Zunächst wurden mit Hilfe eines neuen Injektionssystems die Vorteile der Bolusgabe und der kontinuierlichen Applikation d-galaktosehaltiger Ultraschallsignalverstärker kombiniert und an einem klein- (Æ 0,86mm) und einem großlumigen (Æ 16 mm) Gefäßmodell die optimale Basis- und Bolusflußratenkombination für die Powerdopplersonographie evaluiert. Der Powerdopplersignalintensitätsverlauf verschiedener Infusionsprotokolle wurde subjektiv von drei Beobachtern einer sechsstufigen Skala zugeordnet. Objektive Intensitätsmeßdaten wurden mit einer CW-Dopplersonde und einem Computersystem gewonnen. Die 1 ml/min.-Basisinfusionsrate kam dem Optimalzustand am nächsten (Großlumenmodell: 70 %, Kleinlumenmodell: 100 % Grad-4-Plateau trotz geringer Standardabweichung der mittleren Spektraldopplerverstärkungsmeßwerte im Plateaubereich). Sie ermöglichte eine annähernd optimale Gefäßdarstellung mit ausreichendem Spielraum für mehrfache, optisch gut wahrnehmbare Bolusgaben (Optimalbolus: 300mg/ml, 2 ml/s, 1 s Injektionsdauer). Diese Ergebnisse lassen eine medizinische und ökonomische Optimierung des Signalverstärkereinsatzes in der Powerdopplersonographie erwarten. Anhand von tierexperimentellen Untersuchungen wurde die Zuverlässigkeit der nativen und der signalverstärkten Farbdopplersonographie bei der Visualisierung der intratumorösen Angioneogenese im Vergleich zur histologischen Vaskularisationsquantifizierung evaluiert. Zu diesem Zweck wurden Melanomzellen des Typs B16-F1 Mäusen intra- bzw. subkutan imjiziert und nach einer Wachstumsperiode in 54 Fällen sonographisch im B-Modus bezüglich Größe, Homogenität, Echogenität und Grenzechoschärfe und in der Farbdopplersonographie bezüglich intratumorös erkennbarer Gefäßzahl, Gefäßarchtektur und Gefäßanteil an der Tumorquerschnittsfläche (= percentage vessel area, PVA) analysiert. Die anschließende histologische Aufarbeitung erbrachte Vergleichsdaten hinsichtlich Größe, Nekrotisierung und Vaskularisation der Tumoren. Es fand sich eine signifikante Korrelation (p < 0,01) zwischen den makroskopisch und den sonographisch ermittelten Tumordurchmessern, jedoch zwischen Histologie und Sonographie bezüglich sonographisch erkannter Nekrosen nur, wenn diese mehr als 40 % des Tumors erfaßten. Nach Signalverstärkerapplikation stiegen die sonographisch erkennbare Tumorgefäßzahl, -architektur und die PVA signifikant an (p < 0,01), letztere bei den intrakutanen Tumoren um 483 % und bei den subkutanen um 373 %. Der histologische Vaskularisationsgrad korrelierte am stärksten (r = 0,686) von allen Farbdopplerparametern mit der signalverstärkten PVA (p < 0,01). Somit trug die Signalverstärkergabe zur Verbesserung der Korrelation der Ergebnisse der sonographischen und histologischen Vaskularisations- und Angioneogenesebeurteilung bei. Im klinisch-experimentellen Teil wurde prospektiv bei 83 malignitätssuspekten, kutan oder subkutan lokalisierten Raumforderungen unterschiedlichen, meist epithelialen Ursprungsgewebes mittels nativer und signalverstärkter Farbduplexsonographie eine Dignitätseinschätzung vorgenommen. Als Einstufungskriterien wurden diverse B-Modus- und Farbdopplerkriterien, u.a. intratumorös erkennbare Gefäßzahl und PVA, verwendet. Die Diagnosesicherung erfolgte durch Histologie oder Verlaufskontrolle. Während weder die B-Modus-Kriterien noch die Dopplerspektralanalyse für die Dignitätseinschätzung geeignet erschienen, trugen die Farbdopplerparameter und besonders die PVA nach Signalverstärkergabe zur Dignitätsbestimmung bei, wobei die erkennbare Gefäßzahl nach Signalverstärkergabe signifikant (p < 0,01) zunahm. Als ungeeignet erwiesen sich diese Kriterien jedoch bei entzündlichen und angiomatösen Raumforderungen und epithelialen Rezidivtumoren. Insgesamt liefert die signalverstärkte Farbdopplersonographie wesentliche zusätzliche Informationen bezüglich Angioneogenese und Dignität von Raumforderungen der Haut und ihrer Anhangsgebilde, insbesondere die signalverstärkte semiquantitative Vaskularisationsanalyse. Sie ist der B-Modus-Sonographie und der Spektraldoppleranalyse überlegen. Die Signalverstärkergabe führt zu einer deutlichen Sensitivitätserhöhung. / A new injection