Mainz, Universiẗat, Diss., 2002.

Frankfurt (Main), Universiẗat, Diss., 2001.

Kiel, Universiẗat, Diss., 2001.

Das Glioblastom ist eine hochmaligne Tumorerkrankung des zentralen Nervensystems und geht trotz intensiver Forschungsbemühungen mit einer eingeschränkten Prognose und einer Überlebenszeit im Rahmen von einigen Monaten nach Diagnosestellung einher. Cerebrale Metastasen maligner Tumoren treten in Abhängigkeit vom Primärtumor auf, und beschränken nach Erreichen des ZNS die Überlebenszeit ebenfalls auf wenige Monate. Etwa 10% der Glioblastome weisen zystische Veränderungen auf, cerebrale Metastasen maligner Tumoren präsentieren sich ebenfalls nicht selten mit einer zystischen Konfiguration. Streng histologisch gesehen handelt es sich hierbei um Pseudozysten, in denen sich eine zellarme Flüssigkeit befindet, die tumorzellassoziierte Proteine in einer geringen Konzentration enthält. Aufgrund der engen Beziehung der Zysten zu den Tumorzellen gibt die Proteinanalyse der Zystenflüssigkeit über Tumorgenese und Metabolismus Aufschluss. Bereits in einer vorangegangenen Promotionsarbeit der neuroonkologischen Arbeitsgruppe war es gelungen, Proben zystischer Glioblastome und Metastasen im Vergleich zu Liquorproben tumorfreier Patienten mittels SELDI (surface enhanced laser desorption / ionisation) TOF (time of flight) MS (Massenspektrometrie) zu vermessen. Hierbei wurden Alleinstellungsmerkmale im Sinne von isoliert auftretenden Protein-Massenpeaks sowohl in den neoplastischen Proben, als auch in den Liquorproben detektiert. Der theoretische Teil der vorliegenden Arbeit widmet sich der Charakterisierung möglicher Tumorsuppressorproteine, mittels einer Evidenzanalyse / Literaturrecherche unter Verwendung der SELDI-TOF-MS Daten. Da mittlerweile mehrere Bestandteile der SELDI-TOF Hardware kommerziell nicht mehr verfügbar sind, bestand die Notwendigkeit, ein Alternativverfahren zur Proteinbestimmung von Zystenflüssigkeiten zu etablieren. Hierzu wurde in dieser Dissertation die Methode der MALDI (matrix assisted laser desorption / ionisation) TOF-MS zur Messung eines Sets neuer Proben angewendet. Die MALDI-TOF-MS war bereits in mehreren Publikationen zur Massenspektroskopie von Liquorproben beschrieben worden, wohingegen zur Untersuchung cerebraler Zystenflüssigkeiten bisher keine Berichte zu finden sind. Dementsprechend wurde im praktischen Teil ein Aufbereitungs- und Untersuchungsprotokoll eigenständig etabliert. Hiermit konnten Massenspektren der Proben abgeleitet werden, welche in den drei Diagnosegruppen (GBM, Metastasen, Liquorproben) untereinander verglichen wurden. Ergebnisse: Anhand von 20 Massenpeaks aus der SELDI-TOF Untersuchung wurden mittels Datenbanksuche in Expasy Tagident (UniProt) initial 792 Kandidatenproteine ermittelt, welche in Vergleichsliquorproben gesunder Probanden nachweisbar, in Glioblastomzysten aber absent waren, und somit eine tumorsuppressive Aktivität besitzen können. Mittels Evidenzanalyse und erweiterter Literaturrecherche wurde ein Bewertungsalgorithmus erstellt, und es konnte die Anzahl auf 54 Kandidaten reduziert werden. Unter diesen befinden sich bereits bekannte Tumorsuppressoren wie Tumor-Nekrose-Faktoren und Kinase-Inhibitoren, aber auch beispielsweise Ciliary neurotrophic factor und Inhibitor of growth protein als mögliche Tumorsuppressoren, deren Bezug zu Glioblastomen in aktuellen Veröffentlichungen diskutiert wird. Im experimentellen Teil wurde festgestellt, dass die massenspektrometrische MALDI-TOF Messung von nativer Hirntumorzystenflüssigkeit oder nativem Liquor keine verlässlichen Spektren liefert, sodass ein standardisiertes Aufarbeitungsprotokoll notwendig wurde. Nach