<p>Uppsatsen börjar med definitionen av en grupp och fortsätter med grundläggande begrepp och egenskaper hos grupper såsom undergrupper, homomorfismer, isomorfismer, normala undergrupper, faktorgrupper och permutationsgrupper. Sedan behandlas konjugerade undergrupper, konjugatklasser och klassekvationen med vars hjälp det visas att en grupp med ordning $p^{2}$ är abelsk. Vidare behandlas direkta och semidirekta produkter av grupper. Det konstateras att omvändningen till Lagranges sats i allmänhet inte gäller men att Sylows satser finns istället. Med hjälp av den tidigare teorin visas sedan att de enda enkla grupperna med ordning mellan 1 och 60 är av primtalsordning. Det visas också vilka olika grupper som finns med ordning upp till och med 15. Uppsatsen avslutas med en introduktion av datorprogrammet GAP.</p>

Uppsatsen börjar med definitionen av en grupp och fortsätter med grundläggande begrepp och egenskaper hos grupper såsom undergrupper, homomorfismer, isomorfismer, normala undergrupper, faktorgrupper och permutationsgrupper. Sedan behandlas konjugerade undergrupper, konjugatklasser och klassekvationen med vars hjälp det visas att en grupp med ordning $p^{2}$ är abelsk. Vidare behandlas direkta och semidirekta produkter av grupper. Det konstateras att omvändningen till Lagranges sats i allmänhet inte gäller men att Sylows satser finns istället. Med hjälp av den tidigare teorin visas sedan att de enda enkla grupperna med ordning mellan 1 och 60 är av primtalsordning. Det visas också vilka olika grupper som finns med ordning upp till och med 15. Uppsatsen avslutas med en introduktion av datorprogrammet GAP.

Geringe Wasserlöslichkeiten kleiner organischer Wirkstoffkandidaten, sogenannter Leitstrukturen, sind in der Medikamentenentwicklung häufig für das Scheitern vielversprechender Projekte verantwortlich. Um diese Kandidaten dennoch zur Marktreife bringen zu können, wurden verschiedene Strategien entwickelt. Neben der kostenintensiven Strukturoptimierung rücken Formulierungsadditive in den Fokus, die in der Lage sind, Wirkstoffe zu solubilisieren, transportieren und gezielt freizusetzen. In dieser Arbeit wird eine Hochdurchsatz-Screening-Methode präsentiert, die eine schnelle und arbeitsextensive Identifizierung maßgeschneiderter Binder für wasserunlösliche, niedermolekulare Wirkstoffe ermöglicht und mithilfe derer Löslichkeitsvermittler in Form von Peptid-Polymer-Konjugaten mit definierten Solubilisierungs- und Freisetzungseigenschaften realisiert werden können. Dazu werden Peptidbibliotheken in einem zweistufigen Prozess auf Wirkstoffbindung und auf Wirkstofffreisetzung durchsucht. Das Screening kann aufgrund einer innovativen on-chip Immobilisierung der Peptidbibliothek und der intrinsischen Fluoreszenz der niedermolekularen Wirkstoffe halbautomatisiert durchgeführt werden. Vielversprechende Peptidsequenzen können anschließend direkt on-chip mittels MALDI-ToF-MS/MS bzw. fragmentierungsfrei sequenziert und löslichkeitsvermittelnde Peptid-PEG-Konjugate hergestellt werden. In einem Testsystem wurden maßgeschneiderte Peptid-PEG-Konjugate mit unterschiedlichen Freisetzungseigenschaften für einen potentiellen Alzheimer-Wirkstoff realisiert und sowohl Solubilisierungseigenschaften, als auch die Freisetzungseigenschaften in einem vereinfachten Blutplasmamodell mittels Fluoreszenzanisotropie und Fluoreszenzkorrelationsspektroskopie bestätigt. In Zelltests mit einer Neuro-2a-Zelllinie konnten durch Zugabe der Wirkstoff-Transporter-Komplexe effektiv die Ausbildung der bei einer Alzheimer-Erkrankung auftretenden Tau-Protein-Aggregate bis zu 55 % reduziert werden. / Low water solubility of