@phdthesis{Rose2003,
  author    = {Rose, Andreas},
  title     = {Analysis of phenolic compounds by dint of GDH-biosensors and immunoassays},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:517-0001048},
  school      = {Universit{\"a}t Potsdam},
  year      = {2003},
  abstract  = {In den letzten Jahren gerieten phenolische Substanzen, wie z.B. Chlor-, Nitrophenol oder Alkylphenolethoxylate aufgrund ihrer Toxizit{\"a}t sowie ihres kanzerogenen und endokrinen Potentials in das Interesse der {\"O}ffentlichkeit. Diese Substanzen gelangen in großen Mengen, z.B. aus industriellen Prozessen (Papier-, Kunststoff-, oder Lederindustrie) oder als Abbauprodukte von Pflanzenschutzmitteln in die Umwelt. Ziel dieser Arbeit war es, einfache biochemische Bestimmungsmethoden f{\"u}r verschiedene phenolische Umweltschadstoffe auf Basis biochemischer Erkennungselemente zu entwickeln. Diese sollten als Screeningmethoden in der Vor-Ort-Analytik einsetzbar sein. Die Anwendung sollte kosteng{\"u}nstig und einfach durchzuf{\"u}hren sein, so dass die Messung kein hochwissenschaftliches Personal erfordert. Daher stand im Hintergrund der Arbeit die Integration der Analysenmethode in ein kompaktes Handger{\"a}t. Zu diesem Zweck wurde ein Biosensor entwickelt der zur direkten Messung und in Kombination mit einem Immunoassay einsetzbar ist: 1.) Elektrochemischer Biosensor Ein elektrochemischer Biosensor stellt die Verbindung zwischen einer Elektrode und der biologischen Komponente dar. Als Messprinzip wurde die Amperometrie gew{\"a}hlt. Hierbei wird die Pr{\"a}senz des nachzuweisenden Stoffes durch die angelegte Spannung am Sensor visualisiert, da beim Vorhandensein ein Stromfluss gemessen wird. Um die Signalintensit{\"a}t zu erh{\"o}hen k{\"o}nnen Enzyme als Katalysatoren genutzt werden, die in der Lage sind die R{\"u}ckreaktion der Elektrodenreaktion zu realisieren. In diesem Fall wurde Glucose-Dehydrogenase (GDH) verwendet, die oxidierte phenolische Verbindungen reduzieren kann. Zusammen mit der Oxidation an der Sensoroberfl{\"a}che bildet sich ein Verst{\"a}rkungszyklus aus, der das urspr{\"u}ngliche Signal vielfach erh{\"o}ht. Wir waren in der Lage, GDH durch Einbetten in ein Polymerennetzwerk auf der Oberfl{\"a}che einer gedruckten Platin-Dickschicht-Elektrode zu immobilisieren. Als Resultat erhielten wir einen sehr empfindlichen und {\"a}ußerst stabilen Biosensor. Seine schnelle Ansprechzeit erm{\"o}glicht den Einsatz in automatisierten Fließsystemen zur Messung großer Probenzahlen. Der Einsatz in einem manuell betriebenen Handger{\"a}t konnte ebenfalls realisiert werden und brachte nur geringe Beeintr{\"a}chtigungen in bezug auf die Empfindlichkeit der Messung. Die erfolgreiche Implementierung des Biosensors in das Handger{\"a}t wurde in Rahmen eines internationalen Workshops in Barcelona, anhand der {\"U}berpr{\"u}fung der Reinigungsleistung von Kl{\"a}rwerken, gezeigt. 2.) Kombination mit Immunoassays Der Einsatzbereich der GDH-Biosensoren l{\"a}sst sich durch die Kombination mit anderen Techniken erweitern, wobei der Sensor zur Visualisierung der Nachweisreaktion dient. In diesem Fall kann der Sensor zur Bestimmung der Enzymaktivit{\"a}t von ß?Galactosidase (ßGal) verwendet werden. Der Nachweis geringster Enzymmengen wurde realisiert. Die ßGal wird zur Markierung eines Analytanalogen in Immunoassays verwendet, um die Bindung von Antik{\"o}rper und Analytmolek{\"u}l sichtbar zu machen. Im Immunoassay bildet sich ein Gleichgewicht zwischen Antik{\"o}rper, unmarkiertem Analyt und markiertem Analytanalog (Tracer) aus. {\"U}ber die Bestimmung