Einsatz verschiedener Aufreinigungsverfahren, Verdünnungsreihen und Matrices erwiesen sich die Aufreinigung per magnetic beads mit schwachem Kationen-Austausch (WCX) und die Verwendung von 4mg/ml HCCA-Matrix als reliabel. Zusätzlich erfolgte eine 1:5 Vorverdünnung der neoplastischen Proben mit TRIS Puffer pH 6,8, während Liquorproben unverdünnt blieben. Insgesamt wurden 62 Proben untersucht, 25 aus Glioblastomzysten, 15 aus zystischen Hirnmetastasen und 22 Liquorproben als Kontrollgruppe. Im Schnitt konnten 20 Peaks pro Probe abgebildet werden; die jeweils 10 intensitätsstärksten hiervon wurden zur statistischen Aufarbeitung innerhalb der jeweiligen Diagnosegruppe herangezogen. Hierbei zeigten sich signifikante Unterschiede des Auftretens bestimmter Proteinbanden im Vergleich von Tumorproben zu Liquor, zum Teil auch zwischen Metastasen und Glioblastomen. Besonders hervorzuheben sind: - Der in Glioblastomproben signifikant häufig auftretende Peak bei 6433 Dalton entspricht dem Protein LuzP6 oder einer Splice-Variante des Apo-C1. o Für LuzP6 werden in der Literatur Assoziationen mit Neoplasien wie myeloproliferative Erkrankungen und Prostatakarzinom beschrieben. Das Gen für LuzP6 befindet sich auf Chromosom 7q33 und sein Translationsprodukt ist als Self-Tumor-Antigen beschrieben worden. o Apo-C1 wird als Mediator des Lipidstoffwechsels in der Leber synthetisiert und kann immunhistochemisch in Liquor und Gehirngewebe nachgewiesen werden. Eine weitere Splicevariante besitzt eine Größe von 6632 Dalton, dieser Peak liegt ebenfalls signifikant häufiger in Glioblastomen als in Liquor vor. - Der Peak 4303 Dalton wird in Metastasen signifikant häufig nachgewiesen. Als Kandidat findet sich unter anderen der angiogenetische Faktor Adrenomedullin 2, dessen protoonkogene Funktion in mehreren Publikationen beschrieben wird. - In über 95% der Vergleichsliquorproben und in unter 10% der neoplastischen Diagnosegruppen findet sich die Bande 3513 Dalton. In der UniProt Datenbank gibt es hierfür jedoch keine Entsprechung. Auch für ein möglicherweise doppelt geladenes Protein mit 7026 Dalton sind bis dato keine bekannt tumorsuppressiv wirkenden Kandidaten hinterlegt. Die Aufgabe zukünftiger Arbeiten besteht somit in der Identifizierung des zugrundeliegenden Proteins. - Als ubiquitäre Bande in allen drei Diagnosegruppen lässt sich 11725 Dalton beispielsweise dem beta-2-Mikroglobulin zuordnen, das auf allen Körperzellen vorhanden ist und die Antigenpräsentation an das Immunsystem vermittelt. Aufgrund einer Vielzahl weiterer möglicher Kandidatenproteine dieser Größe steht auch hier die eindeutige Identifizierung aus. Antworten auf die Problemstellung 1. Sowohl MALDI, als auch SELDI TOF MS sind geeignet um Flüssigkeiten aus Glioblastomzysten massenspektrometrisch zu analysieren. Um eine verlässliche Messung per MALDI-TOF zu erreichen, müssen die Proben zuvor eine Aufreinigung erfahren. Die Ergebnisse innerhalb der Diagnosegruppen sind reproduzierbar; die MALDI-TOF MS bildet insbesondere niedrige m/z (1.500Da - 20.000Da) ab, und verschiebt somit im Vergleich zur SELDI-TOF MS (4.000Da - 145.000Da) den Messbereich in Richtung kleinerer Molekulargewichte. 2. Unter Anwendung des Aufreinigungsprotokolls gelingt die Abbildung aussagekräftiger Spektren auch bei Proben zystischer Hirnmetastasen. 3. Für lediglich in den Liquor-Vergleichsproben nachweisbare Massenpeaks lassen sich in den verfügbaren Datenbanken sowohl Proteine finden, welche nachgewiesenermaßen tumorsuppressive Aktivität besitzen, als auch solche, bei denen diese noch diskutiert wird. Eine eindeutige Zuordnung eines Peaks zu einem Protein ist mittels MALDI-TOF MS nicht möglich. Hierzu müssen weitere proteomische Methoden wie Proteinsequenzierung, Immunhistochemie oder mRNA-Analysen eingesetzt werden. 