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Binding and characterization of fluorescent nano-aggregates on structured surfacesBaumgärtel, Thomas 27 July 2012 (has links) (PDF)
Im Mittelpunkt dieser Arbeit steht die selektive Funktionalisierung von Siliziumoxidnanostrukturen auf alkyl-passivierten Siliziumoberflächen welche durch rasterkraftmikroskopisch induzierte lokale anodische Oxidation (LAO) erzeugt werden. Bei der gezielten Immobilisierung von funktionalen Molekülen auf den Strukturen werden zwei verschiedene Routen verfolgt – Anbindung von ionischen Farbstoffen über elektrostatische Wechselwirkungen sowie stufenweise kovalente chemische Anbindung von bi-funktionalen Verbindermolekülen und Farbstoffen. Eine Untersuchung der hergestellten funktionalen Strukturen erfolgt mittels Rasterkraftmikroskopie, Raster-Kelvin-Mikroskopie sowie zeitaufgelöster Fluoreszenzmikroskopie und-spektroskopie. Durch zwei unabhängige Methoden kann gezeigt werden dass die Ladungen im lokalen Oxide vergleichsweise stabil sind und die elektrostatische Anbindung somit auch noch nach Tagen möglich sein sollte. Das Verhalten der elektrostatisch angebundenen Farbstoffe hängt stark von deren Art ab. Während es bei Rhodamin 6G nur zu einer minimalen spektralen Änderung im Vergleich zur Lösung kommt so zeigen spermin-funktionalisierte Perylenbisimidfarbstoffe eine deutliche H-Aggregation und Ausbildung von Excimerzuständen. Diese Zustände sind eindeutig thermisch aktiviert und zeigen eine wesentlich höhere Aktivierungsenergie als bei allen anderen bisher untersuchten Perylenaggregaten sowie eine Hysterese bei Temperaturveränderung. Die physikalische Ursache für dieses Phänomen liegt allem Anschein nach in der elektrostatischen Anbindung selbst welche ein instabiles Gleichgewicht mit der Wechselwirkung der Moleküle untereinander bildet. Eine geordnete kovalente Anbindung von funktionalen Silanmolekülen an die mittels LAO erzeugten Strukturen erfordert sehr definierte Prozessparameter. Die spektroskopische Untersuchung von an die funktionalen Silane chemisch angebundenen Fluoresceinfarbstoffen lässt indirekte Schlüsse auf deren Belegungsdichte und damit die Qualität der Silanmonolage zu.
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En jämförande studie av två metoder för analys av tårfilmen : En pilotstudieEdström, Ola, Gerebo, Linnéa January 2024 (has links)
Syfte: Syftet med studien var att jämföra två metoder vid undersökning av tårfilmsanalys; tårflödesbeteende-metoden och fluorescein break-up mönster och om deras mätresultat överensstämmer med varandra. Detta för att diskutera om någon av metoderna kunde vara ett bättre alternativ att adaptera ute i praktiken för vårdgivare inom ögonvården. Metod: Initialt fick deltagarna besvara en OSDI-enkät (ocular surface disease index), därefter gjordes resterande mätningar i biomikroskopet. I biomikroskopet utfördes initialt dem icke-invasiva mätningarna som tillhörde tårflödesbeteende-metoden (mätning av TMH (tårmeniskhöjd), debrishastighet efter blinkning och mätning av lipidlagrets interferensmönster) även NiBUT (non-invasive tear break-up time) utfördes. Efter dem icke-invasiva mätningarna tillsattes fluorescein i inferiora temporala fornix och dem invasiva testerna; TBUT (tear break-up time) och FBUP (fluorescein break-up mönster) utfördes tre gånger. Alla mätningar dokumenterades med video. Tre oberoende bedömningar utfördes. Studien undersökte om resultatet av tårflödesbeteendet och FBUP hade ett samband och vilken utav metoderna som fick en högre intravaliditet utefter dem bedömningar som utfördes. Resultat: Totalt deltog 26 deltagare varav 4 exkluderades. Deltagarna var mellan 19–57 år gamla med en genomsnittsålder på 35 år och en standardavvikelse på ±12,3 år. Samtliga presenterade med en OSDI ≥13, alternativt hade en visuellt frekvent blinkfrekvens. Det återfanns ett samband mellan tårflödesbeteende-metoden och FBUP i studien, dock ingen av klinisk signifikans ((bedömare 1, Cramer’s V= 0,46 p=0,06) (bedömare 2, Cramer’s V=0,33 p=0,32) (bedömare 3, Cramer’s V=0,33 p=0,34)). Tårflödesbeteende-metoden (Fleiss kappa =0,29, p=0,40) och FBUP (Fleiss kappa =0,25, p=0,40) uppvisade båda på en mindre god intra-validitet Slutsats: Det finns ett samband mellan tårflödesbeteende-metoden och FBUP men ingen statistisk signifikans. Intravaliditeten är marginellt högre vid tårflödesbeteende-metoden än vid FBUP i studien. / Aim: The aim of this study was to compare two methods used