@phdthesis{John2021,
  author    = {John, Leonard},
  title     = {Neuartige DBD-Fluoreszenzfarbstoffe},
  doi       = {10.25932/publishup-51048},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:517-opus4-510487},
  school      = {Universit{\"a}t Potsdam},
  pages     = {257},
  year      = {2021},
  abstract  = {Zusammenfassung zur Dissertation „Neuartige DBD-Fluoreszenzfarbstoffe: Synthese, Untersuchungen und Anwendungen" von Leonard John In dieser Arbeit konnten auf Basis der etablierten [1,3]-Dioxolo[4,5-f][1,3]benzodioxol (DBD) Fluoreszenzfarbstoffe zwei neue Konzepte zur Darstellung unsymmetrisch funktionalisierter DBD-Fluorophore entwickelt werden. Die Variation der elektronenziehenden Reste f{\"u}hrte zu einer Erweiterung des Farbspektrums an DBD-Fluorophoren, wobei alle weiteren spektroskopischen Parameter (Fluoreszenzlebenszeit, -quantenausbeute und STOKES-Verschiebung) unver{\"a}ndert hohe Werte aufweisen. Neben der Variation der elektronenziehenden Reste wurde das "pi"-System des DBD-Farbstoffs mit der Einf{\"u}hrung von Stilben-, und Tolan-Derivaten vergr{\"o}ßert. Stilben-Derivate zeigten {\"a}hnlich gute spektroskopische Eigenschaften wie die bereits etablierten DBD-Farbstoffe. Fluorophore mit langwelliger Emission sind auf Grund der großen Gewebe-Eindringtiefe besonders interessant f{\"u}r biologische Anwendungen. Da der langwelligste Vertreter der O4-DBD-Farbstoffe in polaren Medien nur schwer l{\"o}slich ist, wurde ein Weg zur Einf{\"u}hrung l{\"o}slichkeitsvermittelnder Gruppen gesucht. Hierbei fiel die Wahl auf eine Carbons{\"a}ure-Gruppe zur Steigerung der Hydrophilie. Eine von vier untersuchten Methoden erwies sich als zielf{\"u}hrend, sodass das gew{\"u}nschte Molek{\"u}l isoliert werden konnte. Eine erh{\"o}hte Wasserl{\"o}slichkeit wurde allerdings nicht beobachtet. Zur Erforschung von Fettstoffwechselkrankheiten wie der ALZHEIMER-Krankheit werden fluoreszenzmarkierte Lipide ben{\"o}tigt. Um unterschiedliche Bereiche einer Membran zu untersuchen, war das Ziel, den Fluorophor an unterschiedlichen Stellen innerhalb der Fetts{\"a}ure zu lokalisieren. Hierbei sollte die Gesamtkettenl{\"a}nge des DBD-Lipids einer C18-Kette, analog der Stearins{\"a}ure, entsprechen. Durch die stufenweise Einf{\"u}hrung der Reste gelang es, drei DBD-Lipide herzustellen, wobei sich der Fluorophor an unterschiedlichen Positionen innerhalb der Kette befindet. Die photophysikalischen Eigenschaften der Lipide weichen nur marginal von denen der reinen Fluorophore ab. Eine Einlagerung in giant unilamellar vesicles (GUVs) konnte f{\"u}r zwei Derivate beobachtet werden, wobei keine dom{\"a}nenspezifisch war. Ein weiteres Ziel dieser Arbeit war es, die vier Sauerstoffatome im DBD-Grundk{\"o}rper stufenweise durch Schwefelatome zu ersetzen und die Ringgr{\"o}ßen des DBD-Fluorophors zu variieren. F{\"u}r die Ringgr{\"o}ße zeigte der 1,2-S2-DBD mit jeweils zwei F{\"u}nfringen die besten spektroskopischen Eigenschaften. Durch die Synthese von zwei weiteren schwefelhaltigen DBD-Grundk{\"o}rpern (S1- und 1,4-S2-DBD) konnten