4. Aufgrund der Heterogenität der Messergebnisse und der geringen Fallzahl untersuchter Proben lässt sich eine Massenpeak-Tumorsignatur nicht erstellen. Dies betrifft die Glioblastomsubtypisierung und die Primärtumorbestimmung bei Metastasen, aber auch die Unterscheidung von Tumor- und Liquorprobe. Aus heutiger Sicht steht die eindeutige Identifizierung der zu den Peaks korrespondierenden Proteine mittels supplementärer proteomischer, histologischer und molekularbiologischer Verfahren an. Somit kann, ausgehend von dem hier vorgestellten „discovery oriented approach“ als langfristiges Ziel die Beschreibung von Tumormetabolismus und Proteinregulation verbunden mit der Etablierung von Biomarkern angestrebt werden, um neue therapeutische Ansätze zu ermöglichen.:Inhaltsverzeichnis 2 Tabellenverzeichnis 4 Abbildungsverzeichnis 5 Abkürzungsverzeichnis 6 1. Einleitung 8 1.1 Hirneigene Tumore 8 1.1.1 Diagnostik 10 1.1.2 Operatives Vorgehen 11 1.1.3 Postoperative Weiterbehandlung – Adjuvante Therapie 12 1.2 Metastasen 14 1.3 Zystische Tumore 16 1.4 Proteomik 20 1.4.1 Proteomanalyse 21 1.4.2 Protein-Analyseverfahren 21 1.4.3 MALDI TOF 23 1.4.4 SELDI TOF 25 2. Problemstellung 26 3. Material und Methoden 27 3.1 Materialliste 27 3.2 Internetbasierte Recherche möglicher Tumorsuppressorgene 27 3.2.1 Evidenzlevel (gemäß der Internet Datenbank UniProt) 30 3.2.2 Proteincharakteristika 30 3.2.3 Schlagwortbezogene Literatursuche 31 3.3 Massenspektrometrische Untersuchungen 31 3.3.1 Probengewinnung und Aufbewahrung 31 3.3.2 Verwendung und Aufreinigung der Proben 32 3.3.3 Messverfahren 36 4. Ergebnisse 41 4.1 Recherche möglicher Tumorsuppressoren 41 4.2 Probenaufbereitung 48 4.2.1 Ergebnisse der verschiedenen Adaptationsversuche Probe / Matrix ohne weitere Aufreinigung 48 4.2.2 Kit-basierte Aufreinigung 50 4.3 Messergebnisse 52 4.3.1 Häufigkeit der intensitätsstärksten Peaks bei Glioblastomen 54 4.3.2 Häufigkeit der intensitätsstärksten Peaks bei Metastasen 55 4.3.3 Häufigkeit der intensitätsstärksten Peaks der Liquorproben 56 4.3.4 Automatisierte Kontrolle 56 4.3.5 Entitätenvergleich 57 4.4 statistische Aufarbeitung 60 4.4.1 Glioblastom 60 4.4.2 Metastasen 60 4.4.3 Liquor 60 4.5 Nachbetrachtung ausgewählter Peaks (Top 3 jeder Entität) 61 4.5.1 Glioblastom 61 4.5.2 Metastasen 61 4.5.3 Vergleichsproben 62 4.5.4 Exemplarische Vorstellung möglicher Proteinkandidaten 62 5. Diskussion 66 5.1 Diskussion möglicher Tumorsuppressoren 66 5.2 Diskussion der Probenaufbereitung und des Messverfahrens 68 5.3 Diskussion der Messergebnisse 72 5.4 Antworten auf die Problemstellung 76 6. Zusammenfassung 79 Literaturverzeichnis 84 Anlagen 94 Erklärung über die eigenständige Abfassung der Arbeit 101 Lebenslauf 102 Danksagung 104

Herein, we report on the mechanochemical Scholl reaction of dendritic oligophenylene precursors to produce benchmark nanographenes such as hexa-peri-hexabenzocoronene (HBC), triangular shaped C60 and expanded C222 under solvent-free conditions. The solvent-free approach overcomes the bottleneck of solubility limitation in this well-known and powerful reaction. The mechanochemical approach allows tracking the reaction process by in situ pressure measurements. The quality of produced nanographenes has been confirmed by MALDI-TOF mass spectrometry and UV-Vis absorption spectroscopy. This approach paves the way towards gram scale and environmentally benign synthesis of extended nanographenes and possibly graphene nanoribbons suitable for application in carbon based electronics or energy applications.

