Orientadora: Profa. Dra. Karina Passalacqua Morelli Frin / Tese (doutorado) - Universidade Federal do ABC, Programa de Pós-Graduação em Ciência e Tecnologia/Química, Santo André, 2018. / Neste trabalho foram estudadas as propriedades fotofisicas e eletroquimicas dos compostos polipiridinicos fosforescentes de Re(I), fac-[ReCl(CO)3(N^N)] e fac-[Re(PPh3)(CO)3(N^N)]+, em que N^N = 1,10-fenantrolina (phen), 4,7-dimetil-1,10-fenantrolina (Me2phen) ou 4,7-dimetoxi-1,10-fenantrolina ((MeO)2phen) e PPh3 = trifenilfosfina e dos compostos fosforescentes ciclometalados de Ir(III), mer-[Ir(ppy)2(L^X)], em que L^X= 4,4fff'-(1,4-fenileno-bis-(2,2f,6f,2ff-terpiridina)) (tpy), carboxilato de 3-iodopiridinilmetila (Ipic) e ppy = 2-fenilpiridina. Ademais, o desempenho de dispositivos eletroluminescentes emissores de luz com esses compostos foi investigado por meio da capacidade de injecao e transporte de carga e transferencia de energia entre matriz e dopante. Os compostos foram sintetizados, purificados, caracterizados por meio de espectroscopias UV-visivel, na regiao do infravermelho, IV, e ressonancia magnetica nuclear de hidrogenio, 1H RMN. Os compostos de Re(I) e Ir(III) se encontram nas conformacoes facial e meridional, respectivamente.Nos espectros de absorcao dos compostos fac-[ReL(CO)3(N^N)], L = Cl e PPh3, e mer-[Ir(ppy)2(L^X)] foram observadas duas regioes: uma de mais alta energia, atribuida as transicoes intraligantes (IL) e, uma de menor energia, atribuida as transicoes de transferencia de carga do metal para o ligante (MLCT). Foi investigada a emissao desses compostos em solucao e em meio rigido, que pode ser atribuida ao estado excitado triplete de energia mais baixa. Para os compostos de Re(I), a temperatura ambiente, essa emissao pode ser atribuida principalmente ao estado excitado triplete de transferencia de carga do metal para o ligante polipiridinico (3MLCTRe¨N^N*) e que, em meio rigido, apresenta um maior carater do estado excitado triplete centrado no ligante (3IL), observando-se a inversao entre esses estados para os compostos com os ligantes polipiridinicos Me2phen e ((MeO)2phen. Para os compostos de Ir(III), a temperatura ambiente, a emissao pode ser atribuida ao estado excitado triplete de transferencia de carga do metal para o ligante auxiliar 3MLCTIr+ppy¨L^N, e que, em meio rigido, para o composto mer-[Ir(ppy)2(Ipic)], ocorre a inversao entre os estados 3MLCT e 3IL e, portanto, a emissao e atribuida a este ultimo estado excitado. Os tempos de vida obtidos para os compostos de Re(I), 0,18-2,52 ¿Ês, e de Ir(III), 60 ns - 0,43 ¿Ês, sao consistentes com estados emissores tripletes. Os rendimentos quanticos, constantes de decaimento radiativas e nao radiativas, potenciais de oxidacao e reducao tambem foram avaliados. Os calculos dos niveis de energia HOMO (highest occupied molecular orbital) e do LUMO (lowest unoccupied molecular orbital) foram realizados e comparados aos do polimero poli(vinil)carbazol (PVK). / In this work, both photophysical and electrochemical properties of phosphorescent polypyridyl Re(I) compounds, fac-[ReCl(CO)3(N^N)] and fac-[Re(PPh3)(CO)3(N^N)]+, N^N = 1,10-phenanthroline (phen), 4,7-dimethyl-1,10- phenanthroline (Me2phen) and 4,7-dimethoxi-1,10-phenanthroline ((MeO)2phen) and PPh3 = triphenylphosphine and phosphorescent cyclometalated Ir(III) complexes, mer-[Ir(ppy)2(L^X)], where L^X= 4¿,4¿¿¿¿-(1,4-Phenylene)bis(2,2¿:6¿,2¿¿-terpyridine) (tpy), 3-iodopyridine-2-carboxylate (Ipic) e ppy = 2-phenylpyridine, were investigated. Furthemore, the performance of electroluminescent devices by means of the charge injection ability was investigated as well as transport and energy transfer between the host and guest. These compounds were synthesized, purified and characterized by Uv-visible, infrared and proton nuclear magnetic resonance, 1H NMR, spectroscopies. Re(I) and Ir(III) compounds are in facial and meridional geometries, respectively. In the absorption spectra of the fac-[ReL(CO)3(N^N)], L = Cl and PPh3, and mer-[Ir(ppy)2(L^X)] are observed two bands: the higher energy one, assigned to intraligand transitions (IL), and the lower energy one, assigned to metal to ligand charge transfer (MLCT) transition. The emission of the compounds was investigated in fluid and rigid media, which could be ascribed to the low-lying triplet excited state. For the Re(I) compounds, at room temperature, the emission is characteristic of the triplet metal-to-ligand charge transfer (3MLCTRe¨N^N*) and, in rigid media, shows some degree of the triplet ligand-centered (3IL) emission, observing the inversion between these states for the compounds with the polypyridine ligands Me2phen and (MeO)2phen. For the Ir(III) compounds, at room temperature, the emission could be assigned to the triplet low-lying metal-to-ligand charge transfer 3MLCTIr+ppy¨L^N, and, in rigid media, for the mer-[Ir(ppy)2(Ipic)] compound occurs the inversion between the 3MLCT and 3IL excited states, therefore, the emission is ascribed from the latter excited state. The lifetime obtained for the the Re(I) compounds, 0.18-2.52 ¿Ês, and for the Ir(III) compounds, 60 ns - 0.43 ¿Ês, are consistent with triplet excited states. The emission quantum yields, radiative and non-radiative rates, oxidation and reduction potentials were also evaluated. The calculations of the HOMO (highest occupied molecular orbital) and LUMO (lowest unoccupied molecular orbital) energy levels were performed and the values compared to the poly(vinyl)carbazol polymer (PVK).

