@PhdThesis{duepublico_mods_00076112,
  author = 	{Bia{\l}as M.Sc., Nataniel},
  title = 	{Medical application and biological occurrence of  inorganic nanoparticles and nanostructures},
  year = 	{2022},
  month = 	{Jul},
  day = 	{05},
  abstract = 	{Die Doktorarbeit unter dem Titel ``Medical application and biological occurrence of inorganic nanoparticles and nanostructures`` pr{\"a}sentiert Ergebnisse von drei interdisziplin{\"a}ren Forschungsprojekten. Diese fokussieren sich auf die Synthese und Anwendung anorganischer Nanotr{\"a}ger in Studien an lebenden Zellen sowie auf die Anwendung anorganischer chemischer Methoden bei der Untersuchung biologischer Nanostrukturen. Im ersten Projekt wurden Calciumphosphat-Nanopartikel als Tr{\"a}ger verwendet, um therapeutische siRNA (gegen NF-ĸB p65) in eukaryotische Zellen zu transportieren. In vitro Studien an Mauszelllinien zeigten, dass die Nanopartikel nicht zytotoxisch waren und von den Zellen aufgenommen wurden. Dar{\"u}ber hinaus hemmte die von Nanopartikeln gelieferte siRNA effizient die Expression von NF-ĸB p65 in entz{\"u}ndeten Zellen. Die Herunterregulation von NF-ĸB war das Hauptziel des Projekts, da Auff{\"a}lligkeiten in der NF-ĸB Regulation, insbesondere die {\"U}berexpression, von erheblicher Bedeutung f{\"u}r die Pathogenese und den Verlauf entz{\"u}ndlicher Erkrankungen sind. Die Dekoration der Nanopartikel mit Liganden und die Stabilisierung mit einem Nahinfrarot-markierten Polymer erweiterten das Anwendungspotenzial von Nanopartikeln f{\"u}r die Zell-Targeting Studien bzw. in vivo Experimente an M{\"a}usen. Dar{\"u}ber hinaus wurden im Projekt eingehende Aufl{\"o}sungsstudien zum Verhalten von Nanopartikeln unter sauren Bedingungen durchgef{\"u}hrt, um den lysosomalen Abbau der Nanopartikel nachzuahmen. Somit sind die in dieser Dissertation vorgestellten Nanopartikel vielversprechende Kandidaten f{\"u}r zuk{\"u}nftige Anwendungen in der experimentellen Gentherapie im Zusammenhang mit der Regulation der NF-ĸB Expression in Zellen. Das zweite Projekt beschreibt umfassende Studien zur chemischen Zusammensetzung und Mikrostruktur von versteinertem R{\"u}sseltierzahnschmelz. Die in diesem Projekt untersuchten Proben stammten aus {\"A}gypten und Indien und waren bis zu 34 Millionen Jahre alt. Analytische Methoden der anorganischen Chemie, (wie z.B. Elementaranalyse, PXRD, IR-Spektroskopie usw.), waren hilfreich bei der Durchf{\"u}hrung detaillierter Studien zur elementaren Zusammensetzung von fossilem Schmelz. Mineralisierter Zahnschmelz erwies sich als sehr best{\"a}ndig gegen chemische Ver{\"a}nderungen (w{\"a}hrend der Fossilisation) und zeigte unabh{\"a}ngig vom Probenalter eine {\"a}hnliche Zusammensetzung. Diagenetische Ver{\"a}nderungen im Schmelz waren jedoch nur in geringem Umfang vorhanden. Mikroskopische Studien best{\"a}tigten ein hohes Ma{\ss} an Erhaltung der prismatischen Mikrostruktur des Zahnschmelzes und best{\"a}tigten das Vorhandensein evolution{\"a}rer Anpassungen des R{\"u}sseltierschmelzes als Antwort auf Ver{\"a}nderungen des Pal{\"a}oklimas und der Pal{\"a}oumgebung. Die vorliegenden Ergebnisse zeigen, dass Schmelz, neben anderen mineralisierten tierischen Hartgeweben, aufgrund seiner hohen Best{\"a}ndigkeit gegen chemische Ver{\"a}nderungen externer Herkunft ein besonders attraktives Material f{\"u}r chemische und pal{\"a}ontologische Studien ist. In dieser Dissertation wurden auch neue Daten zur Zusammensetzung und Mikrostruktur des Zahnschmelzes ausgestorbener indischer R{\"u}sseltiere vorgestellt. Im dritten und letzten Projekt wurden die Wechselwirkungen zwischen ultrakleinen Goldnanopartikeln und Bakterien (Escherichia coli) mit fortschrittlichen Methoden der Fluoreszenzmikroskopie untersucht. In diesen Studien wurden Nanopartikel in Clustergr{\"o}{\ss}e verwendet, um die Aufnahme von Nanopartikeln durch Bakterien zu verbessern. Die Gold-Nanotr{\"a}ger wurden mit verschiedenen photostabilen Fluorophoren kovalent gekoppelt und in Studien mit Bakterien eingesetzt. Ultrakleine markierte Nanopartikel wurden schnell von Bakterien internalisiert. Die Aufnahme der Partikel war f{\"u}r die Zellen nicht t{\"o}dlich und die Aufnahmeeffizienz war dosisabh{\"a}ngig. Weiterhin konnte in den Studien der Vorteil der Anwendung von Nanopartikel-gekoppelten Farbstoffen gegen{\"u}ber freien Farbstoffen gezeigt werden. F{\"u}r eine noch verbesserte Bildgebung wurden in diesem Projekt zus{\"a}tzlich genetisch modifizierte autofluoreszierende Bakterien verwendet. Ultrakleine Goldnanopartikel zeigten gute Zellpenetrationseigenschaften und zeichneten sich durch ein breites Spektrum m{\"o}glicher chemischer Modifikationen aus. Daher k{\"o}nnen sie, nach stabiler Kopplung mit Antibiotika, auch als Alternative zu herk{\"o}mmlichen Therapien bei der Behandlung von bakteriellen Infektionen eingesetzt werden.},
  doi = 	{10.17185/duepublico/76112},
  url = 	{https://duepublico2.uni-due.de/receive/duepublico_mods_00076112},
  url = 	{https://doi.org/10.17185/duepublico/76112},
  file = 	{:https://duepublico2.uni-due.de/servlets/MCRFileNodeServlet/duepublico_derivate_00075820/Diss_Bialas.pdf:PDF},
  language = 	{en}
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