Mitochondriopathien sind Multisystemerkrankungen die durch verschiedene Defekte in den Energie (ATP) produzierenden Stoffwechselwegen der Mitochondrien verursacht sind. Will man Mitochondriopathien auf molekularer Ebene diagnostizieren, stößt man auf folgende Schwierigkeiten: (A) Ungefähr 1000 Gene sind an der Biogenese des Mitochondriums beteiligt. Die Dysfunktion jedes einzelnen dieser Gene kann potentiell zur Mitochondriopathie führen. (B) Mitochondriale Proteine werden durch zwei Genome, durch die mitochondriale und durch die nukleäre DNA kodiert. (C) Die klinischen Symptome der Patienten weisen selten auf die molekulare Diagnose, da der Phänotyp oft nur auf einem sekundären Energiemangel beruht. In der Regel besteht keine sichere Genotyp-Phänotyp-Relation. Mit den gegenwärtig zur Verfügung stehenden Methoden lassen sich bei nur 20% der Patienten Mutationen finden. Wir wollten daher eine neue Screening-Methode entwickeln, mit deren Hilfe wir hoffen, die Aufspürungsrate für mitochondriale Mutationen zu erhöhen. Die Gesamtheit der Proteine einer Organelle oder einer ganzen Zelle (ihr "Proteom") stellt das Verbindungsglied zwischen Geno- und Phänotyp dar. Aus diesem Grunde wollten wir das mitochondriale Proteom von gesunden Kontrollpersonen und von Patienten mit Mitochondriopathien untersuchen. Protein-Muster, die zwischen diesen beiden Gruppen abweichen, könnten die Aufmerksamkeit auf Gene und Proteine richten, die an der Entstehung des Krankheits-Phänotyps beteiligt sind. Um solch eine vergleichende Studie durchzuführen, muß zunächst eine Referenzkarte des normalen mitochondrialen Proteoms erstellt werden. In meinem Dissertationsprojekt habe ich diese grundlegende Arbeit durchgeführt und zahlreiche Proteine auf der Proteomkarte menschlicher Mitochondrien identifiziert, die aus Epstein-Barr-Virus-transformierten lymphoblastoiden Zellen gewonnen worden waren. Ich wählte diese Zellsorte als Untersuchungsmaterial, da sie nicht nur einfach von Patienten gewonnen werden, sondern auch potentiell permanent wachsen kann. Dies erlaubt die Züchtung einer hohen Zellzahl ohne übermäßigen Aufwand. Ich optimierte ein Protokoll zur Zentrifugation in einem hybriden Gradienten, mit dem genug gereinigte Mitochondrien aus 108 Zellen gewonnen werden konnten. Für die Referenzkarte benutzte ich die lymphoblastoide Zellline einer gesunden Kontrollperson. Die Methode der Wahl zur Proteinidentifikation in Proteom-Projekten ist die zweidimensionale Proteinelektrophorese gekoppelt mit der MALDI-TOF-Massenspektrometrie. Ich entdeckte mehr als 400 Punkte in meinem silbergefärbten zweidimensionalen Gel und analysierte die 141 stärksten Punkte nach in-gel Trypsin-Verdau und anschließender MALDI-TOF-Massenspektrometrie in einem Verfahren, das als "Peptide Mass Fingerprinting" (Peptidmassen-Fingerabdruck) bezeichnet wird. Mit Hilfe entsprechender Datenbanken konnte ich schließlich 115 verschiedene Proteinpunkte (entsprechen 95 verschiedenen Proteinen) identifizieren. 90 dieser Punkte (entsprechend 74 verschiedenen Proteinen) waren sicher mitochondrialer Herkunft und sind Komponenten aller wesentlichen im Mitochondrium lokalisierten Stoffwechselwege. 16 der 74 identifizierten mitochondrialen Proteine gehören zur Atmungskette. Obwohl 18 mitochondriale Proteine in der Datenbank SWISS-PROT als "Membran-assoziiert" annotiert sind, identifizierte ich nur vier Proteine mit sicheren Transmembrandomänen. Ich entdeckte keine der 13 durch die mitochondriale DNA kodierten Proteine, die alle stark hydrophobe Membranproteine sind. Andere Forscher sind bei dem Versuch diese Proteine zu identifizieren, auf die gleichen Schwierigkeiten gestoßen. Mit meiner Dissertationsarbeit habe ich unsere eigene Datenbank und Referenzkarte des mitochondrialen Proteoms lyphoblastoider Zellen erstellt. Diese Daten ermöglichen nun die Analyse des mitochondrialen Proteoms von Patienten. Meine weiteren Untersuchungen auf diesem Gebiet werden