@phdthesis{Heinke2017,
  author    = {Heinke, David},
  title     = {Entwicklung biokompatibler superparamagnetischer Nanopartikel f{\"u}r den Einsatz als in vivo-Diagnostikum insbesondere im Magnetic Particle Imaging},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:517-opus4-406196},
  school      = {Universit{\"a}t Potsdam},
  pages     = {142},
  year      = {2017},
  abstract  = {Magnetische Eisenoxidnanopartikel werden bereits seit geraumer Zeit erfolgreich als MRT-Kontrastmittel in der klinischen Bildgebung eingesetzt. Durch Optimierung der magnetischen Eigenschaften der Nanopartikel kann die Aussagekraft von MR-Aufnahmen verbessert und somit der diagnostische Wert einer MR-Anwendung weiter erh{\"o}ht werden. Neben der Verbesserung bestehender Verfahren wird die bildgebende Diagnostik ebenso durch die Entwicklung neuer Verfahren, wie dem Magnetic Particle Imaging, vorangetrieben. Da hierbei das Messsignal von den magnetischen Nanopartikeln selbst erzeugt wird, birgt das MPI einen enormen Vorteil hinsichtlich der Sensitivit{\"a}t bei gleichzeitig hoher zeitlicher und r{\"a}umlicher Aufl{\"o}sung. Da es aktuell jedoch keinen kommerziell vertriebenen in vivo-tauglichen MPI-Tracer gibt, besteht ein dringender Bedarf an geeigneten innovativen Tracermaterialien. Daraus resultierte die Motivation dieser Arbeit biokompatible und superparamagnetische Eisenoxidnanopartikel f{\"u}r den Einsatz als in vivo-Diagnostikum insbesondere im Magnetic Particle Imaging zu entwickeln. Auch wenn der Fokus auf der Tracerentwicklung f{\"u}r das MPI lag, wurde ebenso die MR-Performance bewertet, da geeignete Partikel somit alternativ oder zus{\"a}tzlich als MR-Kontrastmittel mit verbesserten Kontrasteigenschaften eingesetzt werden k{\"o}nnten. Die Synthese der Eisenoxidnanopartikel erfolgte {\"u}ber die partielle Oxidation von gef{\"a}lltem Eisen(II)-hydroxid und Green Rust sowie eine diffusionskontrollierte Kopr{\"a}zipitation in einem Hydrogel. Mit der partiellen Oxidation von Eisen(II)-hydroxid und Green Rust konnten erfolgreich biokompatible und {\"u}ber lange Zeit stabile Eisenoxidnanopartikel synthetisiert werden. Zudem wurden geeignete Methoden zur Formulierung und Sterilisierung etabliert, wodurch zahlreiche Voraussetzungen f{\"u}r eine Anwendung als in vivo-Diagnostikum geschaffen wurden. Weiterhin ist auf Grundlage der MPS-Performance eine hervorragende Eignung dieser Partikel als MPI-Tracer zu erwarten, wodurch die Weiterentwicklung der MPI-Technologie maßgeblich vorangetrieben werden k{\"o}nnte. Die Bestimmung der NMR-Relaxivit{\"a}ten sowie ein initialer in vivo-Versuch zeigten zudem das große Potential der formulierten Nanopartikelsuspensionen als MRT-Kontrastmittel. Die Modifizierung der Partikeloberfl{\"a}che erm{\"o}glicht ferner die Herstellung zielgerichteter Nanopartikel sowie die Markierung von Zellen, wodurch das m{\"o}gliche Anwendungsspektrum maßgeblich erweitert wurde. Im zweiten Teil wurden Partikel durch eine diffusionskontrollierte Kopr{\"a}zipitation im Hydrogel, wobei es sich um eine bioinspirierte Modifikation der klassischen Kopr{\"a}zipitation handelt, synthetisiert, wodurch Partikel mit einer durchschnittlichen Kristallitgr{\"o}ße von 24 nm generiert werden konnten. Die Bestimmung der MPS- und MR-Performance elektrostatisch stabilisierter Partikel ergab vielversprechende Resultate. In Vorbereitung auf die Entwicklung eines in vivo-Diagnostikums wurden die Partikel anschließend erfolgreich sterisch stabilisiert, wodurch der kolloidale Zustand in MilliQ-Wasser {\"u}ber lange Zeit aufrechterhalten werden konnte. Durch Zentrifugation konnten die Partikel zudem erfolgreich in verschiedene Gr{\"o}ßenfraktionen aufgetrennt werden. Dies erm{\"o}glichte die Bestimmung der idealen Aggregatgr{\"o}ße dieses Partikelsystems in Bezug auf die MPS-Performance.},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Heinke2018,
  author    = {Heinke, David},
  title     = {Biokompatible superparamagnetische Nanopartikel},
  publisher = {Infinite Science Publishing},