during tear-film analysis; tear-flow behaviour, and fluorescein break-up pattern and if their measured results are in an agreement. This in order to discuss which one of the methods would be more suitable to apply in clinical practice for healthcare workers in the field of optometry. Method: Initially the participants filled out an OSDI questionnaire (ocular surface disease index), thereafter measurements were done in the biomicroscope. Initially the non-invasive measurements such as the tear-flow behaviour method (measurements of TMH (tear meniscus height), speed of debris movement across the tear film after blinking and measurements of the lipid layer interference) and NiBUT (non-invasive break-up time) were measured. Afterwards fluorescein was applied in the inferior temporal fornix and the invasive measurements; TBUT (tear break-up time) and FBUP (fluorescein break-up pattern) were measured three times. All measurements done in the biomicroscope were documented with video and three independent assessments were done. This study looked at the results from the tear-flow behaviour and FBUP and if they agreed with one another. It also looked into which one of the methods presented a higher intra-validity in regard to the assessments made. Results: The study had a total of 26 participants, of which 4 were excluded. The participants were between the ages of 19-57 years old with an average age of 35 years with a standard deviation of ±12,3 years. The participants presented with an OSDI of ≥13, with exceptions made if a participant visually had a high blink frequency. A correspondence between the tear-flow behaviour method and FBUP could be observed, however none of statistical significance ((assessor 1, Cramer’s V= 0,46 p=0,06) (assessor 2, Cramer’s V=0,33 p=0,32) (assessor 3, Cramer’s V=0,33 p=0,34)). The intra-validity of the tear-flow behaviour method (Fleiss kappa =0,29, p=0,40) and FBUP (Fleiss kappa =0,25, p=0,40) were both categorized as weak intra-validity. Conclusion: There is a correspondence between the tear-flow method and FBUP, without statistical significance. The intra-validity was marginally higher within the tear-flow method compared to FBUP in the study.
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Marquage fluorescent des protéines pour étudier les enzymes protéolytiques solubles et immobilisées par la cartographie peptidique électrophorétiqueGan, Shao MIng 06 1900 (has links)
La cartographie peptidique est une méthode qui permet entre autre d’identifier les modifications post-traductionnelles des protéines. Elle comprend trois étapes : 1) la protéolyse enzymatique, 2) la séparation par électrophorèse capillaire (CE) ou chromatographie en phase liquide à haute performance (HPLC) des fragments peptidiques et 3) l’identification de ces derniers. Cette dernière étape peut se faire par des méthodes photométriques ou par spectrométrie de masse (MS). Au cours de la dernière décennie, les enzymes protéolytiques immobilisées ont acquis une grande popularité parce qu’elles peuvent être réutilisées et permettent une digestion rapide des protéines due à un rapport élevé d’enzyme/substrat. Pour étudier les nouvelles techniques d’immobilisation qui ont été développées dans le laboratoire du Professeur Waldron, la cartographie peptidique par CE est souvent utilisée pour déterminer le nombre total de peptides détectés et leurs abondances. La CE nous permet d’avoir des séparations très efficaces et lorsque couplée à la fluorescence induite par laser (LIF), elle donne des limites de détection qui sont 1000 fois plus basses que celles obtenues avec l’absorbance UV-Vis. Dans la méthode typique, les peptides venant de l’étape 1) sont marqués avec un fluorophore avant l’analyse par CE-LIF. Bien que la sensibilité de détection LIF puisse approcher 10-12 M pour un fluorophore, la réaction de marquage nécessite un analyte dont la concentration est d’au moins 10-7 M, ce qui représente son principal désavantage. Donc, il n’est pas facile d’étudier les enzymes des peptides dérivés après la protéolyse en utilisant la technique CE-LIF si la concentration du substrat protéique initial est inférieure à 10-7 M. Ceci est attribué à la dilution supplémentaire lors de la protéolyse. Alors, afin d’utiliser le CE-LIF pour évaluer l’efficacité de la digestion par enzyme immobilisée à faible concentration de substrat,nous proposons d’utiliser des substrats protéiques marqués de fluorophores pouvant être purifiés et dilués.