insgesamt drei neue Farbstoffklassen zug{\"a}nglich gemacht werden. F{\"u}r alle neuen Chromophore wurden elektronenziehende Reste (Aldehyd, Acyl, Ester, Carboxy) eingef{\"u}hrt und die jeweiligen Derivate spektroskopisch untersucht. Mit steigender Anzahl an Schwefel-Atomen im Grundk{\"o}rper zeigt sich eine bathochrome Verschiebung der Emission, wobei die Werte f{\"u}r die Fluoreszenzlebenszeit- und -quantenausbeute abnehmen. Die optimalen spektroskopischen Eigenschaften aus langwelliger Emission, hoher Fluoreszenzlebenszeit und -quantenausbeute zeigt das 1,4-S2-Dialdehyd-Derivat. F{\"u}r die S1- und 1,2-S2-Dialdehyd- Derivate wurden Konzepte entwickelt, um bioreaktive Reste (Alkin, HOSu, Maleimid) einzuf{\"u}hren und die Fluorophore in biologischen Systemen anwenden zu k{\"o}nnen.},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Stahlhut2016,
  author    = {Stahlhut, Frank},
  title     = {Entwicklung neuer triphiler, fluorkohlenstofffreier Blockcopolymere und Untersuchung ihrer Eigenschaften f{\"u}r Multikompartiment-Mizellen},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:517-opus4-96299},
  school      = {Universit{\"a}t Potsdam},
  pages     = {iv, 191},
  year      = {2016},
  abstract  = {Neue Systeme f{\"u}r triphile, fluorkohlenstofffreie Blockcopolymere in Form von Acrylat-basierten thermoresponsiven Blockcopolymeren sowie Acrylat- bzw. Styrol-basierten Terblock-Polyelektrolyten mit unterschiedlich chaotropen Kationen des jeweiligen polyanionischen Blocks wurden entwickelt. Multikompartiment-Mizellen, mizellare Aggregate mit ultrastrukturiertem hydrophobem Mizellkern die biologischen Strukturen wie dem Humanalbumin nachempfunden sind, sollten bei der Selbstorganisation in w{\"a}ssriger Umgebung entstehen. Durch Verwendung apolarer und polarer Kohlenwasserstoff-Dom{\"a}nen anstelle von fluorophilen Fluorkohlenstoff-Dom{\"a}nen sollte erstmals anhand solcher triphilen Systeme nachgewiesen werden, ob diese in der Lage zur selektiven Aufnahme hydrophober Substanzen in unterschiedliche Dom{\"a}nen des Mizellkerns sind. Mit Hilfe von sequentieller RAFT-Polymerisation wurden diese neuen triphilen Systeme hergestellt, die {\"u}ber einen permanent hydrophilen, eine permanent stark hydrophoben und einen dritten Block verf{\"u}gen, der durch externe Einfl{\"u}sse, speziell die Induzierung eines thermischen Coil-to-globule-{\"U}bergangs bzw. die Zugabe von organischen, hydrophoben Gegenionen von einem wasserl{\"o}slichen in einen polar-hydrophoben Block umgewandelt werden kann. Als RAFT-Agens wurde 4-(Trimethylsilyl)benzyl(3-(trimethylsilyl)-propyl)-trithiocarbonat mit zwei unterschiedlichen TMS-Endgruppen verwendet, das kontrollierte Reaktions-bedingungen sowie die molekulare Charakterisierung der komplexen Copolymere erm{\"o}glichte. Die beiden Grundtypen der linearen tern{\"a}ren Blockcopolymere wurden jeweils in zwei 2 Modell-Systeme, die geringf{\"u}gig in ihren chemischen Eigenschaften sowie in dem Blockl{\"a}ngenverh{\"a}ltnis von hydrophilen und hydrophoben Polymersegmenten variierten, realisiert und