Zugl.: München, Techn. Univ., Diss., 2008

Univ., Diss.--Freiburg/Breisgau, 1997.

Zugl.: München, Techn. Universiẗat, Diss., 2008.

Techn. University, Diss., 2004--Dresden.

Progressive loss of skeletal muscle mass, strength and function poses a major threat to independence and quality of life, particularly in the elderly. To date, sarcopenia therapy consists of resistance exercise training in combination with protein supplementation due to the limited efficacy of available pharmacological options in counteracting the effects of muscle wasting. Therapeutic intervention with growth factors including insulin-like growth factor I (IGF-I) or inhibitors of myostatin  a potent suppressor of myogenesis  hold potential to rebalance the altered activity of anabolic and catabolic cytokines. However, dosing limitations due to acute side effects and disruptions of the homeostasis have so far precluded clinical application. Intending to provide a therapy with a superior safety and efficacy profile by directing drug release to inflamed tissue and minimizing off-target activity, we designed bioresponsive delivery systems for an anti-catabolic peptide and anabolic IGF-I responding to local flares of muscle wasting. In Chapter I, current concepts for bioorthogonal conjugation methods are discussed and evaluated based on various drug delivery applications. With a focus on protein delivery, challenges and potential pitfalls of each chemical and enzymatic conjugation strategy are analyzed and opportunities regarding their use for coupling of biomolecules are given. Based on various studies conjugating proteins to polymers, particles and biomaterials using different site-directed approaches, the chapter summarizes available strategies and highlights certain aspects requiring particular consideration when applied to biomolecules. Finally, a decision process for selection of an optimum conjugation strategy is exemplarily presented. Three of these bioorthogonal coupling reactions are applied in Chapter II detailing the potential of site-directed conjugation in the development of novel, homogenous drug delivery systems. The chapter describes the design of a delivery system of a myostatin inhibitor (MI) for controlled and local release counteracting myositis flares. MI release from the carrier is driven by increased matrix metalloproteinase (MMP) levels in compromised muscle tissues cleaving the interposed linker, thereby releasing the peptide inhibitor from the particulate carrier. Release experiments were performed to assess the response towards various MMP isoforms (MMP-1, -8, -9 and -13) – as upregulated during skeletal muscle myopathies – and the release pattern of the MI in case of disease progression was analyzed. By selection of the protease-sensitive linker (PSL) showing variable susceptibilities to proteases, release rates of the MI can be controlled and adapted. Immobilized MI as well as released MI as response to MMP upregulation was able to antagonize the effects of myostatin on cell signalling and myoblast differentiation. The approach of designing bioresponsive protein delivery systems was also applied to the anabolic growth factor IGF-I, as described in Chapter III. Numerous studies of PEGylated proteins or peptides reveal, that successful therapy is challenged by safety and efficacy issues, as polymer attachment considerably alters the properties of the biologic, thereby jeopardizing clinical efficacy. To this end, a novel promising approach is presented, intending to exploit beneficial effects of PEGylation on pharmacokinetics, but addressing the pharmacodynamic challenges by releasing the protein upon entering the target tissue. This was realized by integration of a PSL between the PEG moiety and the protein. The soluble polymer conjugate was produced by site-directed, enzymatic conjugation of IGF-I to the PSL, followed by attachment of a 30 kDa-PEG using Strain-promoted azide-alkyne cycloaddition (SPAAC). This strategy illustrates the potential of bioorthogonal conjugation (as described in Chapter I) for generation of homogenous protein-polymer conjugates with reproducible outcome, but also emphasizes the altered protein properties resulting from permanent polymer