system combines the advantages of bolus and of continuous application of ultrasound contrast agents. This study evaluated the optimal combination of basic and bolus flow rates in power Doppler sonography using two different types of vitro vessel models. The flow of an in vitro circulation model consisting of a wide or small lumen vessels was visualized by power Doppler ultrasound. The intensity of colour Doppler signal was assessed subjectively by three observers using a six step scale (optimal: degree 5). The objective signal intensity was measured by a CW-Doppler probe and a computed sytem. Using a basic flow rate of 1 ml/min., approximately optimal results were reached. This basic flow rate enabled an almost optimal visualization of the vessel lumen with sufficient free range for repeated, well visible bolus injections. Thus, the use of the new injection system combining bolus and continous injection of contrast agent improves medical and economic use of signal enhancing agents in power Doppler sonography. The aim of the next study was to evaluate the reliability of plain and enhanced colour Doppler sonography in visualization of intratumoral vascularization as a sign of malignant angioneogenesis. Therefore, malignant melanomas of the histological type B16-F1 which had been implanted in mice were examined by sonography. The majority of these tumours was localized intracutaneously, the minority subcutaneously. Various B-mode aspects, colour Doppler criteria, and spectral Doppler parameter were evaluated before and after i.v.-application of an ultrasound signal enhancer. After sonographic examination, all tumors were analyzed histologically with semiquantitative grading of tumoral vascularization. Despite the higher mean volume of the subcutaneous tumours, the percentage of tumors with visible intratumoral vessels was not higher than in intracutaneous tumors on plain images. Enhanced, the sonographical vascularization of subcutaneous tumors seemed to be superior to this of the intracutaneous. The signal enhanced mode was definitely superior to plain Doppler in showing the intratumoral vessels as a sign of angioneogenesis. The intratumoral vascular structure could be sufficiently analyzed the minority of all tumors by plain Doppler, but in more than 90 % after application of the signal enhancing agent. Intracutaneous tumors had a more compact vascular structure than subcutaneous. Despite the missing direct correlation between the sonographically and the histologically determined degree of tumour vascularization the correlation was improved after application of the signal enhancer. Only the enhanced colour Doppler sonography provides valuable noninvasive information about angioneogenetic hypervascularization in experimental melanomas. The third study evaluated colour Doppler criteria to differentiate between malignant and benign skin tumors determining the extent of the intratumorous vascularization. The B-mode sonomorphology and the extent of the vascularization in color Doppler of clinically potentially malignant tumours of the cutaneous and subcutaneous structures were analyzed and quantified by different methods. After application of the signal enhancing agent, counting the intratumoral vessels visible on one ultrasound slice led to the highest sensitivity of all used criteria but the specificity was poor. The highest specificity and diagnostic accuracy of all used criteria were obtained using the criterion "percentage vessel area > 5,0 %" after excluding all inflamed lesions by clinical aspects. Plain colour Doppler increased the specificity but the sensitivity decreased to a not acceptable level. The analysis of the B-mode morphology and spectral Doppler parameter of intratumoral vessels did not contribute to differential diagnosis. Signal enhanced colour Doppler sonography is a valuable tool in pretherapeutic assessment of cutaneous lesions. This method can be relevant for therapy and prognosis. The application of the signal enhancing agent increases significantly (p < 0.01) the sensitivity. This method is not useful in assessing benignity or malignancy of inflamed lesions and angiomas.