der Enzymaktivit{\"a}t kann man die Analytkonzentration in der Probe errechnen. Wir haben unseren GDH-Biosensor erfolgreich mit zwei Techniken kombiniert. Zum Einen mit einem Assay zur Bestimmung von Nitrophenol, der in einem automatisiertem Fließsystem realisiert wurde. Hier wird die Mischung aus Antik{\"o}rpern, Analyt und Tracer {\"u}ber eine S{\"a}ule gegeben und gesp{\"u}lt. Die gebundenen Bestandteile werden durch den GDH-Biosensor quantifiziert. Zum Anderen wurde ein Kapillarimmunoassay entwickelt, der in das Handger{\"a}t integriert werden kann. Dabei wird der Antik{\"o}rper direkt an der Kapillare fixiert. Die Probe wird mit Tracer vermischt und in die Kapillare gegeben. Dort bildet sich das Gleichgewicht aus und weitere Probenbestandteile werden im Sp{\"u}lschritt eliminiert. Die Analytkonzentration wird durch die Bestimmung des gebunden Tracers (Aktivit{\"a}t der ßGal) mit Hilfe des GDH-Biosensors realisiert.},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Lemke2004,
  author    = {Lemke, Britt},
  title     = {Identification of Epo-independent red cell progenitors : the E-cad+ progenitors},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:517-0001432},
  school      = {Universit{\"a}t Potsdam},
  year      = {2004},
  abstract  = {Erythrozyten z{\"a}hlen zu den am h{\"a}ufigsten vorkommenden terminal differenzierten Zelltypen des menschlichen K{\"o}rpers. Durchschnittlich werden t{\"a}glich ca. 2 x 1011 von ihnen im K{\"o}rper eines erwachsenen Menschen produziert. Die reifen Erythrozyten entstehen aus multipotenten h{\"a}matopoetischen Stammzellen, die {\"u}ber Stadien von erythroiden Vorl{\"a}uferzellen, erst den sogenannten burst forming units-erythroid (BFU-E) und sp{\"a}ter den colony forming units-erythroid (CFU-E), zu kernlosen h{\"a}moglobinisierten Zellen differenzieren. F{\"u}r die Untersuchung der molekularen Mechanismen der humanen Erythropoese ist die effektive in vitro Amplifizierung einer weitgehend homogenen Population der Vorl{\"a}uferzellen der einzelnen Entwicklungsstadien notwendig. Den Wachstumsfaktoren stem cell factor (SCF) und Erythropoietin (Epo) f{\"a}llt dabei eine entscheidende Rolle zu. Unter ihrem synergistischen Einfluß lassen sich Epo-abh{\"a}ngige Zellpopulationen, die sich aus BFU-E und CFU-E Typ Zellen zusammensetzen, ausreichend amplifizieren (Panzenb{\"o}ck et al., 1998). Freyssinier et al., 1999 beschrieb erstmals die Isolierung einer Epo-unabh{\"a}ngigen Population von Vorl{\"a}uferzellen (CD36+ Vorl{\"a}uferzellen), die ebenfalls erythroide Eigenschaften aufweisen. Ziel dieser Arbeit war die Isolierung und Charakterisierung von Epo-unabh{\"a}ngigen Vorl{\"a}uferzellen, die eine fr{\"u}he erythroide und m{\"o}glichst homogene Vorl{\"a}uferzellpopulation darstellen und m{\"o}glicherweise ein h{\"o}heres Proliferationspotential aufweisen. F{\"u}r die Identifizierung der Epo-unabh{\"a}ngigen Vorl{\"a}uferzellen, wurden CD34+ Zellen aus Nabelschnurblut aufgereinigt und unter serumfreien Kulturbedingungen und unter Zusatz der Wachstumsfaktoren SCF, Interleukin 3 (IL-3) und eines Fusionsproteins aus IL-6 und l{\"o}slichem IL-6 Rezeptor (hyper-IL-6) {\"u}ber einen Zeitraum von 8 Tagen kultiviert. Anschließend wurde eine Population von E-cadherin positiven (E-cad+) Zellen {\"u}ber immunomagnetische Selektion isoliert. Diese neu gewonnenen Epo-unabh{\"a}ngigen E-cad+ Vorl{\"a}uferzellen wurden hinsichtlich ihres proliferativen Potentials und ihrer Differenzierungseigenschaften mit SCF/Epo-Vorl{\"a}uferzellen und CD36+ Vorl{\"a}uferzellen verglichen. Von allen drei Zelltypen