@phdthesis{Gromelski2006,
  author    = {Gromelski, Sandra},
  title     = {Wechselwirkung zwischen Lipiden und DNA : auf dem Weg zum k{\"u}nstlichen Virus},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:517-opus-7629},
  school      = {Universit{\"a}t Potsdam},
  year      = {2006},
  abstract  = {Weltweit versuchen Wissenschaftler, k{\"u}nstliche Viren f{\"u}r den Gentransfer zu konstruieren, die nicht reproduktionsf{\"a}hig sind. Diese sollen die Vorteile der nat{\"u}rlichen Viren besitzen (effizienter Transport von genetischem Material), jedoch keine Antigene auf ihrer Oberfl{\"a}che tragen, die Immunreaktionen ausl{\"o}sen. Ziel dieses Projektes ist es, einen k{\"u}nstlichen Viruspartikel herzustellen, dessen Basis eine Polyelektrolytenhohlkugel bildet, die mit einer Lipiddoppelschicht bedeckt ist. Um intakte Doppelschichten zu erzeugen, muss die Wechselwirkung zwischen Lipid und Polyelektrolyt (z.B. DNA) verstanden und optimiert werden. Dazu ist es notwendig, die strukturelle Grundlage der Interaktion aufzukl{\"a}ren. Positiv geladene Lipide gehen zwar starke Wechselwirkungen mit der negativ geladenen DNA ein, sie wirken jedoch toxisch auf biologische Zellen. In der vorliegenden Arbeit wurde daher die durch zweiwertige Kationen vermittelte Kopplung von genomischer oder Plasmid-DNA an zwitterionische oder negativ geladene Phospholipide an zwei Modellsystemen untersucht. 1. Modellsystem: Lipidmonoschicht an der Wasser/Luft-Grenzfl{\"a}che Methoden: Filmwaagentechnik in Kombination mit IR-Spektroskopie (IRRAS), R{\"o}ntgenreflexion (XR), R{\"o}ntgendiffraktion (GIXD), Brewsterwinkel-Mikroskopie (BAM), R{\"o}ntgenfluoreszenz (XRF) und Oberfl{\"a}chenpotentialmessungen Resultate: A) Die Anwesenheit der zweiwertigen Kationen Ba2+, Mg2+, Ca2+ oder Mn2+ in der Subphase hat keinen nachweisbaren Einfluss auf die Struktur der zwitterionischen DMPE- (1,2-Dimyristoyl-phosphatidyl-ethanolamin) Monoschicht. B) In der Subphase gel{\"o}ste DNA adsorbiert nur in Gegenwart dieser Kationen an der DMPE-Monoschicht. C) Sowohl die Adsorption genomischer Kalbsthymus-DNA als auch der Plasmid-DNA pGL3 bewirkt eine Reduktion des Neigungswinkels der Alkylketten, die auf einen ver{\"a}nderten Platzbedarf der Kopfgruppe zur{\"u}ckzuf{\"u}hren ist. Durch die Umorientierung der Kopfgruppe wird die elektrostatische Wechselwirkung zwischen den positiv geladenen Stickstoffatomen der Lipidkopfgruppen und den negativ geladenen DNA-Phosphaten erh{\"o}ht. D) Die adsorbierte DNA weist eine geordnete Struktur auf, wenn sie durch Barium-, Magnesium-, Calcium- oder Manganionen komplexiert ist. Der Abstand zwischen parallelen DNA-Str{\"a}ngen h{\"a}ngt dabei von der Gr{\"o}ße der DNA-Fragmente sowie von der Art des Kations ab. Die gr{\"o}ßten Abst{\"a}nde ergeben sich mit Bariumionen, gefolgt von Magnesium- und Calciumionen. Die kleinsten DNA-Abst{\"a}nde werden durch Komplexierung mit Manganionen erhalten. Diese Ionenreihenfolge stellt sich sowohl f{\"u}r genomische DNA als auch f{\"u}r Plasmid-DNA ein. E) Die DNA-Abst{\"a}nde werden durch die Kompression des Lipidfilms nicht beeinflusst. Zwischen der Lipidmonoschicht und der adsorbierten DNA besteht demnach nur eine schwache Wechselwirkung. Offensichtlich befindet sich die durch zweiwertige Kationen komplexierte DNA als weitgehend eigenst{\"a}ndige Schicht unter dem Lipidfilm. 