@article{DraffehnKumke2016,
  author    = {Draffehn, Soeren and Kumke, Michael Uwe},
  title     = {Monitoring the Collapse of pH-Sensitive Liposomal Nanocarriers and Environmental pH Simultaneously: A Fluorescence-Based Approach},
  series = {Molecular pharmaceutics},
  volume    = {13},
  journal   = {Molecular pharmaceutics},
  publisher = {American Chemical Society},
  address   = {Washington},
  issn      = {1543-8384},
  doi       = {10.1021/acs.molpharmaceut.5b00064},
  pages     = {1608 -- 1617},
  year      = {2016},
  abstract  = {Nowadays, the encapsulation of therapeutic compounds in so-called carrier systems is a very smart method to achieve protection as well as an improvement of their temporal and spatial distribution. After the successful transport to the point of care, the delivery has to be released under controlled conditions. To monitor the triggered release from the carrier, we investigated different fluorescent probes regarding their response to the pH-induced collapse of pH-sensitive liposomes (pHSLip), which occurs when the environmental pH falls below a critical value. Depending on the probe, the fluorescence decay time as well as fluorescence anisotropy can be used equally as key parameters for monitoring the collapse. Especially the application of a fluorescein labeled fatty acid (fPA) enabled the monitoring of the pHSLips collapse and the pH of its microenvironment simultaneously without interference. Varying the pH in the range of 3 < pH < 9, anisotropy data revealed the critical pH value at which the collapse of the pHSLips occurs. Complementary methods, e.g., fluorescence correlation spectroscopy and dynamic light scattering, supported the analysis based on the decay time and anisotropy. Additional experiments with varying incubation times yielded information on the kinetics of the liposomal collapse.},
  language  = {en}
}
@article{GhoshCherstvyMetzler2014,
  author    = {Ghosh, Surya K. and Cherstvy, Andrey G. and Metzler, Ralf},
  title     = {Non-universal tracer diffusion in crowded media of non-inert obstacles},
  series = {Physical Chemistry Chemical Physics},
  volume    = {3},
  journal   = {Physical Chemistry Chemical Physics},
  number    = {17},
  editor    = {Metzler, Ralf},
  publisher = {The Royal Society of Chemistry},
  address   = {Cambridge},
  issn      = {1463-9076},
  pages     = {1847 -- 1858},
  year      = {2014},
  abstract  = {We study the diffusion of a tracer particle, which moves in continuum space between a lattice of excluded volume, immobile non-inert obstacles. In particular, we analyse how the strength of the tracer-obstacle interactions and the volume occupancy of the crowders alter the diffusive motion of the tracer. From the details of partitioning of the tracer diffusion modes between trapping states when bound to obstacles and bulk diffusion, we examine the degree of localisation of the tracer in the lattice of crowders. We study the properties of the tracer diffusion in terms of the ensemble and time averaged mean squared displacements, the trapping time distributions, the amplitude variation of the time averaged mean squared displacements, and the non-Gaussianity parameter of the diffusing tracer. We conclude that tracer-obstacle adsorption and binding triggers a transient anomalous diffusion. From a very narrow spread of recorded individual time averaged trajectories we exclude continuous type random walk processes as the underlying physical model of the tracer diffusion in our system. For moderate tracer-crowder attraction the motion is found to be fully ergodic, while at stronger attraction strength a transient disparity between ensemble and time averaged mean squared displacements occurs. We also put our results into perspective with findings from experimental single-particle tracking and simulations of the diffusion of tagged tracers in dense crowded suspensions. Our results have implications for the diffusion, transport, and spreading of chemical components in highly crowded environments inside living cells and other structured liquids.},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Luschtinetz2010,
  author    = {Luschtinetz, Franziska},
  title     = {Cyaninfarbstoffe als Fluoreszenzsonden in biomimetischen und biologischen Systemen : Fluoreszenz-Korrelations-Spektroskopie und Fluoreszenzanisotropie-Untersuchungen},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:517-opus-48478},
  school      = {Universit{\"a}t Potsdam},
  year      = {2010},