conjugation. As compared to wild type IGF-I, the PEGylated protein showed considerable changes in pharmacologic effects – such as impaired insulin-like growth factor binding protein (IGFBPs) interactions, submaximal proliferative activity and altered endocytosis patterns. In contrast, IGF-I characteristics were fully restored upon local disintegration of the conjugate triggered by MMP upregulation and release of the natural growth factor. For successful formulation development for the proteins and conjugates, the careful selection of suitable excipients is crucial for a safe and reliable therapy. Chapter IV addresses one aspect by highlighting the chemical heterogeneity of excipients and associated differences in performance. Polysorbate 80 (PS80) is a surfactant frequently used in protein formulations to prevent aggregation and surface adsorption. Despite being widely deployed as a standard excipient, heterogeneous composition and performance entails the risk of eliciting degradation and adverse effects on protein stability. Based on a comprehensive study using different batches of various suppliers, the PS80 products were characterized regarding chemical composition and physicochemical properties, facilitating the assessment of excipient performance in a formulation. Noticeable deviations were recorded between different suppliers as well as between batches of the same suppliers. Correlation of all parameters revealed, that functionality related characteristics (FRCs) could be reliably predicted based on chemical composition alone or by a combination of chemical and physicochemical properties, respectively. In summary, this thesis describes and evaluates novel strategies for the targeted delivery and controlled release of biologics intended to counteract the imbalance of anabolic and catabolic proteins observed during aging and musculoskeletal diseases. Two delivery platforms were developed and characterized in vitro – (i) using anti-catabolic peptides immobilized on a carrier for local delivery and (ii) using soluble IGF-I polymer conjugates for systemic application. Both approaches were implemented by bioorthogonal coupling strategies, which were carefully selected in consideration of limitations, side reactions and efficiency aspects. Bioresponsive release of the active biomolecules following increased protease activity could be successfully realized. The therapeutic potential of these approaches was demonstrated using various cell-based potency assays. The systems allow targeted and controlled release of the growth factor IGF-I and anti-catabolic peptides thereby overcoming safety concerns of current growth factor therapy and thus positively impacting the benefit-risk profile of potent therapeutics. Taking potential heterogeneity and by-product concerns into account, comprehensive excipient characterization was performed and a predictive algorithm for FRCs developed, in order to facilitate formulation design and guarantee a safe and efficient therapy from start to finish. / Der zunehmende Verlust an Skelettmuskelmasse, Kraft und Funktion stellt insbesondere bei Älteren eine wesentliche Gefährdung der Unabhängigkeit und Lebensqualität dar. Bislang besteht die Sarkopenie-Therapie infolge der eingeschränkten Wirksamkeit verfügbarer pharmakologischer Möglichkeiten, den Auswirkungen des Muskelschwunds entgegenzuwirken, aus einer Kombination von Krafttraining und erhöhter Proteinzufuhr. Therapeutische Intervention mit Wachstumsfaktoren wie Insulin-like growth factor (IGF-I) oder Inhibitoren von Myostatin – eines wirkungsvollen Hemmstoffes der Myogenese – bietet das Potenzial, die veränderte Aktivität der anabolen und katabolen Zytokine wieder ins Gleichgewicht zu bringen. Allerding haben Dosiseinschränkungen aufgrund akuter Nebenwirkungen und Beeinträchtigungen der Homöostase bislang eine klinische Anwendung ausgeschlossen. Mit der Absicht, eine Therapie mit besserem Sicherheits- und Wirksamkeitsprofil zu bieten, indem die Freisetzung des Wirkstoffs auf entzündetes Gewebe gelenkt wird und Aktivitäten außerhalb des Zielgewebes minimiert werden, entwickelten wir bioresponsive Freisetzungssysteme für ein antikataboles Peptid und das anabole IGF-I, die auf lokalen