Untersuchung der Eignung von Triazin- und Boronsäureliganden für affinitätsbasierte Verfahren

URN urn:nbn:de:gbv:705-opus-29957
URL
Dokumentart: Dissertation
Institut: Institut für Thermodynamik
Fakultät: Fakultät Maschinenbau
Hauptberichter: Niemeyer, Bernd (Prof. Dr.)
Sprache: Deutsch
Tag der mündlichen Prüfung: 27.07.2012
Erstellungsjahr: 2012
Publikationsdatum:
SWD-Schlagwörter: Verfahren , Methode
Freie Schlagwörter (Deutsch): Boronsäure, Triazinsäure, affinitätsbasiert
DDC-Sachgruppe: Ingenieurwissenschaften

Kurzfassung auf Deutsch:

Die vorliegende Arbeit befasst sich mit der Entwicklung affinitätsbasierter Verfahren zur Aufreinigung von Wertstoffen (Glycoproteine, Kohlenhydrate) sowie zur Anreicherung von Schadstoffen (Benzotriazole) mit Hilfe synthetischer Boronsäure- und Triazinliganden. Die Eignung von Boronsäureliganden zur Wertstoffaufreinigung wird mit Glycoproteinen und dem Enzym Benzoylformiatdecarboxylase (BFD) untersucht, wobei m-Aminophenylboronsäure (ABA) als Ligand angewendet wird. Neben kommerziell erhältlichen ABA-Adsorbentien wird zusätzlich die Immobilisierung an einem Polymerträger beschrieben. ABA interagiert selektiv über kovalente Wechselwirkungen mit Kohlenhydraten und anderen Glycoverbindungen. Jedoch zeigte sich, dass komplexe Gemische einen maßgeblichen Einfluss auf den Aufreinigungserfolg haben. Aus dem äußerst komplexen Fluid Blutplasma ist ABA beispielsweise nicht in der Lage Glycoproteine anzureichern. Weniger komplexe synthetische Proteingemische liefern analoge Ergebnisse. Zur Anreicherung von BFD aus einem Fermentationsaufschluss wurde ein sogenanntes ligandvermitteltes Affinitätsseparationsverfahren entwickelt. Für die biologische Funktion benötigt BFD den Cofaktor Thiaminpyrophosphat (TPP). Bedingungen wurden gefunden um TPP mit hohen Ausbeuten an einem ABA-Träger temporär zu immobilisieren. Die starke Enzym-Cofaktor-Wechselwirkung ermöglicht den Einsatz des TPP-ABA-Adsorbens zur Affinitätsseparation von BFD. Es wurde nachgewiesen, dass ein Aufreinigungseffekt eingetreten ist, jedoch nicht in dem Maße wie erwünscht. Durch die direkte Immobilisierung von TPP an einen Polymerträger kann eine deutlich höhere Aufreinigung erzielt werden. Zur Wertstoffaufreinigung mittels glycoselektiven Triazinliganden wurden diese synthetisiert, strukturell charakterisiert, auf dem Trägermaterial Silica sowie auf Sensorchips für Surface Plasmon Resonance-Anwendungen (SPR) immobilisiert. Durchgeführte Interaktionsstudien offenbaren den unspezifischen Charakter der Wechselwirkung zwischen ausgewählten Glycoproteinen und den Triazinliganden. Jedoch konnten insbesondere Kohlenhydrate aus organischen Lösungsmitteln aufkonzentriert werden. Diese Anwendung ist vielversprechend, da Triazinliganden im Gegensatz zu Lektinen, die als Liganden in der Affinitätsseparation für Glycostrukturen eingesetzt werden, den Vorteil der Stabilität in organischen Lösungsmitteln bieten. Des Weiteren wurde untersucht, ob sich Triazinliganden für die Schadstoffanreicherung bzw. als Erkennungselemente für chemische Sensoren eignen. Eine Vorauswahl verschiedener Liganden wurde mittels rechnergestützter Verfahren durchgeführt. Geeignete Kandidaten wurden synthetisiert. Nach Immobilisierung auf Silica konnte 1H-Benzotriazol durch einen der Liganden selektiv adsorbiert werden. Dieser Ligand stellt einen potentiellen Rezeptor dar, mit dessen Hilfe ein chemischer Sensor oder ein Anreicherungsverfahren für 1H-Benzotriazol entwickelt werden kann.

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