unterschiedliche Permutation der Bl{\"o}cke aufwiesen. Als ersten Polymertyp wurden amphiphile thermoresponsive Blockcopolymere verwendet. Modell-System 1 bestand aus dem permanent hydrophoben Block Poly(1,3-Bis(butylthio)-prop-2-yl-acrylat), permanent hydrophilen Block Poly(Oligo(ethylenglykol)monomethyletheracrylat) und den thermoresponsiven Block Poly(N,N'-Diethylacrylamid), dessen Homopolymer eine LCST-Phasen{\"u}bergang (LCST, engl.: lower critical solution temperature) bei ca. 36°C aufweist. Das Modell-System 2 bestand aus dem permanent hydrophilen Block Poly(2-(Methylsulfinyl)ethylacrylat), dem permanent hydrophoben Block Poly(2-Ethylhexylacrylat) und wiederum Poly(N,N'-Diethylacrylamid). Im tern{\"a}ren Blockcopolymer erh{\"o}hte sich, je nach Blocksequenz und relativen Blockl{\"a}ngen, der LCST-{\"U}bergang auf 50 - 65°C. Bei der Untersuchung der Selbstorganisation f{\"u}r die Polymer-Systeme dieses Typs wurde die Temperatur variiert, um verschieden mizellare {\"U}berstrukturen in w{\"a}ssriger Umgebung zu erzeugen bzw. oberhalb des LCST-{\"U}bergangs Multikompartiment-Mizellen nachzuweisen. Die Unterschiede in der Hydrophilie bzw. den sterischen Anspr{\"u}che der gew{\"a}hlten hydrophilen Bl{\"o}cke sowie die Variation der jeweiligen Blocksequenzen erm{\"o}glichte dar{\"u}ber hinaus die Bildung verschiedenster Morphologien mizellarer Aggregate. Der zweite Typ basierte auf ein Terblock-Polyelektrolyt-System mit Polyacrylaten bzw. Polystyrolen als Polymerr{\"u}ckgrat. Polymere ionische Fl{\"u}ssigkeiten wurden als Vorlage der Entwicklung zweier Modell-Systeme genommen. Eines der beiden Systeme bestand aus dem permanent hydrophilen Block Poly(Oligo(ethylenglykol)monomethyletheracrylat, dem permanent hydrophoben Block Poly(2-Ethylhexylacrylat) sowie dem Polyanion-Block Poly(3-Sulfopropylacrylat). Die Hydrophobie des Polyanion-Blocks variierte durch Verwendung großer organischer Gegenionen, n{\"a}mlich Tetrabutylammonium, Tetraphenylphosphonium und Tetraphenylstibonium. Analog wurde in einem weiteren System aus dem permanent hydrophilen Block Poly(4-Vinylbenzyltetrakis(ethylenoxy)methylether), dem permanent hydrophoben Block Poly(para-Methylstyrol) und Poly(4-Styrolsulfonat) mit den entsprechenden Gegenionen gebildet. Aufgrund unterschiedlicher Kettensteifigkeit in beiden Modell-Systemen sollte es bei der Selbstorganisation der mizellarer Aggregate zu unterschiedlichen {\"U}berstrukturen kommen. Mittels DSC-Messungen konnte nachgewiesen werden, dass f{\"u}r alle Modell-Systeme die Bl{\"o}cke in Volumen-Phase miteinander inkompatibel waren, was eine Voraussetzung f{\"u}r Multikompartimentierung von mizellaren Aggregaten ist. Die Gr{\"o}ße mizellarer Aggregate sowie der Einfluss externer Einfl{\"u}sse wie der Ver{\"a}nderung der Temperatur bzw. der Hydrophobie und Gr{\"o}ße von Gegenionen auf den hydrodynamischen Durchmesser mittels DLS-Untersuchungen wurden f{\"u}r alle Modell-Systeme untersucht. Die Ergebnisse zu den thermoresponsiven tern{\"a}ren Blockcopolymeren belegten , dass sich oberhalb der Phasen{\"u}bergangstemperatur