Ausbruch von Muskelschwund reagieren. In Kapitel I werden aktuelle Konzepte bioorthogonaler Konjugationsmethoden diskutiert und auf Basis einer Vielzahl von Drug Delivery Anwendungen beurteilt. Mit besonderem Fokus auf die Verabreichung von Proteinen werden Herausforderungen und Schwierigkeiten jeder chemischen und enzymatischen Konjugationsstrategie analysiert und Möglichkeiten im Hinblick auf ihre Verwendung für die Kopplung von Biomolekülen aufgezeigt. Auf Grundlage diverser Studien zur Verknüpfung von Proteinen mit Polymeren, Partikeln und Biomaterialien unter Verwendung verschiedener ortsspezifischer Ansätze, fasst das Kapitel vorhandene Strategien zusammen und hebt gewisse Aspekte hervor, die bei Anwendung auf Biomoleküle besondere Beachtung erfordern. Abschließend wird ein Entscheidungsprozess zur Auswahl einer optimalen Verknüpfungsstrategie exemplarisch dargestellt. Drei dieser bioorthogonalen Kopplungsreaktionen werden in Kapitel II angewendet, wodurch das Potenzial der ortsgerichteten Konjugation für die Entwicklung neuer, homogener Drug Delivery Systeme detailliert aufgezeigt wird. Dieses Kapitel beschreibt die Gestaltung eines Delivery Systems für einen Myostatin- Inhibitor (MI) für kontrollierte und lokale Freisetzung, um Myositis-Ausbrüchen entgegenzuwirken. Die Freisetzung des MI vom Träger wird durch erhöhte Konzentration an Matrix-Metalloproteinasen (MMPs) in betroffenem Muskelgewebe vorangetrieben, die durch Spaltung des dazwischen positionierten Linkers das Peptid vom Partikelträger freisetzen. Es wurden Freisetzungsexperimente durchgeführt, um die Reaktion gegenüber mehreren MMP-Isoformen (MMP-1, -8, -9 und -13), die im Verlauf von Skelettmuskelmyopathien hochreguliert sind, festzustellen, und es wurde das Freisetzungsmuster des MI im Falle einer Krankheitsprogression analysiert. Durch Auswahl der Protease-sensitiven Linker (PSL), die unterschiedliche Empfindlichkeit gegenüber Proteasen zeigen, können die Freisetzungsraten des MI kontrolliert und angepasst werden. Sowohl der immobilisierte MI, als auch der auf MMP-Hochregulation hin freigesetzte MI, waren dazu in der Lage, die Wirkungen von Myostatin auf Signaltransduktion von Zellen und Myoblastendifferenzierung aufzuheben. Das Konzept, bioresponsive Delivery Systeme für Proteine zu designen, wurde auch auf den anabolen Wachstumsfaktor IGF-I angewendet, wie in Kapitel III beschrieben wird. Zahlreiche Studien zu PEGylierten Proteinen oder Peptiden offenbaren, dass eine erfolgreiche Therapie durch Sicherheits- und Wirksamkeitsprobleme herausgefordert wird, da der Polymeranhang die Eigenschaften des biologischen Wirkstoffs beachtlich verändern und dadurch die klinische Wirksamkeit gefährden kann. Zu diesem Zweck wird ein neuer, vielversprechender Ansatz vorgestellt, mit der Absicht, die vorteilhaften Auswirkungen der PEGylierung auf die Pharmakokinetik zu nutzen, aber auch die pharmakodynamischen Herausforderungen dadurch zu adressieren, dass das Protein bei Eintritt ins Zielgewebe freigesetzt wird. Das wurde durch Einfügen eines PSL zwischen den PEG-Teil und das Protein erreicht. Das lösliche Polymerkonjugat wurde durch ortsspezifische, enzymatische Konjugation von IGF-I an den PSL hergestellt, gefolgt von Verknüpfung mit einem 30k Da-PEG unter Verwendung von kupferfreier Azid-Alkin Cycloaddition (SPAAC). Diese Strategie veranschaulicht das Potenzial der bioorthogonalen Konjugation (wie in Kapitel I beschrieben) zur Erzeugung homogener Protein-Polymer-Konjugate mit reproduzierbarem Ergebnis, aber betont auch die veränderten Proteineigenschaften, die sich aus der dauerhaften Polymerkonjugation ergeben. Verglichen mit dem Wildtyp-IGF-I zeigte das PEGylierte Protein beachtliche Veränderungen der pharmakologischen Eigenschaften, wie verminderte Interaktionen mit Insulin-like growth factor Bindungsproteinen (IGFBPs), eine submaximale proliferative Aktivität und ein verändertes Endozytosemuster. Im Gegensatz dazu wurden die Eigenschaften von IGF-I bei lokaler Spaltung des Konjugates durch MMP-Hochregulation und Freisetzung des natürlichen Wachstumsfaktors vollständig wiederhergestellt. Für eine erfolgreiche Formulierungsentwicklung der Proteine und Konjugate ist eine sorgfältige Auswahl geeigneter