sich nun auf die genetische Variabilität des Proteoms gesunder Kontrollpersonen und auf das Proteom der Patienten mit Mitochondriopathien beziehen. / Mitochondrial disorders are multisystem diseases that can be caused by any defect in the energy (ATP) generating pathways in the mitochondria. The difficulty in diagnosing mitochondrial diseases on the molecular level arises from several obstacles: (A) About 1000 genes are involved in the biogenesis of mitochondria. The dysfunction of each of them may potentially cause mitochondriopathy. (B) The mitochondrial proteins are encoded by two genomes: the mitochondrial DNA and the nuclear DNA. (C) The clinical symptoms of the patients rarely suggest a molecular diagnosis since in most cases, the phenotype is a secondary phenomenon to energy depletion. Generally there is no genotype-phenotype relation. Based on current diagnostic methods in only 20% of the patients a mutation can be found. We therefore wanted to develop a new screening method by which we hope to increase the identification rate. Since the numerous proteins of an organelle or of a whole cell (its "proteome") connect the genotype with the phenotype, we set out to study the proteome of the mitochondrion in healthy individuals and in patients with mitochondrial diseases. Deviating protein patterns between the two individuals could direct the attention to disease-specific proteins and genes, which might be involved in the expression of a disease-phenotype. In order to perform such a comparison I first had to establish a normal reference map. In my dissertation project I performed this basic task and identified numerous mitochondrial proteins on the proteome-map of human mitochondria, which had been extracted from lymphoblastoid cells. I selected Epstein-Barr-Virus-transformed lymphoblastoid cells as samples not only because they are easily obtained from patients, but also due to their potential permanent growth. This approach allows the cultivation of high cell numbers without excessive expenditure of work and cost. I optimized a protocol for hybrid gradient centrifugation, by which enough mitochondria can be purified from 108 cells. I used a cultured lymphoblastoid cell line from a normal control patient and isolated mitochondria from it by using hybrid gradient centrifugation. In proteomics the combination of the high-resolution two-dimensional electrophoresis and matrix assisted laser desorption/ionization-time-of-flight-mass spectrometry (MALDI-TOF-MS) is currently the method of choice for protein identification. I detected more than 400 spots in a silver-stained two-dimensional gel. I analyzed the 141 strongest spots of it by trypsin in gel digestion and subsequent MALDI-TOF mass spectrometry in a process termed "peptide mass fingerprinting". After database search, I finally identified 115 protein spots (corresponding to 95 different proteins), 90 of which (corresponding to 74 different proteins) are of confirmed mitochondrial origin. These identified proteins are components of the main biological pathways located in the mitochondrion. 16 of the 74 identified mitochondrial proteins belong to the respiratory chain. Despite the fact that 18 mitochondrial proteins are annotated in the SWISS-PROT-database as "membrane associated proteins", only four of them have clear transmembrane domains. None of the proteins encoded by the mitochondrial DNA could be detected. All of them are hydrophobic membrane proteins. A similar difficulty in resolving these proteins was encountered by other research groups. With my dissertation I established our own database and reference map of the mitochondrial proteome of lymphoblastoid cells. These data will facilitate the analysis of the mitochondrial proteome in patients. My future research based on this dissertation will mainly focus on the genetic variation of the proteome of healthy individuals and on patients with mitochondrial diseases.