  abstract  = {Um Prozesse in biologischen Systemen auf molekularer Ebene zu untersuchen, haben sich vor allem fluoreszenzspektroskopische Methoden bew{\"a}hrt. Die M{\"o}glichkeit, einzelne Molek{\"u}le zu beobachten, hat zu einem deutlichen Fortschritt im Verst{\"a}ndnis von elementaren biochemischen Prozessen gef{\"u}hrt. Zu einer der bekanntesten Methoden der Einzelmolek{\"u}lspektroskopie z{\"a}hlt die Fluoreszenz-Korrelations-Spektroskopie (FCS), mit deren Hilfe intramolekulare und diffusionsgesteuerte Prozesse in einem Zeitbereich von µs bis ms untersucht werden k{\"o}nnen. Durch die Verwendung von sog. Fluoreszenzsonden k{\"o}nnen Informationen {\"u}ber deren molekulare Mikroumgebung erhalten werden. Insbesondere f{\"u}r die konfokale Mikroskopie und die Einzelmolek{\"u}lspektroskopie werden Fluoreszenzfarbstoffe mit einer hohen Photostabilit{\"a}t und hohen Fluoreszenzquantenausbeute ben{\"o}tigt. Aufgrund ihrer hohen Fluoreszenzquantenausbeute und der M{\"o}glichkeit, maßgeschneiderte" Farbstoffe in einem breiten Spektralbereich f{\"u}r die Absorption und Fluoreszenz zu entwickeln, sind Cyaninfarbstoffe von besonderem Interesse f{\"u}r bioanalytische Anwendungen. Als Fluoreszenzmarker finden diese Farbstoffe insbesondere in der klinischen Diagnostik und den Lebenswissenschaften Verwendung. Die in dieser Arbeit verwendeten Farbstoffe DY-635 und DY-647 sind zwei typische Vertreter dieser Farbstoffklasse. Durch Modifizierung k{\"o}nnen die Farbstoffe kovalent an biologisch relevante Molek{\"u}le gebunden werden. Aufgrund ihres Absorptionsmaximums oberhalb von 630nm werden sie insbesondere in der Bioanalytik eingesetzt. In der vorliegenden Arbeit wurden die spektroskopischen Eigenschaften der Cyaninfarbstoffe DY-635 und DY-647 in biomimetischen und biologischen Modellsystemen untersucht. Zur Charakterisierung wurden dabei neben der Absorptionsspektroskopie insbesondere fluoreszenzspektroskopische Methoden verwendet. Dazu z{\"a}hlen die zeitkorrelierte Einzelphotonenz{\"a}hlung zur Ermittlung des Fluoreszenzabklingverhaltens, Fluoreszenz-Korrelations-Spektroskopie (FCS) zur Beobachtung von Diffusions- und photophysikalischen Desaktivierungsprozessen und die zeitaufgel{\"o}ste Fluoreszenzanisotropie zur Untersuchung der Rotationsdynamik und Beweglichkeit der Farbstoffe im jeweiligen Modellsystem. Das Biotin-Streptavidin-System wurde als Modellsystem f{\"u}r die Untersuchung von Protein-Ligand-Wechselwirkungen verwendet, da der Bindungsmechanismus weitgehend aufgekl{\"a}rt ist. Nach Bindung der Farbstoffe an Streptavidin wurde eine erhebliche Ver{\"a}nderung in den Absorptions- und Fluoreszenzeigenschaften beobachtet. Es wird angenommen, dass diese spektralen Ver{\"a}nderungen durch Wechselwirkung von benachbarten, an ein Streptavidintetramer gebundenen Farbstoffmolek{\"u}len und Bildung von H-Dimeren verursacht wird. F{\"u}r das System Biotin-Streptavidin ist bekannt, dass w{\"a}hrend der Bindung des Liganden (Biotin) an das Protein eine Konformations{\"a}nderung auftritt. Anhand von zeitaufgel{\"o}sten Fluoreszenzanisotropieuntersuchungen konnte in dieser Arbeit gezeigt werden, dass diese strukturellen Ver{\"a}nderungen zu einer starken Einschr{\"a}nkung der Beweglichkeit des Farbstoffes DY-635B f{\"u}hren. Liegt eine Mischung von ungebundenem und Streptavidin-gebundenem Farbstoff vor, k{\"o}nnen die Anisotropieabklingkurven nicht nach einem exponentiellen Verlauf angepasst werden. Es konnte im Rahmen dieser Arbeit gezeigt werden, dass in diesem Fall die Auswertung mit Hilfe des Assoziativen Anisotropiemodells m{\"o}glich ist, welches eine Unterscheidung der Beitr{\"a}ge aus den zwei verschiedenen Mikroumgebungen erm{\"o}glicht. Als zweites Modellsystem dieser Arbeit wurden Mizellen des nichtionischen Tensids Tween-20 eingesetzt. Mizellen bilden eines der einfachsten Systeme, um die Mikroumgebung einer biologischen Membran nachzuahmen. Sind die Farbstoffe in den Mizellen eingelagert, so kommt es zu keiner Ver{\"a}nderung der Mizellgr{\"o}ße. Die ermittelten Werte des Diffusionskoeffizienten der mizellar eingelagerten Farbstoffe spiegeln demzufolge die Translationsbewegung der Tween-20-Mizellen wider. Die Beweglichkeit der Farbstoffe innerhalb der Tween-20-Mizellen wurde durch zeitaufgel{\"o}ste Fluoreszenzanisotropiemessungen untersucht. Neben der „Wackelbewegung", entsprechend dem wobble-in-a-cone-Modell, wird zus{\"a}tzlich noch die laterale Diffusion der Farbstoffe entlang der Mizelloberfl{\"a}che beschrieben.},
  language  = {de}
}