Die Dissertation hat sich mit der Aufgabe befasst, durch Kombination von IR-Spektroskopie und chemometrischen Auswertungsalgorithmen eine Differenzierung und Klassifizierung von Hirnmetastasen-Dünnschnitten zu erreichen. Die Untersuchungen konzentrieren sich dabei auf jene fünf Primärtumoren, die besonders oft Metastasen im Gehirn bilden. Das sind kolorektale Karzinome, Mammakarzinome, maligne Melanome, Nierenzellkarzinome und Bronchialkarzinome. Metastasen tragen die molekularen Informationen der Gewebezellen des Primärtumors in sich. Die Anwendung von IR-spektroskopischen Methoden stellt deshalb einen innovativen Ansatz zur Identifikation des Primärtumors von Hirnmetastasen dar, da die Spektren einem molekularen Fingerabdruck entsprechen. Als Klassifizierungsalgorithmen wurden SIMCA (soft independent modeling of class analogies) und ANN (artificial neural networks) herangezogen. Die Entwicklung der Klassifizierungsverfahren gliederte sich in drei Teile. Im ersten Teil wurden Trainingsmodelle mit den ausgewählten homogenen Bereichen der Metastasengewebeschnitte erstellt und an unabhängigen Daten weiterer Proben bekannter und unbekannter Organherkunft getestet. Im zweiten Teil wurden die Modelle mit Hilfe homogener Tumorzelllinien optimiert und auf die Zuordnung der Hirnmetastasen zu den Primärtumoren angewandt. Eine zweistufige Klassifizierungsstrategie gewährleistet damit eine Genauigkeit der Klassifizierung von über 80%.

Striving for increased productivity while maintaining hole quality and high process robustness when drilling requires knowledge about the working principles of heat generation, mechanics and a proper cutting fluid that aids in cooling, lubricating and evacuating chips from the cutting zone. If the heat generated in the tool-workpiece and tool-chip interfaces does not exit the cutting zone adequately through the chips, the workpiece material or the redistribution of coolant the hole quality can be impacted negatively and breakdowns may occur which reduces overall productivity. During product testing, a sudden type of drill failure was observed when machining 316L stainless steel. When modifying the coolant design this was avoided which led to the assumption that the failure was caused by a large amount of heat being generated due to poor conductivity in the material combined with insuffcient cooling. However, this theory couldn't be investigated because of a lack of an existing method. To evaluate, three modifications of the CoroDrill 870 with dimensions Ø16mm and length 3xD were designed using Siemens NX 12 to observe whether coolant design choices have a significant impact on heat generation when drilling. To examine this a testing methodology was developed which utilizes IR-thermography and a combination of type K and J thermocouples inserted into the workpiece and onto the back surface, which measures its temperature in the cutting zone. Several tests were conducted with the developed setup to gather a larger data set to reduce impact from random error and to perform further analysis. Although the experiment setup is promising due to being simple and applicable to different materials there are large sources of variation associated with the placement of thermocouples. The results indicate some difference in registered temperature between the modifications however it is diffcult to draw conclusions based on the relatively few trustworthy measurements made. / För att förbättra produktiviteten vid borrning utan att kompromissa på hålkvalité och processäkerhet krävs bakomliggande kunskaper inom områden som, värmebildning, skärförlopp, och kylvätska vilket kyler, smörjer, och transporterar spånor från skärzonen. Om värmen som bildas i ytorna mellan verktyg-ämne och verktyg-spåna inte lämnar skärzonen på ett tillförlitligt sätt genom spånor, ämnet eller genom kylvätskans cirkulation kan hålkvalitén påverkas eller haverier kan orsakas vilket minskar produktivitet. Under en testning som genomfördes där 316L rostfritt stål borrades upptäcktes en ny typ av abrupt brott. När borrens kyllösning modiferades kunde detta fel undvikas varpå man drog slutsatsen att haveriet var en konsekvens av den stora temperaturgradient som bildas då materialets värmeledningsförmåga är relativt dålig. Dessvärre kunde denna teori inte prövas då det saknades en befintlig testmetodik. För att undersöka detta utvecklades tre modifikationer av CoroDrill 870 med dimension Ø16mm och längd 3xD i Siemens NX 12 i syfte att observera huruvida en signifikant temperaturskillnad skulle uppstå. För att utreda detta skapades en testuppställning som kombinerar IR-termografi med termoelement av typ K och typ J, fästa i ämnet respektive påämnets baksida vilket mäter materialets temperatur i skärzon. Ett flertal tester genomfördes med denna uppställning för att samla en större mängd data för fortsatt analys samt för att minska inverkan av slumpmässiga fel.Även om metoden är lovande då den är relativt enkel och tillämpbar på olika material så finns det stora potentiella källor till variation kopplade till mänsklig faktor och placering av termoelement. Resultatet som analyserats antyder att det finns en viss temperaturskillnad mellan modifikationerna men för att göra välgrundade slutsatser skulle fler mätningar behöva genomföras.

