This diploma thesis is focused on theoretical and practical aspects of High performance liquid chromatography (HPLC). This method is introduced as one of the most frequently used current analytical methods. The theoretical part of thesis is focused on instrumentation of HPLC and particular components of HPLC analytical system. The most often used mobile phases and static phases are described as well. Based on these theoretical aspects, laboratory exercise using HPLC for future teachers is designed. Caffeine is used as ideal model material for this exercise. Caffeine is well-known substance, because of its traditional usage for example in food-processing industry. Final part of this thesis is brief view on framework educational programmes for primary and secondary education. As appendix of this thesis, manual for referenced laboratory exercise is provided. KEYWORDS chromatography, caffeine, HPLC, instrumentation of HPLC, teacher training, RVP

Eine erhöhte Konzentration von Homocystein im Plasma (Hyperhomocysteinämie) gilt als unabhängiger Risikoindikator für neuronale und kardiovaskuläre Erkrankungen. Der Präcursor des Homocysteins, Methionin, ist eine essentielle Aminosäure, die bei Fehlernährung übermäßig verzehrt werden kann. Es wurde untersucht, ob tatsächlich durch langfristigen erhöhten Methioninverzehr via Erhöhung des Homocysteinspiegels im Plasma ein reales Gesundheitsrisiko besteht. Als Modell wurde eine Füttterungsstudie an Ratten gewählt, deren Bedingungen bezüglich Fütterungsdauer und Methioningehalt der Diät (0,4 % Methionin für 4 Wochen) an eine mögliche Fehlernährung des Menschen angepasst waren. Bei diesen Ratten war die Plasmahomocystein-Konzentration ca. 2-fach höher, als bei Ratten, die im gleichen Zeitraum eine "normale" Diät mit einem 3-4 fach niedrigeren Methioningehalt bekamen. Neben der Auswirkung der Diät auf den Homocystein-Stoffwechsel wurde geprüft, welche der in der Literatur dargestellten potentiellen Pathomechanismen für Hyperhomocysteinämie-induzierte Schäden Anwendung in diesem Modell finden. Obwohl die Konzentration von Homocystein im Plasma verändert war, wurde keine Beeinträchtigung der Gefäßfunktion gefunden. Auch die Plasmakonzentration von asymmetrischem Dimethylarginin, einem weiteren Risikoindikator für Herz-Kreislauf-Erkrankungen blieb unverändert, obwohl dieser Parameter bei Hyperhomocysteinämie oftmals erhöht ist. Eine Konzentrationsverdoppelung von Homocystein durch erhöhte alimentäre Methioninzufuhr ohne gleichzeitige Erhöhung von ADMA scheint also keine Verschlechterung der Gefäßfunktion bei Ratten zu bewirken. In diesem Punkt kann man von in anderen Modellen der Hyperhomocysteinämie gefundenen Resultaten keine Rückschlüsse auf die durch alimentäres Methionin verursachte Hyperhomocysteinämie ziehen. Andere Modelle zur Induktion einer Hyperhomocysteinämie ist Homocyst(e)in-Fütterung. In weiteren Rattenstudien wurden Effekte homocystin- und methioninreiche Diät verglichen. In diesen Studien zeigte sich, dass bei ähnlichen applizierten Dosen (tägliche Aufnahme ca. 1,0 bzw. 1,4 g/kg Körpergewicht) methionin- und homocystinreiche Diät bei Ratten zu vergleichbaren Plasma-Homocysteinspiegeln führen (methioninreich: 27,32 ± 2,80 µmol/l; homocystinreich: 40,61 ± 2,22 µmol/l). Als Vergleichsparameter zur Beurteilung pathophysiologischer Veränderungen diente zum einen der Gewebsgehalt an Homocystein, zum anderen wurden die intrazellulären Konzentrationen von S-Adenosyl-Methionin (SAM) und S-Adenosyl-Homocystein (SAH) betrachtet. Es zeigten sich besonders in Leber und Niere signifikante Unterschiede zwischen einer methioninreichen und einer homocystinreichen Diät bei Ratten. Dies ist eine mögliche Erklärung dafür, dass die bei vierwöchiger methioninreicher Diät gefundenen Ergebnisse nicht mit Literaturdaten übereinstimmen. Abschließend wurde der Frage nachgegangen, ob eine homocytinreiche Ernährung, wie in der vorherigen Studie angewandt, überhaupt möglich ist. Da zwar die Gehalte von Methionin in fast allen Lebensmitteln bekannt sind, nicht aber die von Homocystein, wurde untersucht, in welchen Konzentrationen Homocystein in Lebensmitteln enthalten ist. In Schwarzbier (0,03 mg/l), Weißbrot (0,95 mg/kg), Roquefort-Käse (0,50 mg/kg), Thunfisch (0,25 mg/kg) und Schweineleber (0,31 mg/kg) konnte Homocystein bestimmt werden. Da die Homocysteinkonzentrationen in diesen Beispiellebensmitteln mindestens um den Faktor 105 geringer waren als die Methioninkonzentrationen ist ein Einfluss von alimentärem Homocystein auf den Plasmaspiegel sehr unwahrscheinlich. Es wurde weiterhin geprüft, ob durch Darmbakterien ein Teil des alimentär aufgenommenen Methionins bereits im Dünndarm in Homocyt(e)in umgewandelt werden könnte. Dabei wurde eine vermehrte Homocysteinproduktion nach Methionin-Zugabe zu Dünndarmisolaten gefunden. Quantitativ kommt dieser Homocysteinquelle eine untergeordnete Bedeutung zu.

Data processing tools are valuable to the analytical chemist as they can speed up the analysis, and sometimes solve problems that are not feasible to solve in a traditional manner. However, the complexity of many data processing tools can make their use daunting for the inexperienced user. This thesis includes two applications and two tools for data processing. The first application focuses on minimizing the manual input, reducing the time required for a simple task. The second application required more manual input, in the form of parameter selection, but process far more data.  The data processing tools both include features that simplify the manual work required. The first by including visual diagnostics tools that helps in setting the parameters. The second via internal validation that makes the tool’s process more robust and reliable, and thereby less sensitive to small changes in the parameters. No matter how good or precise a data processing tool is, if it is so cumbersome that it is not used by the analytical chemists that need it, it is useless. Therefore, the main focus of this thesis is to make data processing easier. / <p>At the time of the doctoral defense, the following paper was unpublished and had a status as follows: Paper 4: Submitted.</p>

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