promising small organic drugs is one of the main reasons for failures during early drug development. Solubilizers promise to overcome these difficulties by solubilization, improved transport and final release of the potential drug candidates, which may result in an approval as a commercial drug. Here, a high-throughput screening method is presented, which is capable of identifying tailor-made peptide-polymer conjugates binding small molecule drugs, which can be used to act as solubilizers with precisely defined drug uptake and release properties. The screening is based on a two-dimensional process, which in a first step identifies strong binders and in a second, characterises their drug release. Due to its innovative on-chip immobilization of the peptide library and the intrinsic fluorescence of the small molecule drugs, the screening can be performed semi-automatically. Promising peptides can be sequenced directly by on-chip fragmentation-free or via MALDI-ToF-MS/MS and subsequently peptide-PEG conjugates can be synthesized. A screening against a high potential Alzheimer´s disease drug resulted in several tailor-made peptide-PEG conjugates with various drug uptake and release characteristics, which were confirmed in additional experiments. Here, loading capacities were determined and release properties analysed with a simplified blood plasma model utilizing fluorescence anisotropy and fluorescence correlation spectroscopy. Cell tests with a Neuro-2a cell line confirmed the effectiveness of the drug-transporter aggregates by reducing the tau-protein concentration by 55 % and inhibiting their aggregation, which is one of the key issues in Alzheimer´s disease.

Gliotoxin ist ein ubiquitär vorkommendes Mykotoxin und wird unter anderem von Aspergillus sp. gebildet. Das Gliotoxin ist toxisch und stellt für Mensch und Tier ein gesundheitliches Risiko dar. Über die Aufnahme von kontaminierten Futtermitteln (FM) kann es in tierische Produkte und anschließend in die Nahrungsmittelkette gelangen. Dem Mykotoxin werden starke immunmodulatorische Eigenschaften zugeschrieben. Gliotoxin gilt als eine sehr reaktive Verbindung, die in der Umwelt schnell zu bis(methylthio)Gliotoxin (bmGliotoxin) umgesetzt werden kann. Dieser Metabolit ist sowohl atoxisch als auch biologisch inaktiv und wird aufgrund seiner Stabilität als ein wichtiger und zuverlässiger Diagnostikmarker beschrieben. In der Mykotoxinanalytik werden Konzentrationsbestimmungen primär durch chromato-graphische Verfahren durchgeführt. Mit diesen Verfahren konnten bereits Gliotoxin-Konzentrationen in verschiedensten FM bestimmt werden. Im Gegensatz zu anderen prominenten Mykotoxinen gibt es für das Gliotoxin kein Nachweisverfahren für routinemäßige Kontrolluntersuchungen. Daher war das Ziel der Dissertationsarbeit die Entwicklung eines ELISA, mit dem Gliotoxin in FM einfach und schnell bestimmt werden kann. Es wurden zunächst geeignete Protein-Gliotoxin-Konjugate für die Anti-Gliotoxin-Immunisierung hergestellt. Kaninchen wurden nach einem festgelegten Protokoll mit diesen Hapten-Konjugaten immunisiert (Kurzzeit- bzw. Langzeitimmunisierung). Anschließend erfolgte die Titerbestimmung in den Antiseren und die Überprüfung der Paratophemmbarkeit durch freies Gliotoxin. Aus dem Antiserum mit der höchsten IgG-anti-Gliotoxin-Konzentration wurden die Antikörper antigenaffinitäts-chromatografisch aufgereinigt. Zusätzlich wurde für den kompetitiven ELISA ein geeignetes Gliotoxin-Peroxidase-Konjugat hergestellt. Alle Testkomponenten wurden vorab geprüft und danach der kompetitive Gliotoxin-ELISA validiert. Mit dem optimierten kompetitiven Testsystem