The aim of this master’s thesis is to give information about the thermo camera measurement with error minimization. The basic concepts of thermography are explained with an implementation of postprocesing technique which uses graphically modified thermogram back projected to the scene. This is closely related to the scene design, calibration of thermal camera with projector, image rectification, thermogram processing with highlighting of interesting information and implementation of control elements as the user interface. The results obtained are analyzed and re-evaluated.

This study offers an alternative analysis of the current literature regarding foreign involvement in the Syria civil war. The initials briefly describe the current situation in Syria, international relations and why the conflict is interesting to analyse from a scientific standpoint. The relevant actors and theoretical construction are also introduced. In the previous research chapter, the current research is presented concerning the global superpowers as well as the interventions that have taken place in Syria. In the theory chapter realism and liberalism are presented, and a number of important factors are discussed. In the result, the decisions and events that have taken place during the conflict in Syria is analysed through the lens of previous named theories. The actors studied are the USA and Russia. There are both realistic and liberalist elements in the decisions made by the actors. The final part of the essay discusses the result. The underlying interest of the players largely determines which decision is ultimately taken. Moreover, there are underlying tones of realism even in clearly liberalistic decisions.

L’objectif de cette thèse est de réaliser une peau active pour le camouflage de véhicule terrestre à base de la technologie cristal liquide cholestérique. Après analyse de l’environnement, une texture est appliquée sur les écrans cristaux liquides afin de réduire la signature visuelle et thermique du véhicule. Les travaux ont consisté à proposer un dispositif trichrome cristal liquide permettant d’obtenir la colorimétrie définie par le cahier des charges. Les problèmes de tenue en température, de réflexion spéculaire, de niveaux de gris, niveaux de réflectivité, de réduction des tensions appliquées ont été traités au cours de cette thèse. La technologie proposée a permis la réalisation d’un démonstrateur sur un robot télécommandé qui a été présenté au salon Eurosatory 2018 sur le stand du ministère des armées. Des travaux ont été également engagés pour le développement de modulateur optique dans l’infrarouge, à base de cristaux liquides cholestérique, afin de moduler la réflectivité et donc de pouvoir limiter la signature thermique du véhicule. Plusieurs pistes ont été testées et proposées. / The objective of this thesis is to achieve an active skin for the camouflage of a land vehicle based on cholesteric liquid crystal technology. After analysis of the environment, a texture is applied on the LCDs to reduce the visual and thermal signature of the vehicle. The work consisted of proposing a trichrome liquid crystal device to obtain the colorimetry defined by the specifications. The problems of temperature resistance, specular reflection, gray scale, reflectivity levels, reduction of applied voltages were discussed during this thesis. The proposed technology enabled to realization of a demonstrator on a remote controlledrobot that was presented at Eurosatory 2018 on the stand of the Ministry of the Armed Forces. Work has also been started on the development of optical modulators in the infrared, based on cholesteric liquid crystals, in order to modulate the reflectivity and thus to be able to limit the thermal signature of the vehicle. Several tracks have been tested and proposed.