Sowohl in der Klinischen Labormedizin, der Klinischen Mikrobiologie als auch in der Pathologie ist die Massenspektrometrie (MS) ein bedeutender Bestandteil der Diagnostik geworden. Der Fortschritt in der Gerätetechnik ermöglicht in kurzer Zeit viele, hochaufgelöste Spektren zu generieren. Diese Informationsvielfalt macht die manuelle Auswertung durch den Anwender sehr kompliziert bis unmöglich. Aus diesem Grund ist die Unterstützung durch bioinformatische Programme notwendig. Für die Reproduzierbarkeit der Ergebnisse und die Qualitätskontrolle ist es essentiell, dass die verwendeten Algorithmen transparent und die Programme als Open Source Software (OSS) frei verfügbar sind (Aebersold and Mann, 2003). Das Ziel dieser Arbeit war die Entwicklung von MALDIquant, einer unter der GNU General Public License (GPL) stehenden, flexiblen OSS, die für die o.g. Anwendungsbereiche modernste Algorithmen für die komplette Analyse bietet und in der freien Programmiersprache R (R Core Team, 2014) geschrieben ist. Im Zusammenspiel mit dem dazugehörigen Paket MALDIquantForeign ist MALDIquant in der Lage die üblichen Dateiformate der verschiedenen MS-Geräte zu verarbeiten. Dadurch ist MALDIquant hersteller- und geräteunabhängig und eignet sich nicht nur für MALDI/TOF, sondern für alle zweidimensionalen MS-Daten. Angefangen vom Datenimport über die Prozessierung bis hin zur Analyse der Spektren bietet MALDIquant eine komplette Analyse-Pipeline und implementiert state-of-the-art Methoden. Neben weit verbreiteten Verfahren zur Baseline Correction und Peak Detection zeichnet sich MALDIquant besonders durch ein hervorragendes Peak Alignment aus. Dieses ist sehr genau und aufgrund des Fokus auf die Peaks schneller als die meisten anderen Verfahren und weitestgehend unabhängig von der Qualität der Intensitätenkalibrierung. Eine weitere Stärke von MALDIquant ist die Möglichkeit, eigene Algorithmen zu integrieren, sowie den Ablauf der Analyse den individuellen Bedürfnissen anzupassen. In der beispielhaften Analyse der Daten von Fiedler et al. (2009) konnten durch MALDIquant Peaks gefunden werden, die Patienten mit Pankreaskarzinom von nicht erkrankten Probanden unterscheiden. Einige dieser Peaks wurden bereits in anderen Publikationen beschrieben. Neben diesem Beispiel hat MALDIquant seine Nützlichkeit bereits in verschiedenen Anwendungsbereichen und Publikationen bewiesen, wie etwa in Ouedraogo et al. (2013) oder Jung et al. (2014).:Bibliographische Beschreibung (III) Abbildungsverzeichnis (V) Tabellenverzeichnis (VII) Abkürzungsverzeichnis (IX) 1 Einleitung (1) 1.1 Intention (1) 1.2 Eigene Beiträge (2) 1.3 Übersicht (3) 2 Hintergrund (5) 2.1 Proteomik (5) 2.2 Massenspektrometrie (6) 2.3 Bioinformatik (7) 3 Methoden (9) 3.1 Überblick (9) 3.2 Import der Rohdaten (9) 3.3 Transformation der Intensitäten (11) 3.4 Korrektur der Grundlinie (11) 3.5 Kalibrierung der Intensitäten (13) 3.6 Identifizierung von Merkmalen (15) 3.7 Kalibrierung der m/z-Werte (17) 3.8 Nachbearbeitung (19) 4 Ergebnisse (23) 4.1 Implementierung (23) 4.2 Anwendungsbeispiel Fiedler et al. 2009 (23) 4.3 Vorbehandlung der Daten aus Fiedler et al. 2009 mit MALDIquant (24) 4.4 Multivariate Analyse (24) 4.5 Mögliche Biomarker (26) 5 Diskussion (29) 6 Zusammenfassung (31) 7 Literaturverzeichnis (35) A Publikation (45) B Übersicht Codeumfang (49) C Analyse Fiedler et al. 2009 (51) D Erklärung über die eigenständige Abfassung der Arbeit (69) E Lebenslauf (71) F Danksagung (75)