  address   = {L{\"u}beck},
  isbn      = {978-3-945954-45-4},
  pages     = {142},
  year      = {2018},
  abstract  = {Magnetische Eisenoxidnanopartikel werden bereits seit geraumer Zeit erfolgreich als MRT-Kontrastmittel in der klinischen Bildgebung eingesetzt. Durch Optimierung der magnetischen Eigenschaften der Nanopartikel kann die Aussagekraft von MR-Aufnahmen verbessert und somit der diagnostische Wert einer MR-Anwendung weiter erh{\"o}ht werden. Neben der Verbesserung bestehender Verfahren wird die bildgebende Diagnostik ebenso durch die Entwicklung neuer Verfahren, wie dem Magnetic Particle Imaging, vorangetrieben. Da hierbei das Messsignal von den magnetischen Nanopartikeln selbst erzeugt wird, birgt das MPI einen enormen Vorteil hinsichtlich der Sensitivit{\"a}t bei gleichzeitig hoher zeitlicher und r{\"a}umlicher Aufl{\"o}sung. Da es aktuell jedoch keinen kommerziell vertriebenen in vivo-tauglichen MPI-Tracer gibt, besteht ein dringender Bedarf an geeigneten innovativen Tracermaterialien. Daraus resultierte die Motivation dieser Arbeit biokompatible und superparamagnetische Eisenoxidnanopartikel f{\"u}r den Einsatz als in vivo-Diagnostikum insbesondere im Magnetic Particle Imaging zu entwickeln. Auch wenn der Fokus auf der Tracerentwicklung f{\"u}r das MPI lag, wurde ebenso die MR-Performance bewertet, da geeignete Partikel somit alternativ oder zus{\"a}tzlich als MR-Kontrastmittel mit verbesserten Kontrasteigenschaften eingesetzt werden k{\"o}nnten. Die Synthese der Eisenoxidnanopartikel erfolgte {\"u}ber die partielle Oxidation von gef{\"a}lltem Eisen(II)-hydroxid und Green Rust sowie eine diffusionskontrollierte Kopr{\"a}zipitation in einem Hydrogel. Mit der partiellen Oxidation von Eisen(II)-hydroxid und Green Rust konnten erfolgreich biokompatible und {\"u}ber lange Zeit stabile Eisenoxidnanopartikel synthetisiert werden. Zudem wurden geeignete Methoden zur Formulierung und Sterilisierung etabliert, wodurch zahlreiche Voraussetzungen f{\"u}r eine Anwendung als in vivo-Diagnostikum geschaffen wurden. Weiterhin ist auf Grundlage der MPS-Performance eine hervorragende Eignung dieser Partikel als MPI-Tracer zu erwarten, wodurch die Weiterentwicklung der MPI-Technologie maßgeblich vorangetrieben werden k{\"o}nnte. Die Bestimmung der NMR-Relaxivit{\"a}ten sowie ein initialer in vivo-Versuch zeigten zudem das große Potential der formulierten Nanopartikelsuspensionen als MRT-Kontrastmittel. Die Modifizierung der Partikeloberfl{\"a}che erm{\"o}glicht ferner die Herstellung zielgerichteter Nanopartikel sowie die Markierung von Zellen, wodurch das m{\"o}gliche Anwendungsspektrum maßgeblich erweitert wurde. Im zweiten Teil wurden Partikel durch eine diffusionskontrollierte Kopr{\"a}zipitation im Hydrogel, wobei es sich um eine bioinspirierte Modifikation der klassischen Kopr{\"a}zipitation handelt, synthetisiert, wodurch Partikel mit einer durchschnittlichen Kristallitgr{\"o}ße von 24 nm generiert werden konnten. Die Bestimmung der MPS- und MR-Performance elektrostatisch stabilisierter Partikel ergab vielversprechende Resultate. In Vorbereitung auf die Entwicklung eines in vivo-Diagnostikums wurden die Partikel anschließend erfolgreich sterisch stabilisiert, wodurch der kolloidale Zustand in MilliQ-Wasser {\"u}ber lange Zeit aufrechterhalten werden konnte. Durch Zentrifugation konnten die Partikel zudem erfolgreich in verschiedene Gr{\"o}ßenfraktionen aufgetrennt werden. Dies erm{\"o}glichte die Bestimmung der idealen Aggregatgr{\"o}ße dieses Partikelsystems in Bezug auf die MPS-Performance.},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Grunert2018,
  author    = {Grunert, Bianca},
  title     = {Entwicklung von Markierungsreagenzien f{\"u}r die bildgebende Diagnostik},
  doi       = {10.25932/publishup-42283},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:517-opus4-422830},
  school      = {Universit{\"a}t Potsdam},
  pages     = {155},
  year      = {2018},