För många företag är det av intresse att kommunicera med ett flertal olika intressenter och för framförallt yngre bolag, som befinner sig i en tillväxtfas, kan det vara av stor vikt att kommunicera och nå ut till omvärlden på rätt sätt för att kunna växa och utvecklas i en positiv riktning. Just ett företags kommunikation med dess finansiella intressenter brukar benämnas investerarrelationer (IR), vilket till största del inbegriper att informera företagets intressenter om dess verksamhet och marknadsföra bolaget mot kapitalmarknaden. Även om det finns ett tydligt syfte till varför ett företag bedriver ett aktivt IR-arbete, kan det vara svårt att följa upp och utvärdera om arbetet har resulterat i de effekter som eftersträvas. För många företag saknas därför ofta en tydlig strategi och målbild för IR-arbetet samtidigt som det kan vara något som inte prioriteras på grund av begränsade ekonomiska och tidsmässiga resurser. Genom att undersöka de effekter som företag upplever av IR-arbete, skapas därför en bredare förståelse för hur arbetet bör prioriteras. Med detta som bakgrund är syftet med den här studien att undersöka och analysera vilka effekter svenska tillväxtbolag kan uppleva av strategiskt IR-arbete. Därtill syftar studien till att undersöka och analysera vilka specifika IR-aktiviteter som kan härledas till de upplevda effekterna samt vilka avvikelser som råder mellan upplevda effekter och IR-arbetets avsikter. Strategiskt IR-arbete definieras som det arbete relaterat till investerarrelationer som utförs utöver det lagen kräver av noterade företag. För att besvara studiens syfte och frågeställningar genomförs individuella intervjuer med svenska noterade små och medelstora tillväxtföretag samt IR-rådgivare. Totalt intervjuades åtta noterade företag och tre rådgivare. De upplevda effekter som har identifierats som följd av ett strategiskt IR-arbete består av ökad förståelse, ökat förtroende, ökat intresse och starkare relationer. Ingen koppling mellan specifika aktiviteter och specifika effekter observerades men vissa aktiviteter nämndes som särskilt betydelsefulla, vilka inkluderar investerarträffar, uppdragsanalys samt publicerande av information och förtydligande aktiviteter. De främsta avsikterna med IR-arbetet identifierades som ökad aktiehandel, bredare ägarbas, institutionellt ägande, uppfattas som ett seriöst bolag och rättvis värdering. Resultatet visar på en relativt tydlig överensstämmelse mellan IR-arbetets avsikter och de upplevda effekterna från arbetet. Dock föreligger en viss avvikelse i hur konkret intervjuobjekten resonerar kring IR-arbetets avsikter i förhållande till dess effekter. / For many companies, it is of interest to communicate with several different stakeholders. Especially for less mature companies who are in a growth phase, it can be of great importance to communicate and reach out to as many stakeholders as possible to grow and develop in an efficient manner. A company's communication with its financial stakeholders is usually referred to as Investor Relations (IR), which mainly consists of informing stakeholders about the company's operations and marketing the company towards the capital market. Even if there is a clear purpose to practice IR, it can be difficult to follow up and evaluate whether the IR has achieved the effects that are aimed for. Therefore, many companies lack a clear strategy and target for their IR and it may not at the same time be an activity that has high priority, as a result of limited resources. By examining the effects that companies experience from IR, a broader understanding of how IR should be prioritized, compared to other issues within a company, will be obtained. With this background, the purpose of this study is to investigate and analyze which effects Swedish growth companies can experience from strategic IR. In addition, this study aims to investigate and analyze which effects that can be derived from different IR activities and which deviations that exist between the intentions of IR and the perceived effects. Strategic IR is defined as all work related to IR that exceeds what is legally mandatory for publicly listed companies. To fulfill the purpose of the study, semi-structured individual interviews will be conducted with Swedish listed small and medium-sized growth companies as well as IR advisors. A total of eight listed companies and three advisors were interviewed. The perceived effects that have been identified are increased understanding, increased trust, increased interest, and stronger relationships. No link between specific activities and specific effects has been observed, although certain activities have been mentioned as of especial importance which includes investor meetings, commissioned research, and publication of information and clarifying activities. The main intentions of IR have been identified as increased stock liquidity, broader ownership base, institutional ownership, being perceived as a serious company, and fair valuation. The result shows a relatively distinct connection between the intentions of IR and the perceived effects. However, there is a certain deviation in how explicit the interview subjects reason about the intentions of IR in relation to its effects.