Die Arbeit befasst sich mit Methoden der Erfassung metabolischer Funktion einer dynamischen Zellkultur in Bioreaktoren zur klinischen Verwendung als Leberunterstützungssystem. Der Fokus liegt auf der Etablierung von Tests zur Qualitätssicherung als effiziente In- Prozess Kontrollen während der Bereitstellungsphase der Zellkulturen. Weitere Ziele sind ein Beitrag zu Wirksamkeitsnachweis und zur Charakterisierung des Systems im Rahmen von Zulassungen als "Biologic". Bei der experimentellen Untersuchung unter Verwendung von Leberzellkulturen aus porcinen Organen wurden der Lidocain- MEGX Test, die Elimination von Galaktose und Sorbitol sowie die Elimination von Ammoniak und die Synthese von Harnstoff, Lactat und Albumin berücksichtigt. Dies erfolgte mittels Bolus- und Fliessgleichgewichtsuntersuchungen sowie Konzentrationsbestimmungen. Die Ergebnisse zeigten für alle Parameter einen hochsignifikanten Unterschied zu Zellfreien Bioreaktoren, sowie einen typischen Verlauf, der in eine initiale Adhäsionsphase, eine stabile Kulturphase und eine darauf folgende erweiterte Phase mit langsamer Abschwächung der Zellleistungen gegliedert werden kann. Die Parameter erwiesen sich prinzipiell alle geeignet für den Einsatz in der Qualitätssicherung der dynamischen Zellkultur. Ein kombiniertes Untersuchungsschema bestehend aus Parametern die die Integrität der Zellmembranen reflektieren, wie die Freisetzung von Enzymen, sowie metabolischen Parametern wie Lidocain, Galaktose, Sorbitol als auch Syntheseparameter, für Proteine Albumin, als Hepatozyten typische Leistungen die Synthese von Harnstoff und der Abbau von Lactat ist in der Lage einen ausreichend umfassenden Einblick in den Status der dynamischen Zellkultur zu liefern. / Objectives of this work were to find easy to handle every day quality assessment procedure for bioreactors that are intended for clinical trials, further more usefulness of these parameters in characterization and standardization of the Liver Support System. Parameters for evaluation had been: Lidocaine, Megx, Sorbitol, Galactose, Urea, Albumin and Lactate. Bolus and Continuous metabolic liver functions tests had been done, for synthesis and detoxification parameters liberation was measured by concentration. Highly significant difference between bioreactor with primary porcine liver cells and cell-free devices was shown by t-tests. Differences to other groups like infected bioreactors had been demonstrated with ANOVA. Results show typical course over the culture period that can be categorized into a initial phase of cell reorganization, a stable culture phase and an extended phase with slow decay. All parameter proved to be suitable for daily routine quality assessment in dynamic cell culture systems. The combination of parameters reflecting different specific cellular function is able to give more comprehensive insights in the status of the cell culture.

Enzymatic oxidation of 5-hydroxymethylfurfural (HMF) and its oxidized derivatives was studied using three fungal enzymes: wild-type aryl alcohol oxidase (AAO) from three fungal species, wild-type peroxygenase from Agrocybe aegerita (AaeUPO), and recombinant galactose oxidase (GAO). The effect of pH on different reaction steps was evaluated and apparent kinetic data (Michaelis-Menten constants, turnover numbers, specific constants) were calculated for different enzyme-substrate ratios and enzyme combinations. Finally, the target product, 2,5-furandicarboxylic acid (FDCA), was prepared in a multi-enzyme cascade reaction combining three fungal oxidoreductases at micro-scale. Furthermore, an oxidase-like reaction is proposed for heme-containing peroxidases, such as UPO, horseradish peroxidase, or catalase, causing the conversion of 5-formyl-2-furancarboxylic acid into FDCA in the absence of exogenous hydrogen peroxide.