Die vorliegende Arbeit behandelt die elektrochemische Synthese (elektrochemische Polymerisation und Copolymerisation) und die Charakterisierung der Redox- und sensorischen Eigenschaften neuer funktionalisierter Polymere für die Ionensensorik. Die Funktionalisierung wird sowohl in der Polymer-Hauptkette (Polysalene) als auch in der Polymer-Seitenkette (ein Thiophen-Copolymer: 3-Methylthiophen/6-Hydroxy-2-(2-(3-thienyl)-ethoxy)-acetophenon) dargestellt. Die Redox-Prozesse der funktionalisierten Polymere wurden mit spektroelektrochemischen Methoden: ESR-, UV-Vis-NIR- und FTIR-Spektroelektrochemie charakterisiert. Durch diese Methoden konnten während der elektrochemischen Oxidation von funktionalisierten leitfähigen Polymeren verschiedene Polymer- bzw. Copolymer-Ladungsträger nachgewiesen werden: Polaronen, Bipolaronen beim Thiophen-Copolymer, zwei Polaronen auf einer Polymerkette im Singulettezustand beim Poly(3-methylthiophen) und eine diamagnetische Spin-Spin-Wechselwirkung zwischen ungepaarten Elektronen der Cu(II)-Ionen und der ungepaarten Elektronen von bisphenolischen Ligand-Kationradikalen beim Poly[Cu(II)-salen]. Sensorische Eigenschaften gegenüber Ni(II)-Ionen wurden durch Potentiometrie an einem Poly[Ni(II)-salen]-Derivat getestet. Es zeigt eine gute potentiometrische Ni(II)-Ionenselektivität (der Logarithmus des potentiometrischen Selektivitätskoeffizienten liegt im Bereich von -0.5 bis -1.5) in Anwesenheit von Cd(II), Mn(II), Zn(II) und Na(I).

Die vorliegende Arbeit behandelt die elektrochemische Synthese (elektrochemische Polymerisation und Copolymerisation) und die Charakterisierung der Redox- und sensorischen Eigenschaften neuer funktionalisierter Polymere für die Ionensensorik. Die Funktionalisierung wird sowohl in der Polymer-Hauptkette (Polysalene) als auch in der Polymer-Seitenkette (ein Thiophen-Copolymer: 3-Methylthiophen/6-Hydroxy-2-(2-(3-thienyl)-ethoxy)-acetophenon) dargestellt. Die Redox-Prozesse der funktionalisierten Polymere wurden mit spektroelektrochemischen Methoden: ESR-, UV-Vis-NIR- und FTIR-Spektroelektrochemie charakterisiert. Durch diese Methoden konnten während der elektrochemischen Oxidation von funktionalisierten leitfähigen Polymeren verschiedene Polymer- bzw. Copolymer-Ladungsträger nachgewiesen werden: Polaronen, Bipolaronen beim Thiophen-Copolymer, zwei Polaronen auf einer Polymerkette im Singulettezustand beim Poly(3-methylthiophen) und eine diamagnetische Spin-Spin-Wechselwirkung zwischen ungepaarten Elektronen der Cu(II)-Ionen und der ungepaarten Elektronen von bisphenolischen Ligand-Kationradikalen beim Poly[Cu(II)-salen]. Sensorische Eigenschaften gegenüber Ni(II)-Ionen wurden durch Potentiometrie an einem Poly[Ni(II)-salen]-Derivat getestet. Es zeigt eine gute potentiometrische Ni(II)-Ionenselektivität (der Logarithmus des potentiometrischen Selektivitätskoeffizienten liegt im Bereich von -0.5 bis -1.5) in Anwesenheit von Cd(II), Mn(II), Zn(II) und Na(I).