Trichomes are fine epidermal outgrowths covering aerial organs of most land plants. Although unicellular trichomes of Arabidopsis thaliana have long been used as a model system in plant cell and developmental biology, surprisingly little is known about the processes involved in cell wall biogenesis during the last stage of trichome maturation. A role of EXO70H4, a putative subunit of the vesicle tethering complex exocyst, in trichome maturation has recently been identified in our laboratory. Image analysis, histochemical detection and FT-IR spectroscopy methods were used in this study to analyze cell wall defects of the exo70H4 LOF mutant, revealing the mutation causes altered deposition of pectins and possibly also lignins and hemicelluloses. Transgenic lines with EXO70 paralogues driven by the EXO70H4 promoter were prepared and their analysis revealed that the closest paralogue EXO70H3, unlike EXO70A1 and EXO70B1, can complement the exo70H4 mutation. Based on the results, questions concerning trichome cell wall composition, the role of EXO70H4 in trichome maturation and functions of the plant exocyst complex are discussed. Keywords: Arabidopsis, trichome, cell wall, secretory pathway, exocyst complex, EXO70H4, FT-IR spectroscopy

Die vorliegende Arbeit behandelt die Oberflächenmodifikation von Nanodiamanten (ND) aus der Detonationssynthese und die anschließende Konjugation von einzel- bzw. doppelsträngiger DNA an die zuvor eingeführten funktionellen Gruppen. Als Ausgangsmaterialien wurden zwei Nanodiamantpulver mit unbekannter Oberflächenbelegung eingesetzt, deren Charakterisierung durch elektronenmikroskopische Methoden erfolgte. Weiterhin wurden kommerziell modifizierte ND mit definierter Oberflächenbelegung (Amino- und Hydroxylgruppen) verwendet. Für potenzielle Anwendungen von ND wird eine monofunktionale Oberfläche angestrebt, die u. a. über Oxidation oder Reduktion der durch den Herstellungsprozess eingeführten primären funktionellen Gruppen realisiert werden kann. Die dadurch erzeugten sekundären Funktionen ermöglichen die kovalente bzw. nichtkovalente Anbindung weiterer Substanzen, z. B. von Biomolekülen, an die Oberflächen der ND-Partikel. Die hier beschriebene Konjugation von DNA, an die mit Carboxyl-, Hydroxyl- oder Aminogruppen modifizierten Partikeloberflächen, erfolgte durch die Generierung von Amid-, Phosphodiester- und Isoharnstoffbindungen. Der Erfolg der Konjugationen wurde mit Hilfe von Infrarotspektroskopie und Fluoreszenzmikroskopie untersucht. Die Fluoreszenz der Konjugate beruhte dabei auf Fluoreszenzfarbstoffen, die an die DNA-Moleküle gebunden waren. Darüber hinaus wird die Herstellung einer kolloidalen ND-Suspension beschrieben, von der die Partikelgrößen und das Zeta-Potenzial bestimmt wurden. Kolloidale Suspensionen ermöglichen aufgrund der geringen Partikelgrößen diverse biologische und medizinische Anwendungen von ND. Mit den hier präsentierten Ergebnissen erweitert sich der Kenntnisstand zur Konjugation von DNA an ND aus der Detonationssynthese. Die angewandte Methodik kann ebenso auf andere Substanzen wie Proteine oder Chemotherapeutika übertragen werden. Derart funktionalisierte Partikel besitzen ein großes Potenzial für die weitere Anwendung in der Biomedizin und Nanotechnologie.:1 Einleitung 1 2 Theoretische Grundlagen 6 2.1 Nanodiamant 7 2.1.1 Historische Betrachtungen zur Detonationssynthese 7 2.1.2 Herstellung von Diamant 8 2.1.3 Aufbereitung von Nanodiamanten aus der Detonationssynthese 11 2.1.4 Struktur und Eigenschaften von Diamant 12 2.1.5 Homogenisierung der Oberflächenbelegung 16 2.1.6 Aggregation und Deaggregation von Nanodiamant-Partikeln 20 2.1.7 Anwendungen von Nanodiamant-Partikeln 21 2.2 Aptamere 26 2.2.1 Strukturbildung und Bindungsmechanismen 26 2.2.2 Zielsubstanzen 28 2.2.3 Vergleich von Aptameren und Antikörpern 29 2.2.4 Herstellung von Aptameren – Der SELEX-Prozess 32 2.2.5 Anwendungsfelder für Aptamere 34 2.3 Konjugation von Nanopartikeln mit Biomolekülen 38 2.4 Herstellung und Charakterisierung von kolloidalen Nanodiamantsuspensionen 46 2.4.1 Herstellung kolloidaler Nanodiamantsuspensionen 46 2.4.2 Bestimmung der Partikelgröße und Partikelgrößenverteilung durch dynamische Lichtstreuung (DLS) 47 2.4.3 Bestimmung des Zeta-Potenzials durch elektrophoretische Licht-streuung (ELS) 48 2.5 Methoden