wurden des weiteren detailierte molekulargenetische Analysen mittels DNA microarray Technologie durchgef{\"u}hrt und die resultierenden Genexpressionsmuster miteinander verglichen. Die Ergebnisse zeigen, dass die E-cad+ Vorl{\"a}uferzellen eine fr{\"u}he, weitgehend homogene Epo-unabh{\"a}ngige Population vom BFU-E Typ darstellen und durch entsprechende {\"A}nderungen der Kulturbedingungen zu einer in vitro Differenzierung angeregt werden k{\"o}nnen. Die E-cad+ Vorl{\"a}uferzellen sind hinsichtlich ihres proliferativen Potentials, ihrer Reaktion auf verschiedene Wachstumsfaktoren, der Expression spezifischer Oberfl{\"a}chenmolek{\"u}le und ihrer Genexpressionsmuster mit SCF/Epo-Vorl{\"a}uferzellen und CD36+ Vorl{\"a}uferzellen vergleichbar. Aufgrund der Identifizierung unterschiedlich exprimierter Gene zwischen den Epo-unabh{\"a}ngigen E-cad+ und den Epo-abh{\"a}ngigen SCF/Epo Vorl{\"a}uferzellen konnten Kanditatengene wie Galectin-3, Cyclin D1, der Anti-M{\"u}llerian Hormonrezeptor, Prostata-Differenzierungsfaktor und insulin-like growth factor binding protein 4 identifiziert werden, die als potentielle Regulatoren der Erythropoese in Betracht kommen k{\"o}nnten. Es konnte weiterhin gezeigt werden, dass CD36+ Vorl{\"a}uferzellen, die aus der selben Zellpopulation wie die E-cad+ Vorl{\"a}uferzellen immunomagnetisch selektioniert wurden, eine heterogene Population darstellen, die sowohl E-cadherin positive als auch negative Zellen enth{\"a}lt. Die Analyse der Genexpressionsmuster zeigte, dass in den CD36+ Vorl{\"a}uferzellen zwar auch die Expression erythroid-spezifischen Gene nachgewiesen werden kann, hier aber im Gegensatz zu den E-cad+ Vorl{\"a}uferzellen auch f{\"u}r Megakaryozyten spezifische Gene stark exprimiert sind. Die Ergebnisse dieser Arbeit tragen zu einem neuen Modell der in vivo Abl{\"a}ufe der Entwicklung roter Blutzellen bei und werden der weiteren Untersuchung der molekularen Mechanismen der Erythropoese dienen.},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Bissinger2003,
  author    = {Bissinger, Vera},
  title     = {Factors determining growth and vertical distribution of planktonic algae in extremely acidic mining lakes (pH 2.7)},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:517-0000695},
  school      = {Universit{\"a}t Potsdam},
  year      = {2003},
  abstract  = {Die vorliegende Dissertation besch{\"a}ftigt sich mit den Faktoren, die das Wachstum und die Vertikalverteilung von Planktonalgen in extrem sauren Tagebaurestseen (TBS; pH 2-3) beeinflussen. Im exemplarisch untersuchten TBS 111 (pH 2.7; Lausitzer Revier) dominiert die Goldalge Ochromonas sp. in oberen und die Gr{\"u}nalge Chlamydomonas sp. in tieferen Wasserschichten, wobei letztere ein ausgepr{\"a}gtes Tiefenchlorophyll-Maximum (DCM) ausbildet. Es wurde ein deutlicher Einfluss von Limitation durch anorganischen Kohlenstoff (IC) auf das phototrophe Wachstum von Chlamydomonas sp. in oberen Wasserschichten nachgewiesen, die mit zunehmender Tiefe von Lichtlimitation abgel{\"o}st wird. Im Vergleich mit Arbeiten aus neutralen Seen zeigte Chlamydomonas sp. erniedrigte maximale Wachstumsraten, einen gesteigerten Kompensationspunkt und erh{\"o}hte Dunkelrespirationsraten, was auf gesteigerte metabolische Kosten unter den extremen physikalisch-chemischen Bedingungen hinweist. Die Photosyntheseleistungen von Chlamydomonas sp. waren in Starklicht-adaptierten Zellen durch IC-Limitation deutlich verringert. Außerdem ergaben die ermittelten minimalen Zellquoten f{\"u}r Phosphor (P) einen erh{\"o}hten P-Bedarf unter IC-Limitation. Anschließend