Trois méthodes de marquage fluorescent de protéine sont décrites dans ce mémoire pour étudier les enzymes solubles et immobilisées. Les fluorophores étudiés pour le marquage de protéine standard incluent le naphtalène-2,3-dicarboxaldéhyde (NDA), la fluorescéine-5-isothiocyanate (FITC) et l’ester de 6-carboxyfluorescéine N-succinimidyl (FAMSE). Le FAMSE est un excellent réactif puisqu’il se conjugue rapidement avec les amines primaires des peptides. Aussi, le substrat marqué est stable dans le temps. Les protéines étudiées étaient l’-lactalbumine (LACT), l’anhydrase carbonique (CA) et l’insuline chaîne B (INB). Les protéines sont digérées à l’aide de la trypsine (T), la chymotrypsine (CT) ou la pepsine (PEP) dans leurs formes solubles ou insolubles. La forme soluble est plus active que celle immobilisée. Cela nous a permis de vérifier que les protéines marquées sont encore reconnues par chaque enzyme. Nous avons comparé les digestions des protéines par différentes enzymes telles la chymotrypsine libre (i.e., soluble), la chymotrypsine immobilisée (i.e., insoluble) par réticulation avec le glutaraldéhyde (GACT) et la chymotrypsine immobilisée sur billes d’agarose en gel (GELCT). Cette dernière était disponible sur le marché. Selon la chymotrypsine utilisée, nos études ont démontré que les cartes peptidiques avaient des différences significatives selon le nombre de pics et leurs intensités correspondantes. De plus, ces études nous ont permis de constater que les digestions effectuées avec l’enzyme immobilisée avaient une bonne reproductibilité. Plusieurs paramètres quantitatifs ont été étudiés afin d’évaluer l’efficacité des méthodes développées. La limite de détection par CE-LIF obtenue était de 3,010-10 M (S/N = 2,7) pour la CA-FAM digérée par GACT et de 2,010-10 M (S/N = 4,3) pour la CA-FAM digérée par la chymotrypsine libre. Nos études ont aussi démontrées que la courbe d’étalonnage était linéaire dans la région de travail (1,0×10-9-1,0×10-6 M) avec un coefficient de corrélation (R2) de 0,9991. / Peptide mapping is a routine method for identifying post-translational modifications of proteins. It involves three steps: 1) enzymatic proteolysis, 2) separation of the peptide fragments by capillary electrophoresis (CE) or high performance liquid chromatography (HPLC), 3) identification of the peptide fragments by photometric methods or mass spectrometry (MS). During the past decade, immobilized enzymes for proteolysis have been gaining in popularity because they can be reused and they provide fast protein digestion due to the high ratio of enzyme-to-substrate. In order to study new immobilization techniques developed in the Waldron laboratory, peptide mapping by CE is frequently used, where the total number of peptides detected and their abundance are related to enzymatic activity. CE allows very high resolution separations and, when coupled to laser-induced fluorescence (LIF), provides excellent detection limits that are 1000 times lower than with UV-Vis absorbance. In the typical method, the peptides produced in step 1) above are derivatized with a fluorophore before separation by CE-LIF. Although the detection sensitivity of LIF can approach 10 12 M for a highly efficient fluorophore, a major disadvantage is that the derivatization reaction requires analyte concentrations to be approx. 10 7 M or higher. Therefore, it is not feasible to study enzymes using CE-LIF of the peptides derivatized after proteolysis if the initial protein substrate concentration is <10-7 M because additional dilution occurs during proteolysis. Instead, to take advantage of CE-LIF to evaluate the efficiency of immobilized enzyme digestion of low concentrations of substrate, we propose using fluorescently derivatized protein substrates that can be purified then diluted.