zur Materialcharakterisierung von Nanodiamantpulver 52 2.5.1 Rasterelektronenmikroskopie (REM) 52 2.5.2 Energiedispersive Röntgenspektroskopie (EDX) 53 2.5.3 Transmissionselektronenmikroskopie (TEM) 54 2.6 Nachweismethoden für Modifikation und Konjugatbildung 56 2.6.1 Fourier-Transform-Infrarot- (FT-IR-) Spektroskopie 56 2.6.2 Fluoreszenzmikroskopie 60 3 Material und Methoden 62 3.1 Herstellung und Charakterisierung von kolloidalen Nanodiamantsuspensionen 62 3.1.1 Herstellung kolloidaler Nanodiamantsuspensionen 62 3.1.2 Bestimmung von Partikelgröße, Partikelgrößenverteilung und Zeta-Potenzial 63 3.2 Materialcharakterisierung von Nanodiamantpulver 64 3.2.1 Rasterelektronenmikroskopie (REM) 64 3.2.2 Energiedispersive Röntgenspektroskopie (EDX) 65 3.2.3 Hochauflösende Transmissionselektronenmikroskopie (HRTEM) 65 3.3 Chemische Modifikation von Nanodiamanten 66 3.3.1 Verwendete Materialien und Geräte 67 3.3.2 Einführung von Carboxylgruppen 68 3.3.3 Einführung von Hydroxylgruppen 69 3.3.4 Einführung von Aminogruppen 70 3.4 Herstellung von Nanodiamant-Aptamer-Konjugaten 73 3.4.1 Verwendete Materialien und Geräte 73 3.4.2 Konjugation über Amidbindungen 77 3.4.3 Konjugation über Ester- und Phosphodiesterbindungen 81 3.4.4 Konjugation über Isoharnstoffbindungen 85 3.5 Nachweismethoden für Modifikation und Konjugatbildung 88 3.5.1 Fourier-Transform-Infrarot- (FT-IR-) Spektroskopie 88 3.5.2 Fluoreszenzmikroskopie 89 4 Ergebnisse und Diskussion 92 4.1 Charakterisierung kolloidaler Nanodiamantsuspensionen 92 4.1.1 Bestimmung der Partikelgröße und Partikelgrößenverteilung 92 4.1.2 Bestimmung des Zeta-Potenzials 93 4.2 Materialcharakterisierung von Nanodiamantpulvern 98 4.2.1 Rasterelektronenmikroskopie (REM) 98 4.2.2 Energiedispersive Röntgenspektroskopie (EDX) 101 4.2.3 Hochauflösende Transmissionselektronenmikroskopie (HRTEM) 107 4.3 Fourier-Transform-Infrarot- (FT-IR-) Spektroskopie 117 4.3.1 Nanodiamanten: Originalmaterial und modifizierte Nanodiamanten 118 4.3.1.1 Nanodiamanten – Originalmaterial 118 4.3.1.2 Modifikation mit Carboxylgruppen (ND-COOH) 122 4.3.1.3 Modifikation mit Hydroxylgruppen (ND-OH) 123 4.3.1.4 Modifikation mit Aminogruppen (ND-NH2) 128 4.3.2 Nanodiamant-DNA-Konjugate 138 4.3.2.1 Konjugation über Amidbindungen 140 4.3.2.2 Konjugation über Phosphodiesterbindungen 144 4.3.2.3 Konjugation über Isoharnstoffbindungen 150 4.4 Fluoreszenzmikroskopie an Nanodiamant-DNA-Konjugaten 154 4.4.1 Konjugation über Amidbindungen 154 4.4.2 Konjugation über Phosphodiesterbindungen 157 4.4.3 Konjugation über Isoharnstoffbindungen 161 5 Zusammenfassung und Ausblick 165 6 Literaturverzeichnis 170 Anhang I A-1 Parameter der Partikelgrößen- und Zeta-Potenzial-Messungen I A-2 Nukleotidsequenz von EF1a III A-3 GFP-Filter-Spektrum IV A-4 FT-IR-Spektren von Nanodiamanten V A-5 FT-IR-Spektren von Nanodiamant-DNA-Konjugaten X Verzeichnis der Formelzeichen XIV Abkürzungsverzeichnis XV Eigene wissenschaftliche Beiträge XVIII Danksagung Erklärung / The present study deals with the surface modification of nanodiamonds (ND) from detonation synthesis and the subsequent conjugation of both single and double stranded DNA to previously introduced functional groups. As starting materials two kinds of nanodiamond powders with unknown surface configuration were used. Both types of ND were characterized by electron-microscopic methods. Furthermore, commercially modified ND with defined surface configuration (amino and hydroxyl groups) were applied. Potential applications of ND require a mono-functional surface, that can be realized e. g. via oxidation or reduction of the primary functional groups introduced during the production process. The thereby generated secondary functions permit the covalent or non-covalent linking of further substances onto the surfaces of ND particles. Conjugation of DNA, as described here, onto the carboxyl-, hydroxyl- or aminomodified particle surfaces was accomplished by generating of amino, phosphodiester and isourea bonds. The success of conjugations has been examined by infrared spectroscopy and fluorescence microscopy. The fluorescence of conjugates based on fluorescent dyes bound to the DNA molecules. Furthermore, the fabrication of a colloidal ND suspension is described, of which the particle sizes and the Zeta potential have been