2. Modellsystem: Lipiddoppelschicht an der fest/fl{\"u}ssig-Grenzfl{\"a}che Methoden: Neutronenreflexion (NR) und Quarzmikrowaage (QCM-D) Resultate: A) Das zwitterionische Phospholipid DMPC (1,2-Dimyristoyl-phosphatidylcholin) bildet keine Lipiddoppelschicht auf planaren Polyelektrolytmultischichten aus, deren letzte Lage das positiv geladene PAH (Polyallylamin) ist. B) Hingegen bildet DMPC auf dem negativ geladenen PSS (Polystyrolsulfonat) eine Doppelschicht aus, die jedoch Defekte aufweist. C) Eine Adsorption von genomischer Kalbsthymus-DNA auf dieser Lipidschicht findet nur in Gegenwart von Calciumionen statt. Andere zweiwertige Kationen wurden nicht untersucht. D) Das negativ geladene Phospholipid DLPA (1,2-Dilauryl-phosphatids{\"a}ure) bildet auf dem positiv geladenen PAH eine Lipiddoppelschicht aus, die Defekte aufweist. E) DNA adsorbiert ebenfalls erst in Anwesenheit von Calciumionen in der L{\"o}sung an die DLPA-Schicht. F) Durch die Zugabe von EDTA (Ethylendiamintetraessigs{\"a}ure) werden die Calciumionen dem DLPA/DNA-Komplex entzogen, wodurch dieser dissoziiert. Demnach ist die calciuminduzierte Bildung dieser Komplexe reversibel.},
  subject      = {Lipide / Doppelschicht},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Johann2001,
  author    = {Johann, Robert},
  title     = {Thermodynamic, morphological and structural properties of dissociated fatty acid monolayers at the air-water interface},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:517-0000050},
  school      = {Universit{\"a}t Potsdam},
  year      = {2001},
  abstract  = {Untersuchungen an Monoschichten amphiphiler Lipide auf w{\"a}ssriger L{\"o}sung sind in der Grenzfl{\"a}chenforschung von grundlegender Bedeutung. Aufgrund der Anwendbarkeit zahlreicher analytischer Methoden sind schwimmende unl{\"o}sliche Monoschichten als Modellsysteme sehr geeignet, um Ordnung und Strukturbildung sowie den Transport von Materie in zwei Dimensionen oder die Wechselwirkung von Molek{\"u}len an der Grenzfl{\"a}che mit Teilchen in L{\"o}sung (Stichwort \“molekulare Erkennung\”) zu studieren. Aus dem Verhalten von Monoschichten lassen sich z. B. R{\"u}ckschl{\"u}sse ziehen auf die Eigenschaften von Lipidschichten auf festen Substraten oder in biologischen Membranen. Diese Arbeit befasst sich mit spezifischen und fundamentalen Wechselwirkungen in Monoschichten sowohl auf molekularer als auch auf mikroskopischer Ebene und deren Beziehung zu Gitterstruktur, Aussehen und thermodynamischem Verhalten von Monoschichten an der Wasser/Luft Grenzfl{\"a}che. Als Modellsystem werden haupts{\"a}chlich Monoschichten langkettiger Fetts{\"a}uren verwendet, da in ihnen die molekularen Wechselwirkungen durch {\"A}nderung des Subphasen-pH-Werts {\"u}ber den Dissoziationsgrad gezielt und schrittweise ver{\"a}ndert werden k{\"o}nnen. Ausser {\"u}ber die Subphasenzusammensetzung werden die molekularen Wechselwirkungen auch {\"u}ber die Temperatur und die Monoschichtzusammensetzung systematisch variiert. Mit Hilfe von Isothermen- und Oberfl{\"a}chenpotentialmessungen, Brewsterwinkel-Mikroskopie, R{\"o}ntgenbeugung unter streifendem Einfall und polarisationsmodulierter Infrarot-Reflexions-Absorptions-Spektroskopie wird die {\"A}nderung der Monoschichteigenschaften als Funktion eines {\"a}usseren Parametern analysiert. Dabei werden aus den R{\"o}ntgenbeugungsdaten quantitative Masse f{\"u}r die molekularen Wechselwirkungen und f{\"u}r die Kettenkonformationsordnung in Monoschichten abgeleitet. Zu den interessantesten Ergebnissen dieser Arbeit z{\"a}hlen die Aufkl{\"a}rung des Ursprungs von regelm{\"a}ssigen polygonalen und dendritischen Dom{\"a}nenformen, die vielf{\"a}ltige Wirkung von Cholesterin auf die Molek{\"u}lpackung und Gitterordnung langkettiger Amphiphile, sowie die Entdeckung einer abrupten {\"A}nderung in den Kopfgruppenbindungswechselwirkungen, der Kettenkonformationsordnung und des Phasen{\"u}bergangsdrucks zwischen geneigten Monoschichtphasen in Fetts{\"a}uremonoschichten nahe pH 9. Zur Deutung des letzten Punkts wird ein Modell f{\"u}r die Kopfgruppenbindungsstruktur von Fetts{\"a}uremonoschichten als Funktion des pH-Werts entwickelt.},
  subject      = {Wasseroberfl{\"a}che},
  language  = {en}
}