Three methods for conjugating fluorophore to protein were investigated in this work as a means to study both soluble and immobilized enzymes. The fluorophores studied for derivatization of protein standards included naphthalene-2,3-dicarboxaldehyde (NDA), fluoresceine-5-isothiocyanate (FITC) and 6-carboxyfluorescein N-succinimide ester (FAMSE). The FAMSE was found to be an excellent reagent that conjugates quickly with primary amines and the derivatized substrate was stable over time. The studied substrates were -lactalbumin (LACT), carbonic anhydrase (CA) and insulin chain-B (INB). The CE-LIF peptide maps were generated from digestion of the fluorescently derivatized substrates by trypsin (T), chymotrypsin (CT) or pepsin (PEP), either in soluble or insoluble forms. The soluble form of an enzyme is more active than the immobilized form and this allowed us to verify that the conjugated proteins were still recognized as substrates by each enzyme. The digestion of the derivatized substrates with different types of chymotrypsin (CT) was compared: free (i.e., soluble) chymotrypsin, chymotrypsin cross-linked with glutaraldehyde (GACT) and chymotrypsin immobilized on agarose gel particles (GELCT), which was available commercially. The study showed that, according to the chymotrypsin used, the peptide map would vary in the number of peaks and their intensities. It also showed that the digestion by immobilized enzymes was quite reproducible. Several quantitative parameters were studied to evaluate the efficacy of the methods. The detection limit of the overall method (CE-LIF peptide mapping of FAM-derivatized protein digested by chymotrypsin) was 3.010-10 M (S/N = 2.7) carbonic anhydrase using insoluble GACT and 2.010-10 M (S/N = 4.3) CA using free chymotrypsin. Our studies also showed that the standard curve was linear in the working region (1.0×10-9-1.0×10-6 M) with a correlation coefficient (R2) of 0.9991.
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Binding and characterization of fluorescent nano-aggregates on structured surfacesBaumgärtel, Thomas 10 July 2012 (has links)
Im Mittelpunkt dieser Arbeit steht die selektive Funktionalisierung von Siliziumoxidnanostrukturen auf alkyl-passivierten Siliziumoberflächen welche durch rasterkraftmikroskopisch induzierte lokale anodische Oxidation (LAO) erzeugt werden. Bei der gezielten Immobilisierung von funktionalen Molekülen auf den Strukturen werden zwei verschiedene Routen verfolgt – Anbindung von ionischen Farbstoffen über elektrostatische Wechselwirkungen sowie stufenweise kovalente chemische Anbindung von bi-funktionalen Verbindermolekülen und Farbstoffen. Eine Untersuchung der hergestellten funktionalen Strukturen erfolgt mittels Rasterkraftmikroskopie, Raster-Kelvin-Mikroskopie sowie zeitaufgelöster Fluoreszenzmikroskopie und-spektroskopie. Durch zwei unabhängige Methoden kann gezeigt werden dass die Ladungen im lokalen Oxide vergleichsweise stabil sind und die elektrostatische Anbindung somit auch noch nach Tagen möglich sein sollte. Das Verhalten der elektrostatisch angebundenen Farbstoffe hängt stark von deren Art ab. Während es bei Rhodamin 6G nur zu einer minimalen spektralen Änderung im Vergleich zur Lösung kommt so zeigen spermin-funktionalisierte Perylenbisimidfarbstoffe eine deutliche H-Aggregation und Ausbildung von Excimerzuständen. Diese Zustände sind eindeutig thermisch aktiviert und zeigen eine wesentlich höhere Aktivierungsenergie als bei allen anderen bisher untersuchten Perylenaggregaten sowie eine Hysterese bei Temperaturveränderung. Die physikalische Ursache für dieses Phänomen liegt allem Anschein nach in der elektrostatischen Anbindung selbst welche ein instabiles Gleichgewicht mit der Wechselwirkung der Moleküle untereinander bildet. Eine geordnete kovalente Anbindung von funktionalen Silanmolekülen an die mittels LAO erzeugten Strukturen erfordert sehr definierte Prozessparameter. Die spektroskopische Untersuchung von an die funktionalen Silane chemisch angebundenen Fluoresceinfarbstoffen lässt indirekte Schlüsse auf deren Belegungsdichte und damit die Qualität der Silanmonolage zu.