  abstract  = {Die intrazellul{\"a}re Markierung mit geeigneten Reagenzien erm{\"o}glicht ihre bildgebende Darstellung in lebenden Organismen. Dieses Verfahren (auch „Zell-Tracking" genannt) wird in der Grundlagenforschung zur Entwicklung zellul{\"a}rer Therapien, f{\"u}r die Erforschung pathologischer Prozesse, wie der Metastasierung, sowie f{\"u}r Therapiekontrollen eingesetzt. Besondere Bedeutung haben in den letzten Jahren zellul{\"a}re Therapien mit Stammzellen erlangt, da sie großes Potential bei der Regeneration von Geweben bei Krankheiten wie Morbus Parkinson oder Typ-1-Diabetes versprechen. F{\"u}r die Entwicklung einer zellul{\"a}ren Therapie sind Informationen {\"u}ber den Verbleib der applizierten Zellen in vivo (Homing-Potential), {\"u}ber ihre Zellphysiologie sowie {\"u}ber die Entstehung m{\"o}glicher Entz{\"u}ndungen notwendig. Das Ziel der vorliegenden Arbeit war daher die Synthese von Markierungsreagenzien, die nicht nur eine effiziente Zellmarkierung erm{\"o}glichen, sondern einen synergistischen Effekt hinsichtlich des modalit{\"a}ts{\"u}bergreifenden Einsatzes in den bildgebenden Verfahren MRT und Laser-Ablation(LA)-ICP-MS erlauben. Die MRT-Bildgebung erm{\"o}glicht die nicht invasive Nachverfolgung markierter Zellen in vivo und die LA-ICP-MS die anschließende ex vivo Analytik zur Darstellung der Elementverteilung (Bioimaging) in einer Biopsieprobe oder in einem Gewebeschnitt. F{\"u}r diese Zwecke wurden zwei verschiedene Markierungsreagenzien mit dem kontrastgebenden Element Gadolinium synthetisiert. Gadolinium eignet sich aufgrund seines hohen magnetischen Moments hervorragend f{\"u}r die MRT-Bildgebung und da es in Biomolek{\"u}len nicht nat{\"u}rlich vorkommt, konnten die Reagenzien gleichermaßen f{\"u}r die Zellmarkierung und das Bioimaging mit der LA-ICP-MS untersucht werden. F{\"u}r die Synthese eines makromolekularen Reagenzes wurde das kommerziell verf{\"u}gbare Dendrimer G5-PAMAM {\"u}ber bifunktionelle Linker mit dem Chelator DOTA funktionalisiert, um anschließend Gadolinium zu komplexieren. Ein zweites, nanopartikul{\"a}res Reagenz wurde {\"u}ber eine Solvothermal-Synthese erhalten, bei der Ln:GdVO4-Nanokristalle mit einer funktionellen Polyacryls{\"a}ure(PAA)-H{\"u}lle dargestellt wurden. Die Dotierung der Ln:GdVO4-PAA Nanokristalle mit verschiedenen Lanthanoiden (Ln=Eu, Tb) zeigte ihre prinzipielle Multiplexf{\"a}higkeit in der LA-ICP-MS. Beide Markierungsreagenzien zeichneten sich durch gute Biovertr{\"a}glichkeiten und r1-Relaxivit{\"a}ten aus, was zudem ihr Potential f{\"u}r Anwendungen als pr{\"a}klinische „blood-pool" MRT-Kontrastmittel belegte. Die Untersuchung der Zellmarkierung erfolgte anhand einer Tumorzelllinie und einer Stammzelllinie, wobei beide Zellarten erfolgreich intrazellul{\"a}r mit beiden Reagenzien markiert wurden. Nach der Zellmarkierung veranschaulichte die in vitro MRT-Bildgebung von Zell-Phantomen eine deutlichere Kontrastverst{\"a}rkung der Zellen nach der Markierung mit den Nanokristallen im Vergleich zum kommerziellen Kontrastmittel Magnevist®. Die hohe Effizienz der Zellmarkierung mit den Nanokristallen und die damit verbundenen hohen Signalintensit{\"a}ten in einer einzelnen Zelle erlaubten beim Bioimaging mit der LA-ICP-MS, Messungen bis zu einer Aufl{\"o}sung von 4 µm Laser Spot Size. Nach der Zellmarkierung mit den DOTA(Gd3+)-funktionalisierten G5-PAMAM Dendrimeren waren hingegen Aufnahmen mit der LA-ICP-MS nur bis zu einer Aufl{\"o}sung von 12 µm Laser Spot Size m{\"o}glich. Insgesamt waren die Ln:GdVO4-PAA Nanokristalle mit gr{\"o}ßerer Ausbeute und kosteng{\"u}nstiger herstellbar als die DOTA(Gd3+)-funktionalisierten G5-PAMAM Dendrimere und zeigten zudem eine effizientere Zellmarkierung. Die Ln:GdVO4-PAA Nanokristalle erscheinen somit f{\"u}r das Zell-Tracking als besonders vielversprechend. Darauf aufbauend wurden die Nanokristalle zur Etablierung der Antik{\"o}rper-Konjugation ausgew{\"a}hlt, was sie f{\"u}r die molekulare in vivo Bildgebung sowie f{\"u}r die Immuno-Bildgebung von Gewebeschnitten oder Biopsie-Proben mit der LA-ICP-MS anwendbar macht.},
  language  = {de}
}