>Magister Scientiae - MSc / Nanotechnology is spreading rapidly across the world as an extremely powerful technology. Nanoscience and nanotechnology are innovative scientific advancements that have been introduced only in this century. Nanotechnology has developed as the scientific advancement to grow and transform the entire agri-food area, with the potential to elevate global food production, in addition to the nutritional value, quality, and safety of food and food products. It has gained recognition due to its variability in shape, size, and dimension and how it correlates to its possibilities. One of those functions is nanoparticles’ (NPs) ability to have antimicrobial activity, more specifically its antifungal activity. One particular pathway of synthesising NPs is through phytonanotechnology which is the use of biomaterial to synthesis the NPs. / 2024

Das Ziel der Arbeit war es, Skalenverhalten und Lösungseigenschaften von flexiblen Dendrimeren als Modell für hochverzweigte Polymere zu untersuchen. Als Untersuchungsmethode wurde die gepulste Feldgradienten NMR (PFG-NMR) eingesetzt, um das hydrodynamische Verhalten der Dendrimere in Lösung zu erforschen. Aus der Konzentrationsabhängigkeit des Diffusionskoeffizienten konnte abgeleitet werden, dass das Verhalten der PAMAM-Dendrimere dem von Proteinen ähnelt, die Dendrimere also starr und globulär sind. Um die Abhängigkeit des hydrodynamischen Radius von der Molmasse zu untersuchen, kamen Lösungen von mehreren Generationen PAMAM-Dendrimeren mit verschiedenen Endgruppen zum Einsatz. Mit PFG-NMR wurden die Diffusionskoeffizienten bestimmt, aus denen die hydrodynamischen Radien nach der Stokes-Einstein-Beziehung berechnet wurden. Ein Skalenansatz lieferte die beste Beschreibung der Daten für alle drei untersuchten Systeme. Die ermittelten Skalenexponenten waren u = 3,7 für alle untersuchten PAMAM-Dendrimere. Dies bedeutet, dass deren Wachstum im dreidimensionalen Raum begrenzt ist, da der Skalenexponent einen Wert größer drei annimmt. Die Art der Endgruppen hatte in diesem Fall keinen erkennbaren Einfluss auf das Skalenverhalten. An Lysin-Dendrimeren wurde der Einfluss der Kernfunktionalität auf den Skalenexponenten untersucht. Die Lysin-Dendrimere standen als Monodendren (Kernfunktionalität, KF=1) und als Dendrimere mit einem Thiacalixaren-Kern (Thia1: KF=2, Thia2: KF=4) zur Verfügung. Die Skalenexponenten waren folgende: Für das Monodendron war u = 2,0, für Thia1 war u = 2,3 und Thia2 hatte einen Skalenexponent von u = 3,9. Da die Dendren in allen drei Fällen identisch waren, muss dieser Unterschied durch den Kern begründet sein. Weiter wurde die effektive Ladung von PAMAM-COONa G1,5 Dendrimeren in verdünnter D2O-Lösung als Funktion des pH-Werts mit Hilfe von Elektrophorese-NMR untersucht. Dabei änderte diese sich von Zeff = -5 e bei pH 12,6 zu Zeff = +5 e bei pH 1,8.