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Marquage fluorescent des protéines pour étudier les enzymes protéolytiques solubles et immobilisées par la cartographie peptidique électrophorétiqueGan, Shao MIng 06 1900 (has links)
No description available.
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Development of Sensitive In Vitro Assays to Assess the Ocular Toxicity Potential of Chemicals and Ophthalmic ProductsMcCanna, David January 2009 (has links)
The utilization of in vitro tests with a tiered testing strategy for detection of mild ocular irritants can reduce the use of animals for testing, provide mechanistic data on toxic effects, and reduce the uncertainty associated with dose selection for clinical trials. The first section of this thesis describes how in vitro methods can be used to improve the prediction of the toxicity of chemicals and ophthalmic products. The proper utilization of in vitro methods can accurately predict toxic threshold levels and reduce animal use in product development. Sections two, three and four describe the development of new sensitive in vitro methods for predicting ocular toxicity. Maintaining the barrier function of the cornea is critical for the prevention of the penetration of infections microorganisms and irritating chemicals into the eye. Chapter 2 describes the development of a method for assessing the effects of chemicals on tight junctions using a human corneal epithelial and canine kidney epithelial cell line. In Chapter 3 a method that uses a primary organ culture for assessing single instillation and multiple instillation toxic effects is described. The ScanTox system was shown to be an ideal system to monitor the toxic effects over time as multiple readings can be taken of treated bovine lenses using the nondestructive method of assessing for the lens optical quality. Confirmations of toxic effects were made with the utilization of the viability dye alamarBlue. Chapter 4 describes the development of sensitive in vitro assays for detecting ocular toxicity by measuring the effects of chemicals on the mitochondrial integrity of bovine cornea, bovine lens epithelium and corneal epithelial cells, using fluorescent dyes.
The goal of this research was to develop an in vitro test battery that can be used to accurately predict the ocular toxicity of new chemicals and ophthalmic formulations. By comparing the toxicity seen in vivo animals and humans with the toxicity response in these new in vitro methods, it was demonstrated that these in vitro methods can be utilized in a tiered testing strategy in the development of new chemicals and ophthalmic formulations.
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Development of Sensitive In Vitro Assays to Assess the Ocular Toxicity Potential of Chemicals and Ophthalmic ProductsMcCanna, David January 2009 (has links)
The utilization of in vitro tests with a tiered testing strategy for detection of mild ocular irritants can reduce the use of animals for testing, provide mechanistic data on toxic effects, and reduce the uncertainty associated with dose selection for clinical trials. The first section of this thesis describes how in vitro methods can be used to improve the prediction of the toxicity of chemicals and ophthalmic products. The proper utilization of in vitro methods can accurately predict toxic threshold levels and reduce animal use in product development. Sections two, three and four describe the development of new sensitive in vitro methods for predicting ocular toxicity. Maintaining the barrier function of the cornea is critical for the prevention of the penetration of infections microorganisms and irritating chemicals into the eye. Chapter 2 describes the development of a method for assessing the effects of chemicals on tight junctions using a human corneal epithelial and canine kidney epithelial cell line. In Chapter 3 a method that uses a primary organ culture for assessing single instillation and multiple instillation toxic effects is described. The ScanTox system was shown to be an ideal system to monitor the toxic effects over time as multiple readings can be taken of treated bovine lenses using the nondestructive method of assessing for the lens optical quality. Confirmations of toxic effects were made with the utilization of the viability dye alamarBlue. Chapter 4 describes the development of sensitive in vitro assays for detecting ocular toxicity by measuring the effects of chemicals on the mitochondrial integrity of bovine cornea, bovine lens epithelium and corneal epithelial cells, using fluorescent dyes.
The goal of this research was to develop an in vitro test battery that can be used to accurately predict the ocular toxicity of new chemicals and ophthalmic formulations. By comparing the toxicity seen in vivo animals and humans with the toxicity response in these new in vitro methods, it was demonstrated that these in vitro methods can be utilized in a tiered testing strategy in the development of new chemicals and ophthalmic formulations.
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