Hilfsstoffe für eine sichere und zuverlässige Therapie essenziell. Kapitel IV befasst sich mit einem Aspekt davon, indem die chemische Heterogenität von Hilfsstoffen und damit verbundene Unterschiede in der Leistung hervorgehoben werden. Polysorbat 80 (PS80) ist ein in Proteinformulierungen häufig verwendeter Hilfsstoff, der Aggregation und Oberflächenadsorption verhindern soll. Trotz dieser breiten Anwendung als Standardhilfsstoff birgt die heterogene Zusammensetzung und Performance Risiken, wie eine begünstigte Zersetzung und nachteilige Auswirkungen auf die Proteinstabilität. Auf Basis einer umfassenden Studie mit verschiedenen Chargen diverser Anbieter wurden die PS80 Produkte hinsichtlich ihrer chemischen Zusammensetzung und ihrer physikochemischen Eigenschaften charakterisiert, um eine Beurteilung der Hilfsstoffperformance in einer Formulierung zu ermöglichen. Auffällige Abweichungen sowohl zwischen unterschiedlichen Anbietern, also auch zwischen Chargen des gleichen Anbieters konnten verzeichnet werden. Die Korrelation aller Parameter ergab, dass funktionalitätsbezogene Eigenschaften (FRCs) auf Basis der chemischen Zusammensetzung alleine bzw. durch eine Kombination aus chemischen und physikochemischen Eigenschaften zuverlässig prognostiziert werden konnten. Zusammenfassend beschreibt und bewertet diese Dissertation neue Strategien für eine zielgerichtete und kontrollierte Freisetzung von biologischen Wirkstoffen mit der Absicht, dem Ungleichgewicht zwischen anabolen und katabolen Proteinen, welches im Laufe der Alterung und im Zuge muskuloskelettaler Erkrankungen beobachtet wird, entgegenzuwirken. Zwei Wirkstoff-Verabreichungsplattformen wurden entwickelt und in vitro charakterisiert: (i) unter Verwendung antikataboler Peptide, die für eine lokale Applikation auf einem Träger immobilisiert werden, und (ii) unter Verwendung löslicher IGF-I-Polymer Konjugate für die systemische Anwendung. Beide Ansätze wurden mittels bioorthogonaler Kopplungsstrategien, die unter Berücksichtigung von Einschränkungen, Nebenreaktionen und Effizienzaspekten sorgfältig ausgewählt wurden, durchgeführt. Die bioresponsive Freisetzung der aktiven Biomoleküle als Folge einer erhöhten Proteaseaktivität konnte erfolgreich umgesetzt werden. Das therapeutische Potenzial dieser Ansätze wurde anhand mehrerer zellbasierter Wirksamkeitsassays gezeigt. Die Systeme ermöglichen eine zielgerichtete und kontrollierte Freisetzung des Wachstumsfaktors IGF-I und antikataboler Peptide, wobei sie die Sicherheitsbedenken aktueller Wachstumsfaktortherapie bewältigen und somit das Nutzen-Risiko-Profil hochwirksamer Therapeutika positiv beeinflussen. Unter Berücksichtigung der potenziellen Bedenken bezüglich Heterogenität und Nebenprodukten wurde eine umfassende Hilfsstoffcharakterisierung durchgeführt und ein prognostischer Algorithmus für FRCs entwickelt, um die Formulierungsentwicklung zu erleichtern und eine sichere und effiziente Therapie von Anfang bis zum Ende zu garantieren.

In der vorliegenden randomisierten kontrollierten Studie wurde die Wirksamkeit der digitalen Gesundheitsanwendung (DiGA) Mawendo bei der Behandlung von Krankheiten der Patella untersucht und mit der Standardtherapie Physiotherapie der gesetzlichen Krankenversicherung (GKV-Physiotherapie) verglichen. In die Studie eingeschlossen wurden 259 Patienten mit einer ärztlich diagnostizierten Erkrankung der Patella gemäß ICD-10 Klassifikation M22. Nach randomisierter Zuteilung auf die Behandlungsarme absolvierten die Patienten über den 12-wöchigen Behandlungszeitraum entweder ein Eigentraining mit der DiGA Mawendo (Interventionsgruppe IG, 136 Patienten) oder wurden in einer physiotherapeutischen Einrichtung behandelt (Kontrollgruppe KG, 123 Patienten). Für den Nachweis des medizinischen Nutzens (mN) wurden zwei primäre Endpunkte untersucht: - Endpunkt 1: Verbesserung des Funktionszustandes (mNFunktion) - Endpunkt 2: Verbesserung der Morbidität durch Schmerzreduktion (mNSchmerz) Beide Endpunkte wurden mittels eines elektronischen Fragebogens erhoben. Der Endpunkt mNFunktion wurde mithilfe der deutschen Version des Patient Reported Outcome (PRO) KOOS (Knee Injury and Osteoarthritis Outcome Score) erfasst. Die Skala „Activities of Daily