wurden die Gliotoxin-Konzentrationen in Schimmelpilz-Kulturüberständen (Aspergillus sp.) gemessen. Anschließend erfolgte die Untersuchung von Futtermittelproben (Silagen) auf Gliotoxin. Nach der entsprechenden Probenaufbereitung der FM wurde das Gliotoxin im kompetitiven ELISA ebenfalls quantitativ bestimmt. Die hier gemessenen Gliotoxin-Konzentrationen wurden mit Ergebnissen aus parallel durchgeführten Untersuchungen mit der LC-MS/MS verglichen. Mit dem entwickelten kompetitiven ELISA sind quantitative Aussagen zu erhöhten Gliotoxin-Konzentrationen in verschiedenen Probenmaterialien möglich. Das Mykotoxin kann sowohl frei in seiner nativen Form, gebunden an Proteine oder metabolisiert als bis(methylthio)gliotoxin detektiert werden. Mit dem Testsystem kann die quantitative Produktion von Gliotoxin durch verschiedene Schimmelpilzarten beurteilt werden. Die untersuchten FM (Silageproben) konnten im entwickelten ELISA alle erfolgreich gemessen und beurteilt werden.:1 Einleitung 1 2 Literaturübersicht 2 2.1 Schimmelpilze 2 2.1.1 Definition und Zuordnung 2 2.1.2 Vorkommen in der Umwelt 4 2.1.3 Bedeutung und Nutzen 5 2.1.4 Schadwirkung für Mensch und Tier 7 2.2 Mykotoxine 9 2.3 Gliotoxin 10 2.3.1 Allgemeine Merkmale 10 2.3.2 Bis(methylthio)Gliotoxin 16 2.3.3 Ausgewählte Pathogenitätsmechanismen 17 2.3.3.1 Redox-Zirkel und ROS-Produktion 17 2.3.3.2 Verschiebung des TH1/ TH2-Gleichgewichtes 18 2.3.3.3 Inhibition des Transkriptionsfaktors NF-κB 19 2.3.3.4 Einleitung von Apoptose und Nekrose 20 2.3.3.5 Inhibition von Mastzellen 21 2.3.4 Nachweisverfahren 22 2.3.4.1 Chromatographie 22 2.3.4.2 Enzyme-linked Immunosorbent Assay (ELISA) 23 2.3.5 Quantitative Mengenbestimmungen in Proben 25 2.3.5.1 Klinisches Probenmaterial 25 2.3.5.2 Belastete Futtermittelproben 27 2.3.5.3 Belastete Lebensmittelproben 33 3 Material und Methoden 34 3.1 Gliotoxin, Chemikalien und ausgewählte Laborgeräte 34 3.2 Gliotoxin-Hapten für die Immunisierung 35 3.3 Immunisierung 37 3.4 Untersuchung der Anti-Gliotoxin-Antiseren 37 3.4.1 Protein-Gliotoxin-Konjugate für ELISA 37 3.4.2 ELISA für Antiserumuntersuchung 39 3.4.3 ELISA für die Bestimmung der IgG-Konzentrationen anti-Gliotoxin 40 3.5 Etablierung des kompetitiven Gliotoxin-ELISA 42 3.5.1 Isolierung der IgG-anti-Gliotoxin 42 3.5.2 Herstellung des Gliotoxin-HRP-Konjugates 43 3.5.3 Prüfung der Testkomponenten 44 3.5.4 Validierung des kompetitiven Gliotoxin-ELISA 45 3.6 Untersuchung von Kreuzreaktionen 45 3.7 Untersuchung von Pilzkulturen auf Gliotoxin 45 3.8 Untersuchung von Futtermitteln auf Gliotoxin 47 3.8.1 Untersuchung von dotiertem Futtermittel 47 3.8.2 Futtermitteluntersuchung mit dem Gliotoxin-ELISA 48 3.8.3 Futtermitteluntersuchung mit der LC-MS/MS 49 3.9 Datenauswertung 49 4 Ergebnisse 50 4.1 Hapten für die Immunisierung 50 4.2 Untersuchung der Anti-Gliotoxin-Antiseren 50 4.2.1 Titerbestimmung 50 4.2.2 Bestimmung der Hemmungsrate durch freies Gliotoxin 51 4.2.3 IgG-anti-Gliotoxin-Konzentration in den Antiseren 53 4.3 Untersuchung der Antiseren 55 4.3.1 Isolierung des IgG-anti-Gliotoxin 55 4.3.2 Voruntersuchungen für die Etablierung des kompetitiven Gliotoxin-ELISA 57 4.3.3 Validierung des kompetitiven Gliotoxin-ELISA 60 4.4 Untersuchung von Kreuzreaktionen 64 4.5 Untersuchung von Pilzkulturen auf Gliotoxin 65 4.6 Untersuchung von Futtermitteln auf Gliotoxin 68 4.6.1 Untersuchung mit Gliotoxin dotierter Futtermittel 68 4.6.2 Futtermitteluntersuchung mit Gliotoxin-ELISA und LC-MS/MS 71 4.7 Auswertung und Bewertung 73 5 Diskussion 78 5.1 Bewertung der Gliotoxin-Antigen Entwicklung 78 5.2 Bewertung der Antiseren nach Immunisierung (28d- und 91d-Protokoll) 79 5.3 Etablierung des kompetitiven ELISA 83 5.4 Bewertung der Pilze und der Kulturüberstände 85 5.5 Bewertung der Futtermittel 88 6 Zusammenfassung 96 7 Summary 98 8 Literaturverzeichnis 100 9 Anhang 116

