Funktionspartikeln konnte BBI von technischen Sojamolken unterschiedlicher Reinheitsgrade erfolgreich abgetrennt werden. Anionische Magnetic Beads wurden mit Kationenaustauscherharz als funktionellem Ligand hergestellt. Dabei wurde Isopropanol als organisches Lösungsmittel während der Sprühtrocknung verwendet. Die Synthese wurde analog zur Synthese der kationischen Magnetic Beads ohne Oberflächenmodifizierung durchgeführt. Es wurde auch hier gezeigt, dass anionische magnetische Funktionspartikeln mit guten sorptiven Eigenschaften durch den Einsatz von Isopropanol als organisches Lösungsmittel hergestellt werden können. Die anionischen Funktionspartikeln besitzen im Vergleich zu Literaturwerten höhere Bindungskapazitäten (bis 280 mg/g; ermittelt mit Lysozym). Im letzten Kapitel wird der kritische Prozessschritt des Lösungsmittelaustausches behandelt. Nach dem Lösungsmittelaustausch sollten die Magnetitnanopartikeln in der organischen Phase stabil sein. Dies ermöglicht sowohl eine homogene Verteilung der Nanopartikeln in der Matrix als auch deren bessere Verkapselung während der Sprühtrocknung. Es wurde festgestellt, dass sich eine vollständige Abtrennung von Dichlormethan durch die angewendete Destillationsmethode nicht erreichen lässt. Anhand von zwei Modellsystemen — Rizinolsäure- und Ölsäure-beschichteten Magnetitnanopartikeln — und Lösungsmittelgemischen wurde die Stabilität von sterisch stabilisierten Magnetitpartikeln in binären Lösungsmittelgemischen untersucht. Der Fokus bei dieser Untersuchung lag auf der Untersuchung der Stabilität der beschichteten Magnetitnanopartikeln in einer möglichst Dichlormethan- bzw. Isooktan-freien organischen Phase. Als zweites Lösungsmittel (als Lösungsmittelersatz betrachtet) wurden neben Tetrahydrofuran und Isopropanol technisch verbreitete Lösungsmittel wie Isooktan und 1-Butanol eingesetzt. Die Untersuchungsergebnisse zeigen, dass die Anwendung der technischen Rizinolsäure bzw. Ölsäure einen zusätzlichen Einfluss auf die Stabilität der Magnetitpartikeln hat, da diese aus anderen Fettsäuren mit unterschiedlichen chemischen Strukturen bestehen. Die Diskrepanz zwischen der berechneten HANSEN-Distanzen und der Stabilität der Magnetitnanopartikeln mit reinen Fettsäuren lässt vermutet, dass die Zusammensetzung der Lösungsmittelgemische an der fest/flüssig-Grenzfläche anders ist als im freien Volumen. Ein Modell zur Beschreibung der Stabilität der Nanopartikeln, das auf einer Anreicherung des Ausgangslösungsmittels an der Grenzfläche basiert, wurde postuliert. Solange die Diffusion des zweiten Lösungsmittels in die Adsorptionsschicht nicht ausreichend genug ist, um die Löslichkeit der Fettsäureketten entscheidend zu reduzieren und somit einen Abfall der Abstoßungskräfte zwischen der Partikeln hervorzurufen, bleiben alle beschichteten Magnetitnanopartikeln stabil im Lösungsmittelgemisch. Dies ist der Fall für die mit der reinen Rizinolsäure beschichteten Magnetitnanopartikeln in allen verwendeten Lösungsmittelgemischen mit 0,5 Vol. % DCM in der kontinuierlichen Phase. Durch die vorgestellten Herstellungsmethoden wurde gezeigt, dass magnetische Funktionspartikeln sowohl mit festen partikelförmigen Ionenaustauschern als auch mit flüssigen schwachen Polyelektrolyten erfolgreich synthetisiert werden können. Eine nachhaltige Prozessgestaltung durch die Reduzierung der Dichlormethanmenge im Sprühtrocknungsprozess ist auch möglich. Für eine erfolgreiche industrielle Anwendung der Funktionspartikeln müssen aber ihre chemischen sowie mechanischen Eigenschaften deutlich verbessert werden. Dies könnte z.B. durch die Verwendung eines anderen Matrixpolymers oder durch die Entfernung von nicht gebundenen Bestandteilen durch gezielte Waschung der Funktionspartikeln erfolgen. Die Bindungskapazität sowie die Selektivität der oberflächenmodifizierten Funktionspartikeln sollte ebenfalls verbessert werden. Dafür wurde einen Ansatz durch die Quaternisierung der Aminogruppen präsentiert. Schließlich würde die Untersuchung der Stabilität der beschichteten Magnetitnanopartikeln in einphasigen reinen Lösungsmitteln nähere Erkenntnisse über das postulierte Modell der Anreicherung von Dichlormethan in der Adsorptionsschicht erbringen. Dabei könnte die Dichlormethanmenge durch mehrstufige Destillation bzw. Rektifikation beim Lösungsmittelaustausch entfernt werden. Eine vollständige Untersuchung dieses Effekts würde zusätzlich eine Antwort auf zahlreiche Fragestellungen der Kolloidchemie in Bezug auf das Stabilitätsverhalten von Pigmentdispersionen (Lacke) oder von beschichteten Nanopartikeln in Polymerlösungen erbringen.