Living“ (KOOSADL) quantifizierte hier den mNFunktion (Wertebereich 0-100 Punkte (P), 100 P = bestmöglicher Funktionszustand). Der Endpunkt mNSchmerz wurde durch einen gesondert abgefragten Schmerzscore auf Basis einer Visuellen Analogskala (VAS, Wertebereich 0-100 Punkte, 100 P = stärkste vorstellbare Schmerzen) erhoben. Die Erhebungszeitpunkte wurden wie folgt definiert: Pre (t0): Vor Beginn der ersten Trainingseinheit mit der DiGA Mawendo bzw. vor dem ersten Behandlungstermin einer GKV-Physiotherapie. Post (t12): Nach der Behandlungsdauer von 12 Wochen. Als Nachweis des mN wurde die Überlegenheit (statistisch signifikant und klinisch relevant) der DiGA gegenüber der GKV-Physiotherapie in einem der beiden Endpunkte definiert. Mit der vorliegenden Studie konnte in beiden Endpunkten eine statistisch signifikante und klinisch relevante Überlegenheit der DiGA Mawendo gegenüber der Standardtherapie gezeigt werden. Im Endpunkt mNFunktion erzielte die IG eine mittlere Verbesserung von 15,7 P (95 % KI [13,7 P; 17,6 P]) gegenüber einer Verbesserung von 3,4 P (95 % KI [1,3 P; 5,5 P]) in der KG (Unterschied zwischen IG und KG statistisch signifikant mit p < 0,00001). Im zweiten Endpunkt mNSchmerz reduzierte sich der VAS-Schmerzscore in der IG im Mittel um -22,5 P (95 % KI [-25,2 P; -19,9 P]) gegenüber -6,3 Punkten (95 % KI [-8,7 P; -4,0 P]) in der KG (Unterschied zwischen IG und KG statistisch signifikant mit p < 0,00001). Darüber hinaus wurden in beiden Endpunkten die vorher festgelegten minimalen klinisch relevanten Differenzen (KOOSADL = 10 P, VAS = 10 P) deutlich übertroffen und sogar Verbesserungen im Bereich von „substantial clinical benefits“ erreicht. Medizinischer Nutzen und positiver Versorgunseffekt (pVe) der DiGA Mawendo sind somit evident. Neben dem mN zeigte sich bei Anwendung der DiGA Mawendo in dieser Studie ein weiterer positiver Aspekt. Die klinisch relevante Reduktion des Schmerzes in der IG äußerte sich in einem erheblich verringerten Anteil von Patienten, die zum Zeitpunkt der Post-Befragung Schmerzmittel einnahmen (IG: 28,0 % Pre -> 3,0 % Post vs. KG: 31,4 % Pre -> 29,8 % Post). Dadurch kann mit weniger Nebenwirkungen gerechnet und das Risiko für potenzielle Folgeschäden und -kosten verringert werden.

Im Rahmen einer randomisierten, prospektiven Cross-over-Studie wurden während der Hämodialyse an chronisch dialysepflichtigen Patienten standardisiert Parameter der Dialyseeffektivität und Biokompatibilität einer neuen, mittels einem Polyelektrolytadditiv modifizierten Dialysemembran, PUREMA® H, im Vergleich zu einer Kontrolldialysemembran, Helixone®, gemessen. Im Vergleich zur Kontrollmembran wies die PUREMA® H-Membran eine verbesserte Entfernung kleinmolekulargewichtiger Eiweiße incl. &#61538;2-Mikroglobulin und eine insbesondere für die Komplementaktivierung optimierte Biokompatibilität auf. / In a prospective, randomized, cross-over study on maintenance dialysis patients, a new polyelectrolyte modified hemodialysis membrane, PUREMA® H, was compared to a control membrane, Helixone®, during haemodialysis. Parameters of dialysis efficacy and biocompatibility were measured in a standardized manner. Compared to control, PUREMA® H showed a significantly higher removal of low-molecular-weight proteins, including beta 2-microglobulin and an optimized biocompatibility particulary in regard to complement system activation.

Die prophylaktische retrosternale Einlage eines Gentamicin-Kollagen Schwammes wurde in letzter Zeit in mehreren Studien untersucht und ist wird kontrovers diskutiert. Die vorliegende Studie ist die erste prospektiv randomisierte, Einzelzentrums-Doppelblind-Studie zur Untersuchung der Effektivität, im Hinblick auf die Reduktion sternaler Wundkomplikationen nach herzchirurgischen Eingriffen, eines retrosternal eingelegten Gentamicin-Kollagen-Schwammes. / Prophylactic retrosternal placement of a Gentamicin-collagen sponge has been the subject of several recent clinical studies and is a matter of controversy. The present study is the first controlled, prospective, randomized, double-blind, single-center study to investigate the efficacy of a retrosternal Gentamicin-collagen sponge in reducing sternal wound complications after heart surgery.