Switches and crossings are vital components of the railway network. Obstacles to the smooth functioning of these components could result in delays and network traffic. Given the geographical location of Sweden, snow is one of the major obstacles for the switches. The presence and hardening of snow act as an obstacle to the movement of the switch rail, thus hindering its function. Electrically heated switches melt and clear the snow for movement of the switch rail. They typically operate at a power level of 10 kW–30 kW. With 6800 switches operational in Sweden, the potential for energy savings is huge. This master thesis intends to investigate the possibility of reducing energy consumption through insulating a side of the rail. To achieve that, a comprehensive transient conjugate heat transfer analysis is carried out using CFD simulations. The initial refinement of the measured data highlighted the uncertainties in them, and which shaped the course of the thesis. The analysis of these uncertainties gave critical insights and led to useful recommendations for future work. The fluid-solid interactions between the rail and flow of air and their impact on transient heat loss have been analyzed to gain critical insights regarding the choice of side of implementation of insulation. The validation of the model at lower electrical power levels threw light on the dire requirement of numerical modeling of snow melting, which happens at the higher power levels of the heating element. One of the critical observations made after the implementation of the insulation is the reduction in the temperature of the heating element, which leads us to conclude that the insulation not only saves energy but also prolongs the life of the heating element by reducing thermal fatigue. / Växlar och korsningar är viktiga komponenter i järnvägsnätet. Om dessa komponenter inte fungerar smidigt kan det resultera i förseningar och avbruten nätverkstrafik. Med tanke på Sveriges geografiska läge är snö ett av de största hindren för växlarna. Snö och hårt packad snö kan hindra spårväxelns rörelse och funktion. Elektriskt uppvärmda spårväxlar smälter bort snön så att spårväxeln kan fungera. Spårväxlarna har vanligtvis en effektnivå på 10 kW - 30 kW. Med 6 800 växlar i drift i Sverige är potentialen för energibesparingar är enorm. Denna masteruppsats syftar till att undersöka möjligheten att minska energiförbrukningen genom att isolera en sida av rälsen. För att uppnå detta utförs en omfattande transient konjugerad värmeöverföringsanalys med hjälp av CFD-simuleringar. Den inledande dataförädlingen av mätdata belyste osäkerheterna i datan vilket formade det fortsatta arbetet med avhandlingen. Analysen av dessa osäkerheter gav kritiska insikter och användbara rekommendationer för framtida arbete. Fluid - solid-interaktionerna mellan skenan och luftflödet och deras inverkan på den transienta värmeförlusten har analyserats för att få kritiska insikter om valet av sida för isolering. Valideringen av modellen vid lägre effektnivåer kastade ljus över det akuta behovet av numerisk modellering av snösmältningen som sker vid värmeelementets högre effektnivåer. En av de kritiska observationerna som gjordes efter implementeringen av isoleringen är minskningen av värmeelementets temperatur, vilket drar slutsatsen att isoleringen inte bara sparar energiförbrukningen utan också förlänger elementets livslängd genom att minska den termiska utmattningen.