des thermoresponsiven Blocks die Struktur der mizellaren Aggregate {\"a}nderte, indem der p(DEAm)-Block scheinbar kollabierte und so zusammen mit den permanent hydrophoben Block den jeweiligen Mizellkern bildete. Nach gewisser Equilibrierungszeit konnten bei Raumtemperatur dir urspr{\"u}nglichen mizellaren Strukturen regeneriert werden. Hingegen konnte f{\"u}r die Terblock-Polyelektrolyt-Systeme bei Verwendung der unterschiedlich hydrophoben Gegenionen kein signifikanter Unterschied in der Gr{\"o}ße der mizellaren Aggregate beobachtet werden. Zur Abbildung der mizellaren Aggregate mittels kryogene Transmissionselektronenmikroskopie (cryo-TEM) der mizellaren Aggregate war mit Poly(1,3-Bis(butylthio)-prop-2-yl-acrylat) ein Modell-System so konzipiert, dass ein erh{\"o}hter Elektronendichtekontrast durch Schwefel-Atome die Visualisierung ultrastrukturierter hydrophober Mizellkerne erm{\"o}glichte. Dieser Effekt sollte in den Terblock-Polyelektrolyt-Systemen auch durch die Gegenionen Tetraphenylphosphonium und Tetraphenylstibonium nachgestellt werden. W{\"a}hrend bei den thermoresponsiven Systemen auch oberhalb des Phasen{\"u}bergangs kein Hinweis auf Ultrastrukturierung beobachtet wurde, waren f{\"u}r die Polyelektrolyt-Systeme, insbesondere im Fall von Tetraphenylstibonium als Gegenion {\"U}berstrukturen zu erkennen. Der Nachweis der Bildung von Multikompartiment-Mizellen war f{\"u}r beide Polymertypen mit dieser abbildenden Methode nicht m{\"o}glich. Die Unterschiede in der Elektronendichte einzelner Bl{\"o}cke m{\"u}sste m{\"o}glicherweise weiter erh{\"o}ht werden um Aussagen diesbez{\"u}glich zu treffen. Die Untersuchung von ortsspezifischen Solubilisierungsexperimenten mit solvatochromen Fluoreszenzfarbstoffen mittels „steady-state"-Fluoreszenzspektroskopie durch Vergleich der Solubilisierungsorte der Terblockcopolymere bzw. -Polyelektrolyte mit den jeweiligen Solubilisierungsorten von Homopolymer- und Diblock-Vorstufen sollten den qualitativen Nachweis der Multikompartimentierung erbringen. Aufgrund der geringen Mengen an Farbstoff, die f{\"u}r die Solubilisierungsexperimente eingesetzt wurden zeigten DLS-Untersuchungen keine st{\"o}renden Effekte der Sonden auf die Gr{\"o}ße der mizellaren Aggregate. Jedoch erschwerten Quench-Effekte im Falle der Polyelektrolyt Modell-Systeme eine klare Interpretation der Daten. Im Falle der Modell-Systeme der thermoresponsiven Blockcopolymere waren dagegen deutliche solvatochrome Effekte zwischen der Solubilisierung in den mizellaren Aggregaten unterhalb und oberhalb des Phasen{\"u}bergangs zu erkennen. Dies k{\"o}nnte ein Hinweis auf Multikompartimentierung oberhalb des LCST-{\"U}bergangs sein. Ohne die Informationen einer Strukturanalyse wie z.B. der R{\"o}ntgen- oder Neutronenkleinwinkelstreuung (SAXS oder SANS), kann nicht abschließend gekl{\"a}rt werden, ob die Solubilisierung in mizellaren hydrophoben Dom{\"a}nen des kollabierten Poly(N,N'-Diethylacrylamid) erfolgt oder in einer Mischform von mizellaren Aggregaten mit gemittelter Polarit{\"a}t.},
  language  = {de}
}