Reversible addition-fragmentation transfer (RAFT) was used as a controlling technique for studying the aqueous heterophase polymerization. The polymerization rates obtained by calorimetric investigation of ab initio emulsion polymerization of styrene revealed the strong influence of the type and combination of the RAFT agent and initiator on the polymerization rate and its profile. The studies in all-glass reactors on the evolution of the characteristic data such as average molecular weight, molecular weight distribution, and average particle size during the polymerization revealed the importance of the peculiarities of the heterophase system such as compartmentalization, swelling, and phase transfer. These results illustrated the important role of the water solubility of the initiator in determining the main loci of polymerization and the crucial role of the hydrophobicity of the RAFT agent for efficient transportation to the polymer particles. For an optimum control during ab-initio batch heterophase polymerization of styrene with RAFT, the RAFT agent must have certain hydrophilicity and the initiator must be water soluble in order to minimize reactions in the monomer phase. An analytical method was developed for the quantitative measurements of the sorption of the RAFT agents to the polymer particles based on the absorption of the visible light by the RAFT agent. Polymer nanoparticles, temperature, and stirring were employed to simulate the conditions of a typical aqueous heterophase polymerization system. The results confirmed the role of the hydrophilicity of the RAFT agent on the effectiveness of the control due to its fast transportation to the polymer particles during the initial period of polymerization after particle nucleation. As the presence of the polymer particles were essential for the transportation of the RAFT agents into the polymer dispersion, it was concluded that in an ab initio emulsion polymerization the transport of the hydrophobic RAFT agent only takes place after the nucleation and formation of the polymer particles. While the polymerization proceeds and the particles grow the rate of the transportation of the RAFT agent increases with conversion until the free monomer phase disappears.<br><br> The degradation of the RAFT agent by addition of KPS initiator revealed unambigueous evidence on the mechanism of entry in heterophase polymerization. These results showed that even extremely hydrophilic primary radicals, such as sulfate ion radical stemming from the KPS initiator, can enter the polymer particles without necessarily having propagated and reached a certain chain length. Moreover, these results recommend the employment of azo-initiators instead of persulfates for the application in seeded heterophase polymerization with RAFT agents.<br><br> The significant slower rate of transportation of the RAFT agent to the polymer particles when its solvent (styrene) was replaced with a more hydrophilic monomer (methyl methacrylate) lead to the conclusion that a complicated cooperative and competitive interplay of solubility parameters and interaction parameter with the particles exist, determining an effective transportation of the organic molecules to the polymer particles through the aqueous phase. The choice of proper solutions of even the most hydrophobic organic molecules can provide the opportunity of their sorption into the polymer particles. Examples to support this idea were given by loading the extremely stiff fluorescent molecule, pentacene, and very hydrophobic dye, Sudan IV, into the polymer particles.<br><br> Finally, the first application of RAFT at room temperature heterophase polymerization is reported. The results show that the RAFT process is effective at ambient temperature; however, the rate of fragmentation is significantly slower. The elevation of the reaction temperature in the presence of the RAFT agent resulted in faster polymerization and higher molar mass, suggesting that the fragmentation rate coefficient and its dependence on the temperature is responsible for the observed retardation. / Um neue Materialien mit außergewöhnlichen Eigenschaften zu erstellen, muss man in der Lage sein, die Struktur der Moleküle zu kontrollieren, aus denen die Materialien bestehen. Für das Maßschneidern solcher neuer Eigenschaften