In dieser Arbeit wurden ungesättigte Vinyl- und Ethynylphosphonothiolate hergestellt und als Linker für Cystein-selektive Proteinmodifikationen verwendet. Zunächst wurde, ausgehend von ungesättigten Phosphoniten und elektrophilen Disulfiden als Startmaterialien, eine Syntheseroute zur Herstellung von ungesättigten Phosphonothiolaten entwickelt. Die hohe Chemoselektivität dieser Reaktion ermöglichte die Einführung von Vinylphosphonothiolaten auf ungeschützten Modellpeptiden und dem Protein Ubiquitin. Es konnte gezeigt werden, dass ungesättigte Phosphonothiolate unter neutralen bis leicht basischen Bedingungen selektiv mit Thiolen reagieren und sich daher als Linker für Cystein-selektive Proteinmodifikationen eignen. Die Vielseitigkeit der hier entwickelten Biokonjugationsmethode wurde in drei Anwendungen demonstriert. Ausgehend von dem Vinylphoshonothiolat-modifizierten Ubiquitin konnten homogene Ubiquitin-Protein-Konjugate erzeugt werden; zum einen ein nicht hydrolysierbares Diubiquitin-Konjugat und zum anderen ein Ubiquitin-α–Synuclein-Konjugat. Des Weiteren wurden ungesättigte Phosphonothiolate als Linker in Antikörper-Wirkstoff-Konjugaten getestet. Hier zeigte sich, dass insbesondere Vinylphosphonothiolat-Linker Potential zur Herstellung von stabilen Antikörper-Konjugaten aufweisen. Schließlich wurden Vinylphosphonothiolate als Linker verwendet, um sowohl Chaperon-bindende Antikörper als auch Deubiquitinasen (DUBs) mit photoreaktiven Crosslinkern auszustatten um damit dynamische Protein-Interaktionen zu untersuchen. Insgesamt ermöglicht das hier entwickelte Verfahren die chemoselektive Umwandlung von elektrophilen Disulfiden in elektrophile Vinyl- und Ethynylphosphonothiolate, wodurch Reaktivität für eine Thioladdition induziert wird. Dadurch können zwei komplexe, thiolhaltige Moleküle selektiv konjugiert werden, was insbesondere für die Herstellung von homogen modifizierten Peptid- und Proteinkonjugaten von Bedeutung ist. / In this work, unsaturated vinyl- and ethynylphosphonothiolates were synthesised and used as linkers for cysteine-selective protein modifications. First, a synthetic route for the generation of unsaturated phosphonothiolates was developed, using unsaturated phosphonites and electrophilic disulfides as starting materials. The high chemoselectivity of this reaction enabled the introduction of vinylphosphonothiolates on unprotected model peptides and the protein ubiquitin. It could then be shown that unsaturated phosphonothiolates react selectively with thiols under neutral to slightly basic conditions and are therefore suitable as linkers for cysteine-selective protein modifications. The versatility of the herein developed bioconjugation method was demonstrated in three applications. First, starting from the vinylphosphonothiolate-modified ubiquitin, homogeneous ubiquitin-protein conjugates could be generated, in particular a non-hydrolyzable diubiquitin conjugate and a ubiquitin-α-synuclein conjugate. Second, the suitability of unsaturated phosphonothiolates as linkers for the generation of stable antibody-drug conjugates was tested. Vinylphosphonothiolate linkers thereby showed potential to produce stable antibody conjugates. Finally, vinylphosphonothiolates were used as linkers to conjugate both chaperone-binding antibodies and deubiquitinases (DUBs) to photo-reactive crosslinkers in order to investigate dynamic protein interactions. Overall, the herein developed methodology enables the chemoselective conversion of electrophilic disulfides into electrophilic vinyl- and ethynylphosphonothiolates, which in turn react selectively with thiols. As a result, two complex, thiol-containing molecules can be selectively conjugated, which is particularly important for the production of homogeneously modified peptide and protein conjugates.