determined. Colloidal suspensions facilitate various biological and medical applications of ND on the basis of low particle sizes. The presented results enlarge the state of knowledge about the conjugation of DNA on ND from detonation synthesis. The applied methodology may also be transferred to other substances like proteins or chemotherapeutics. In this way, functionalized particles have a big potential for further application in biomedicine and nanotechnology.:1 Einleitung 1 2 Theoretische Grundlagen 6 2.1 Nanodiamant 7 2.1.1 Historische Betrachtungen zur Detonationssynthese 7 2.1.2 Herstellung von Diamant 8 2.1.3 Aufbereitung von Nanodiamanten aus der Detonationssynthese 11 2.1.4 Struktur und Eigenschaften von Diamant 12 2.1.5 Homogenisierung der Oberflächenbelegung 16 2.1.6 Aggregation und Deaggregation von Nanodiamant-Partikeln 20 2.1.7 Anwendungen von Nanodiamant-Partikeln 21 2.2 Aptamere 26 2.2.1 Strukturbildung und Bindungsmechanismen 26 2.2.2 Zielsubstanzen 28 2.2.3 Vergleich von Aptameren und Antikörpern 29 2.2.4 Herstellung von Aptameren – Der SELEX-Prozess 32 2.2.5 Anwendungsfelder für Aptamere 34 2.3 Konjugation von Nanopartikeln mit Biomolekülen 38 2.4 Herstellung und Charakterisierung von kolloidalen Nanodiamantsuspensionen 46 2.4.1 Herstellung kolloidaler Nanodiamantsuspensionen 46 2.4.2 Bestimmung der Partikelgröße und Partikelgrößenverteilung durch dynamische Lichtstreuung (DLS) 47 2.4.3 Bestimmung des Zeta-Potenzials durch elektrophoretische Licht-streuung (ELS) 48 2.5 Methoden zur Materialcharakterisierung von Nanodiamantpulver 52 2.5.1 Rasterelektronenmikroskopie (REM) 52 2.5.2 Energiedispersive Röntgenspektroskopie (EDX) 53 2.5.3 Transmissionselektronenmikroskopie (TEM) 54 2.6 Nachweismethoden für Modifikation und Konjugatbildung 56 2.6.1 Fourier-Transform-Infrarot- (FT-IR-) Spektroskopie 56 2.6.2 Fluoreszenzmikroskopie 60 3 Material und Methoden 62 3.1 Herstellung und Charakterisierung von kolloidalen Nanodiamantsuspensionen 62 3.1.1 Herstellung kolloidaler Nanodiamantsuspensionen 62 3.1.2 Bestimmung von Partikelgröße, Partikelgrößenverteilung und Zeta-Potenzial 63 3.2 Materialcharakterisierung von Nanodiamantpulver 64 3.2.1 Rasterelektronenmikroskopie (REM) 64 3.2.2 Energiedispersive Röntgenspektroskopie (EDX) 65 3.2.3 Hochauflösende Transmissionselektronenmikroskopie (HRTEM) 65 3.3 Chemische Modifikation von Nanodiamanten 66 3.3.1 Verwendete Materialien und Geräte 67 3.3.2 Einführung von Carboxylgruppen 68 3.3.3 Einführung von Hydroxylgruppen 69 3.3.4 Einführung von Aminogruppen 70 3.4 Herstellung von Nanodiamant-Aptamer-Konjugaten 73 3.4.1 Verwendete Materialien und Geräte 73 3.4.2 Konjugation über Amidbindungen 77 3.4.3 Konjugation über Ester- und Phosphodiesterbindungen 81 3.4.4 Konjugation über Isoharnstoffbindungen 85 3.5 Nachweismethoden für Modifikation und Konjugatbildung 88 3.5.1 Fourier-Transform-Infrarot- (FT-IR-) Spektroskopie 88 3.5.2 Fluoreszenzmikroskopie 89 4 Ergebnisse und Diskussion 92 4.1 Charakterisierung kolloidaler Nanodiamantsuspensionen 92 4.1.1 Bestimmung der Partikelgröße und Partikelgrößenverteilung 92 4.1.2 Bestimmung des Zeta-Potenzials 93 4.2 Materialcharakterisierung von Nanodiamantpulvern 98 4.2.1 Rasterelektronenmikroskopie (REM) 98 4.2.2 Energiedispersive Röntgenspektroskopie (EDX) 101 4.2.3 Hochauflösende Transmissionselektronenmikroskopie (HRTEM) 107 4.3 Fourier-Transform-Infrarot- (FT-IR-) Spektroskopie 117 4.3.1 Nanodiamanten: Originalmaterial und modifizierte Nanodiamanten 118 4.3.1.1 Nanodiamanten – Originalmaterial 118 4.3.1.2 Modifikation mit Carboxylgruppen (ND-COOH) 122 4.3.1.3 Modifikation mit Hydroxylgruppen (ND-OH) 123 4.3.1.4 Modifikation mit Aminogruppen (ND-NH2) 128 4.3.2 Nanodiamant-DNA-Konjugate 138 4.3.2.1 Konjugation über Amidbindungen 140 4.3.2.2 Konjugation über Phosphodiesterbindungen 144 4.3.2.3 Konjugation über Isoharnstoffbindungen 150 4.4 Fluoreszenzmikroskopie an Nanodiamant-DNA-Konjugaten 154 4.4.1 Konjugation über Amidbindungen 154 4.4.2 Konjugation über Phosphodiesterbindungen 157 4.4.3 Konjugation über Isoharnstoffbindungen 161 5 Zusammenfassung und Ausblick 165 6 Literaturverzeichnis 170 Anhang I A-1 Parameter der Partikelgrößen- und Zeta-Potenzial-Messungen I A-2 Nukleotidsequenz von EF1a III A-3 GFP-Filter-Spektrum IV A-4 FT-IR-Spektren von Nanodiamanten V A-5 FT-IR-Spektren von Nanodiamant-DNA-Konjugaten X Verzeichnis der Formelzeichen XIV Abkürzungsverzeichnis XV Eigene wissenschaftliche Beiträge XVIII Danksagung Erklärung