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Introduktion och syfte: Kariesutveckling influeras av faktorer hos både värd och bakterier. Men när olika individer exponeras för samma nivåer av externa riskfaktorer, är en del individer mer mottagliga för karies jämfört med andra. En förklaring skulle kunna vara olika glykosylering av glykoprotein i saliven. I denna pilotstudie undersökte vi skillnaden i nivåer av monosackariderna sialinsyra, fukos och galaktos hos personer som aldrig haft karies och personer som har/har haft karies. Syftet var även att undersöka om plackenzym kan vara en modifierare av nämnda glykoprotein.Material och metod: Två grupper, med 10 individer i varje, inkluderades i studien. Ena gruppen hade DMFT = 0 och den andra DMFT ≥ 1. Saliv och plack samlades och innehållet av bundna monosackarider (sialinsyra, fukos och galaktos) samt glykosidaser (sialidas, β-fukosidas, β-galaktosidas, α-glukosidas och N-acetylglukosaminidas) analyserades med en fluorometer. Även salivflödet kalkylerades.Resultat: Innehållet av både sialinsyra och galaktos var signifikant högre i gruppen med DMFT = 0, medan innehållet av fukos inte skilde sig åt signifikant mellan grupperna. Ingen signifikant skillnad kunde ses mellan de två grupperna avseende enzymaktivitet och salivflöde.Konklusion: Högre nivåer av bunden sialinsyra och galaktos fanns hos gruppen med DMFT = 0. Resultaten indikerar att dessa monosackarider kan vara en möjlig markör för oral hälsa. Större longitudinella studier behövs för att verifiera sambandet. / Introduction and aim: Caries development is affected by factors within bacteria and host. But when different individuals are exposed to same levels of external risk factors, some individuals are still more susceptible to caries. One explanation could be different glycosylation of salivary glycoproteins. In this pilot study, we investigated the difference in levels of the monosaccharides sialic acid, fucose and galactose between individuals with or without previous caries experience. We also aimed to investigate if plaque glycosidases could be a modifier of these glycoproteins.Material and method: Two groups, with 10 subject in each, were included in this study. One group had DMFT = 0 and the other DMFT ≥ 1. Saliva and plaque were collected and content of bound monosaccharides (sialic acid, fucose and galactose) and glycosidases (sialidase, α-fucosidase, β-galactosidase, α-glucosidase and N-acetylglucosaminidase) were detected using absorbance and fluoroscens respectively. Salivary flow rate was also measured.Results: Content of both sialic acid and galactose were significantly higher in the group with DMFT = 0, while the content of fucose did not differ significantly between the groups. No significant differences could be seen between the two groups (DMFT = 0 and DMFT ≥ 1) regarding any of the investigated glycosidases and salivary flow rate. Conclusion: Higher levels of bound sialic acid and galactose were found in the group with DMFT = 0 and the results indicate that these monosaccharides could be a possible marker for oral health. Larger longitudinal studies are needed to verify this correlation.

To study the functions of glycoconjugates in biological systems reliable and efficient protocols for glycoconjugate synthesis are needed. To reach this goal we have developed methods for solid-phase synthesis of glycoconjugates that can be monitored with gel-phase 19F spectroscopy using fluorinated linkers, building blocks, and protecting groups. We have developed a new fluorine containing linker suitable for solid-phase synthesis of glycoconjugates. The linker was more acid-labile than similar linkers in order to enable cleavage under mild conditions of the target compound from the linker resin.  A carbamate-based strategy has been applied to attach a spacer carrying an amino group to a fluorinated Wang linker for synthesis of amino-functionalized glycoconjugates using thioglycoside donors with fluorinated protective groups. Cleavage from the solid support was performed with trifluoroacetic acid and subsequent protecting group removal gave the target compound. The terminal amine was conjugated with didecyl squarate and this derivative can be attached to various proteins and solid surfaces carrying primary or secondary amines. To evaluate this methodology we have immobilized glycoconjugates in amino-functionalized microtiter plates and successfully probed them with lectin. In addition, a novel fluorine containing protecting group has been designed, synthesized and evaluated. The protecting group was used for protection of the unreactive 4-OH in a galactose building block that was applied in the synthesis of 6-aminohexyl galabioside and was removed with TBAF in THF. Adenovirus serotype 8 (Ad8), Ad19, and Ad37 cause the severe ocular infection, epidemic keratoconjunctivities (EKC). During infection, the adenoviruses interact with sialic acid containing glycoconjugates on the epithelial cells via fiber structures extending from the viral particles. The virus particle most likely binds to the host cell in a multivalent way by simultaneously using multiple fiber proteins and binding sites. Multivalent sialic acid containing conjugates could efficiently inhibit Ad37 cell attachment and subsequent infection of human corneal epithelial (HCE) cells. Three compact tri- and tetravalent sialic acid conjugates were prepared and evaluated as inhibitors of adenoviral host cell attachment and subsequent infection and all conjugates were potent as anti-adenoviral agents. The conjugates can readily be synthesized from accessible starting materials. A crystal structure of the Ad37 fiber knob protein and the trivalent sialic acid conjugate showed that the three binding sites were all occupied by one sialic acid residue each.