besitzen Polymere ein großes Potenzial: Dies sind sehr lange Moleküle, die aus einer großen Zahl von kleineren Einheiten aufgebaut sind. Proteine und DNS sind Beispiele für natürliche Polymere; Plastik und Gummi sind Beispiele für künstliche Polymere. Letztere werden üblicherweise durch das Zusammenfügen einer Reihe von kleineren Molekülen, den Monomeren, hergestellt. Schon lange versuchen Wissenschaftler, die Anordnung, Anzahl und Art dieser Monomere zu kontrollieren, die sich in der Struktur der Polymermoleküle widerspiegeln. Die gebräuchlichste Methode zur kommerziellen Produktion von Polymeren ist die so genannte freie radikalische Polymerisation. Die Strukturkontrolle durch diese Methode ist jedoch relativ schwierig und wurde maßgeblich erst im letzten Jahrzehnt entwickelt. Trotz der Existenz einiger effektiver Kontrollmethoden ist ihre industrielle Anwendung bislang sehr beschränkt, weil sie nicht für die Emulsionspolymerisation verwendbar sind. Die Emulsionspolymerisation ist die gängigste Technik in der industriellen Produktion von Polymeren. Es handelt sich dabei um ein vergleichsweise umweltfreundliches Verfahren, denn es werden keine organischen Lösungsmittel verwendet. Stattdessen dient Wasser als Lösungsmittel, in dem die Polymere in Form von kleinen, fein verteilten Partikeln vorliegen. In der Natur kommt dieses Prinzip beispielsweise in Pflanzen bei der Bildung von Kautschuk - allgemein als Latex bezeichnet - vor. Schließlich ist die Emulsionspolymerisation einfach durchzuführen: Das Produkt ist in vielen Fällen gebrauchsfertig, und es gibt viele technische Vorteile im Vergleich zu anderen Herstellungsprozessen.<br><br> Doch bevor die Probleme beim Einsatz von Kontrollmethoden in der Emulsionspolymerisation gelöst werden können, müssen erst ihre Ursachen geklärt werden. Dies ist eine unverzichtbare Vorraussetzung zum Übertragen von Forschungsergebnissen auf das tägliche Leben.<br><br> Ziel dieser Arbeit ist die Untersuchung der Probleme, die für die kontrollierte radikalische Polymerisation in Emulsion von Bedeutung sind. Die wichtigste Fragestellung in der Emulsionspolymerisation zielt auf die Löslichkeit der Reaktionskomponenten in den verschiedenen Phasen, wie z.B. in Wasser oder in den Polymerpartikeln. Die Kontrollmethode der Wahl für diese Arbeit ist "Reversibler Additions-Fragmentierungs Transfer" (RAFT). Die RAFT-Methode ist die modernste Kontrollmethode, und sie ist für viele Reaktionsbedingungen und viele Arten von Monomeren anwendbar.

"Untersuchung kardioprotektiver Wirkungen des Olivenöles und seiner phenolischen Komponenten in einer Gruppe gesunder deutscher Männer" <br><br> EINLEITUNG: Epidemiologische Daten belegen, dass die mediterrane Ernährung mit einer niedrigen Inzidenz an mit oxidativen Stress assoziierten kardiovaskulären Erkrankungen einhergeht. Dabei wird vor allem dem Olivenöl, als Hauptfettlieferant in der mediterranen Ernährung, eine kardioprotektive Wirkung zugesprochen. Olivenöl zeichnet sich neben dem hohen Gehalt an einfach ungesättigten Fettsäuren (MUFA) durch ein reichhaltiges Spektrum an phenolischen Verbindungen aus, deren antioxidative Wirkung bereits zahlreichen in in vitro Studien beschrieben wurde. Demnach könnte der Verzehr von phenolreichem Olivenöl auch in vivo vor oxidativen Schädigungen schützen und somit das Risiko für kardiovaskuläre Erkrankungen senken.<br><br> ZIELSTELLUNG: Untersuchung der kardioprotektiven Wirkung von Olivenöl und seiner phenolischen Komponenten in einer Gruppe gesunder deutscher Männer.<br><br> METHODE: Dazu wurde eine randomisierte cross-over doppelt-verblindete Interventionsstudie an 70 gesunden Männern zwischen 20 - 60 Jahren im Raum Berlin-Brandenburg durchgeführt. In jeweils drei dreiwöchigen Interventionsphasen konsumierten die Probanden täglich 25 ml natives (phenolreich), gemischtes (mittlerer Phenolgehalt) und raffiniertes (annähernd phenolfrei) Olivenöl, was sich ausschließlich im Gehalt an phenolischen Verbindungen unterschied. Das Olivenöl sollte dabei die gewöhnlich verzehrten Fette ersetzen. Die Interventionsphasen waren durch zweiwöchige Wash out-Phasen unterbrochen. Die Erhebung der Blutlipide, Biomarker der Lipidperoxidation und endogene Antioxidantien erfolgte zu Studienbeginn sowie zu Beginn und Ende jeder Verzehrsperiode.