I det här arbetet presenteras ett system som utvecklats i syfte att kunna räkna personer. Systemet är tänkt att användas i mötesrum för upp till tio personer och använder sig av infraröd teknik i form av thermopile arrayer. I arbetet har tre olika sensorer använts för utvärdering. Sensorerna som använts är Panasonic Grid-EYE med pixelupplösningen 8×8 och detekteringsvinkeln 60°×60° samt två stycken Heimann 32x32d, båda med upplösningen 32×32 pixlar, men med detekteringsvinkeln 90°×90° respektive 105°×105°. Systemet är programmerat med hjälp av utvecklingskortet STM32L476RG och är skrivet i språket C. I systemet används två metoder för att beräkna antalet personer. Den ena metoden jämför temperaturförändringen i ett rum i förhållande till då rummet är tomt och den andra metoden använder sig av bildbehandlingsmetoder som interpolering, filtrering och beräkning av area. Sensorerna utvärderas även individuellt utifrån egenskaper som noggrannhet, strömförbrukning och implementationskostnad. Script har även skapats i MATLAB som, i kombination med mikrokontrollern, används för att grafiskt presentera temperaturvärdena från sensorerna. Den sensor som visade sig vara bäst lämpad för att räkna personer är Heimann 32×32d med detekteringsvinkeln 105°×105°. Detta tack vare den större detekteringsvinkeln som resulterar i en större detekterbar yta samt upplösningen på totalt 1024 pixlar som sammantaget ger en högre noggrannhet för personräkning. Denna sensor kräver dock mer komplexa och tidskrävande beräkningar för behandling av data än Grid-EYE. Dessa skillnader är ändå marginella, där noggrannheten och den större detekterbara arean väger upp nackdelarna. De experimentella resultaten visar att Heimann 32×32d med 105°×105° ger en noggrannhet på c:a 98.3 % vid mätning på höjden 2.45 m. Detta motsvarar en yta på c:a 39.1 m2 och systemet kan räkna upp till minst 4 personer. För Grid-EYE och samma höjd har ej noggrannheten fastställts, men har endast en detekterbar yta på c:a 7.7 m2 där maximalt 4 personer bedöms kunna räknas. / In this work, a system is being developed with the purpose of counting people. The system is intended for use in meeting rooms for up to ten persons and utilizes infrared technique using thermopile arrays. For this work, three different sensor have been used for evaluation. A Panasonic Grid-EYE with a resolution of 8×8 and a Field of View (FoV) of 60°×60°, and two Heimann 32×32d sensors, both having a resolution of 32×32, but with the FoV 90°×90° and 105°×105° respectively. The system has been programmed using the microcontroller STM32L476RG, and with the programming language C. In this system, two methods for people counting has been implemented. The first method compares the total change in temperature of a room in relation to when the room is empty and the other method uses image processing methods, such as interpolation, filtering and area calculations. The sensors are also being evaluated individually, based on characteristics such as accuracy, current consumption and implementation cost. To graphically display the temperature values of the sensors, scripts has been made for MATLAB that uses information sent by the microcontroller. The sensor which seem to be best suited for counting people is the Heimann 32×32d with the FoV 105°×105°. The main advantage of this sensor is its wider FoV, covering a larger area, and its higher resolution, which overall yields a higher accuracy when counting people. However, this sensor requires more complex and time-consuming calculations when processing data than the Grid-EYE. Still, these differences are marginal where the accuracy and the larger detectable area for the HTPA outweighs its disadvantages. The experimental results shows that the Heimann sensor with 105°×105° FoV can achieve an accuracy of ≈98.3 % measuring at a height of 2.45 m. At this height, the detectable area for the sensor is ≈39.1 m2 and is being able to count up to at least 4 persons. As for the Grid-EYE and with the same scenario, the accuracy has not been determined, but has a detectable area of ≈7.7 m2 and is estimated being able to count up to a maximum of 4 persons.