Das Ziel der Arbeit war es, Skalenverhalten und Lösungseigenschaften von flexiblen Dendrimeren als Modell für hochverzweigte Polymere zu untersuchen. Als Untersuchungsmethode wurde die gepulste Feldgradienten NMR (PFG-NMR) eingesetzt, um das hydrodynamische Verhalten der Dendrimere in Lösung zu erforschen. Aus der Konzentrationsabhängigkeit des Diffusionskoeffizienten konnte abgeleitet werden, dass das Verhalten der PAMAM-Dendrimere dem von Proteinen ähnelt, die Dendrimere also starr und globulär sind. Um die Abhängigkeit des hydrodynamischen Radius von der Molmasse zu untersuchen, kamen Lösungen von mehreren Generationen PAMAM-Dendrimeren mit verschiedenen Endgruppen zum Einsatz. Mit PFG-NMR wurden die Diffusionskoeffizienten bestimmt, aus denen die hydrodynamischen Radien nach der Stokes-Einstein-Beziehung berechnet wurden. Ein Skalenansatz lieferte die beste Beschreibung der Daten für alle drei untersuchten Systeme. Die ermittelten Skalenexponenten waren u = 3,7 für alle untersuchten PAMAM-Dendrimere. Dies bedeutet, dass deren Wachstum im dreidimensionalen Raum begrenzt ist, da der Skalenexponent einen Wert größer drei annimmt. Die Art der Endgruppen hatte in diesem Fall keinen erkennbaren Einfluss auf das Skalenverhalten. An Lysin-Dendrimeren wurde der Einfluss der Kernfunktionalität auf den Skalenexponenten untersucht. Die Lysin-Dendrimere standen als Monodendren (Kernfunktionalität, KF=1) und als Dendrimere mit einem Thiacalixaren-Kern (Thia1: KF=2, Thia2: KF=4) zur Verfügung. Die Skalenexponenten waren folgende: Für das Monodendron war u = 2,0, für Thia1 war u = 2,3 und Thia2 hatte einen Skalenexponent von u = 3,9. Da die Dendren in allen drei Fällen identisch waren, muss dieser Unterschied durch den Kern begründet sein. Weiter wurde die effektive Ladung von PAMAM-COONa G1,5 Dendrimeren in verdünnter D2O-Lösung als Funktion des pH-Werts mit Hilfe von Elektrophorese-NMR untersucht. Dabei änderte diese sich von Zeff = -5 e bei pH 12,6 zu Zeff = +5 e bei pH 1,8.

Bakterier som är resistenta mot antibiotika har de senaste åren blivit ett stort hot mot mänskligheten. Att utveckla nya antibiotikaläkemedel är väldigt tidskrävande samt kommer med en dyr prislapp. Det är några av anledningarna att forskare har inriktat sig på antimikrobiella peptider (AMPs) som ett alternativ till traditionella antibiotika. Dessa peptider finns i alla levande organismer och uppvisar en snabb och ospecifik mekanism. Vidare så är de mindre benägna att utveckla resistens hos bakterierna. Däremot så har dessa AMPar visat sig ha låg stabilitet och en del toxiska biverkningar. Olika typer av nanobärare kan användas för att överkomma dessa kommakortanden. Syftet med denna studie var att utveckla en optimerad nanobärare för AMPen AP114. Peptiden har blivit inkluderad i nanostrukturerade lipidbärare (NLC) samt liposomer. Dessa har producerats med smält emulsifieringsmetod och lösningsinjektion metoden. De fysikalkemiska karaktäristik hos olika blanka samt AP115 laddade nanoformuleringar har analyserats samt jämförts. Resultaten indikerade att liposomformuleringarna hade den lägsta partikelstorleken och storleksfördelning men en kontrollerad in vitro frisättning av peptiden över 48 timmar. Generellt, så indikerar de preliminära resultaten en potential nanoformulering för peptiden AP114. / In the past few years, bacterial resistance to antibiotics has posed a major threat to humankind. Development of substitutes for traditional antibiotics is a highly time consuming and expensive venture. For this reason, researchers are focusing on using antimicrobial peptides (AMP) as an alternate. These peptides are found in all living organisms and exhibit a fast and non-targeted mechanism of action. Besides, they are less susceptible to microbial resistance. However, these therapeutic peptides are not stable and have toxic side effects. To overcome these limitations, drug delivery systems have been explored. In this study, the aim was to develop an optimized drug delivery system for AP114. The peptide has been encapsulated in nanostructured lipid carriers (NLC) and liposomes, produced by melt emulsification method and solvent injection method, respectively. The physicochemical characterization of different blank and AP114 loaded nanoformulations were analyzed and compared. The results indicated the liposome samples to have the lowest particle size distribution and polydispersity, with a controlled in vitro release of the peptide over 48 hours. Overall, these preliminary findings suggest a promising potential for the formulation of a nanocarrier for AP114 peptide.