<br><br>ERGEBNISSE: Bei den Blutlipiden sowie den Biomarkern der Lipidperoxidation und den endogenen Antioxidantien konnte keine signifikante Veränderung in Abhängigkeit vom Phenolgehalt der applizierten Olivenöle nachgewiesen werden. Einzig die Glutathion-Reduktase-Aktivität stieg mit zunehmendem Gehalt an phenolischen Verbindungen (pTrend = 0,041). Unabhängig von der Konzentration der Phenole im Olivenöl wurde bei den Probanden durch den Olivenölverzehr eine Senkung von Gesamtcholesterol (p = 0,007) und Triglyzeride (p = 0,013) im Serum erzielt. Diese Wirkung geht einher mit einem gestiegenen MUFA-Anteil in der Ernährung aufgrund des Olivenölkonsums (p < 0,001).<br><br> SCHLUSSFOLGERUNG: Die Hypothese, dass die Phenole im Olivenöl aufgrund ihrer in in vitro und Tierstudien beschriebenen antioxidativen Wirkung dem Olivenöl neben dem einzigartigen Fettsäureprofil eine zusätzliche kardioprotektive Wirkung bescheren, konnte in der vorliegenden Studie nicht gezeigt werden. Dennoch konnte durch den Olivenölverzehr und der damit einhergehenden Erhöhung des MUFA-Anteils in der Ernährung eine vorteilhafte Beeinflussung der Blutlipide erzielt werden. Obgleich Olivenöl nicht das vorwiegend verzehrte Fett in Deutschland darstellt, zeigten die befragten Probanden eine hohe Akzeptanz. Folglich könnte die Integration von Olivenöl in die habituelle Ernährung einen Beitrag zur Senkung des kardiovaskulären Erkrankungsrisikos leisten. / "Cardioprotective effects of olive oil and its phenolic compounds in healthy German men" <br><br> BACKGROUND: Epidemiological data show that the Mediterranean diet is related to a low incidence of oxidative stress associated cardiovascular diseases. In particular, olive oil, which is the most consumed alimentary fat in the Mediterranean diet, is discussed to be cardio protective. Besides its high monounsaturated fatty acid content olive oil contains a remarkable amount of phenolic compounds. Results from in vitro and animal studies suggest that these phenols are powerful antioxidants. Thus, consumption of olive oil phenols also could inhibit oxidative damage in vivo and therefore could reduce the risk of cardiovascular diseases. <br><br> OBJECTIVE: To investigate the cardioprotective effect of olive oil and its phenolic compounds in healthy German men. <br><br> METHODS: Therefore, a randomised, cross-over, double-blind intervention trial in 70 healthy men aged 20 - 60 years from the Berlin-Brandenburg area was conducted. Subjects were randomised for three periods of three weeks to replace their usually consumed fat by daily 25 ml of virgin (high-phenolic), common (medium-phenolic) and refined (low-phenolic) olive oil, which vary only in their content of phenolic compounds. Each intervention was separated by a two-week wash-out period. Blood lipids, lipid peroxidation biomarker and endogenous antioxidants were assessed at study baseline and the beginning and end of each intervention period. <br><br> RESULTS: In the total study population, blood lipids, biomarker of lipid peroxidation and endogenous antioxidants were not affected by the phenolic content of the olive oils administered. Solely, a concentration-dependent increase in glutathion-reductase activity could be observed (pTrend = 0.041). A significant reduction in serum total cholesterol (p = 0.007) and triglycerides (p = 0.013) after of olive oil consumption was assessed, which was independent from the content of phenolic compounds in the olive oil. This effect goes along with an increased monounsaturated fatty acids proportion in the habitual diet of the subjects as a result of the olive oil consumption (p < 0.001). <br><br> CONCLUSION: The hypothesis, that phenolic compounds in olive oil due to its antioxidative properties reported in in vitro and animal studies provide additional cardioprotective effects besides those attributed to its unique fatty acids profile could not be supported by this study. However, olive oil consumption exert beneficial effects on blood lipids, which could be ascribed to the increased monounsaturated fatty acid content in the diet. Even though olive oil is not the main source of fat in Germany, the interviewed participants showed a high acceptance. Thus, integration of olive oil into the habitual diet could contribute to a risk reduction in cardiovascular diseases among German men.