konnte gezeigt werden, dass Chlamydomonas sp. ein mixotropher Organismus ist, der seine Wachstumsraten {\"u}ber die osmotrophe Aufnahme gel{\"o}sten organischen Kohlenstoffs (DOC) erh{\"o}hen kann. Dadurch ist dieser Organismus f{\"a}hig, in tieferen, Licht-limitierten Wasserschichten zu {\"u}berleben, die einen h{\"o}heren DOC-Gehalt aufweisen. Da die Vertikalverteilung der Algen im TBS 111 jedoch weder durch IC-Limitation, P-Verf{\"u}gbarkeit noch die in situ DOC-Konzentrationen abschließend erkl{\"a}rt werden konnte (bottom-up Kontrolle), wurde eine neue Theorie zur Entstehung der Vertikalverteilung gepr{\"u}ft. Grazing der phagotrophen und phototrophen Alge Ochromonas sp. auf der phototrophen Alge Chlamydomonas sp. erwies sich als herausragender Faktor, der {\"u}ber top-down Kontrolle die Abundanz der Beute in h{\"o}heren Wasserschichten beeinflussen kann. Gemeinsam mit der Tatsache, dass Chlamydomonas sp. DOC zur Wachstumssteigerung verwendet, f{\"u}hrt dies zu einer Akkumulation von Chlamydomonas sp. in der Tiefe, ausgepr{\"a}gt als DCM. Daher erscheint grazing als der Hauptfaktor, der die beobachtete Vertikalschichtung der Algen im TBS 111 hervorruft. Die erzielten Ergebnisse liefern grundlegende Informationen, um die Auswirkungen von Strategien zur Neutralisierung der TBS auf das Nahrungsnetz absch{\"a}tzen zu k{\"o}nnen.},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Streffer2002,
  author    = {Streffer, Katrin},
  title     = {Highly sensitive measurements of substrates and inhibitors on the basis of tyrosinase sensors and recycling systems},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:517-0000632},
  school      = {Universit{\"a}t Potsdam},
  year      = {2002},
  abstract  = {Analytische Chemie heute meint nicht l{\"a}nger nur die große Messtechnik, die zeit- und kostenintensiv ist, die außerdem nur von qualifiziertem Personal zu bedienen ist und deren Resultate nur durch dieses Personal auswertbar sind. Meist erfordert diese sagen wir 'klassische analytische Messtechnik' auch noch spezielle R{\"a}umlichkeiten und oft eine relative große Menge an speziell vorbereiteten Proben. Neben dieser klassischen analytischen Messtechnik hat sich besonders in den letzten Jahren eine auf bestimmte Stoffgruppen und Anforderungen zugeschnittene Messtechnik durchgesetzt, die oft auch durch einen Laien bedient werden kann. Meist sind es sehr kleine Ger{\"a}te. Auch die ben{\"o}tigten Probenvolumina sind klein und eine spezielle Probenvorbereitung ist nicht erforderlich. Ausserdem sind die Ger{\"a}te einfach zu handhaben, billig sowohl in ihrer Herstellung als auch im Gebrauch und meist erlauben sie sogar eine kontinuierliche Messwerterfassung. Zahlreiche dieser in den letzten Jahren entwickelten Ger{\"a}te greifen zur{\"u}ck auf 40 Jahre Forschung auf dem Gebiet der Biosensorik. Seit Clark und Lyons im Jahr 1962 in der Lage waren, mit einer einfachen Sauerstoffelektrode, erg{\"a}nzt durch ein Enzym, Glucose zu messen, war die Entwicklung neuer Messtechnik nicht mehr aufzuhalten. Biosensoren, spezielle Messf{\"u}hler, die aus einer Kombination aus biologischer Komponente (erlaubt eine spezifische Erkennung des Analyten auch ohne vorherige Reinigung der Probe) und einem physikalischen Messf{\"u}hler (wandelt den prim{\"a}ren physikochemischen Effekt in ein elektronisch messbares Signal um) bestehen, eroberten den Markt. Im Rahmen dieser Doktorarbeit wurden verschiedene Tyrosinasesensoren entwickelt, die je nach Herkunft und Eigenschaften der verwendeten Tyrosinase unterschiedliche Anforderungen erf{\"u}llen. Beispielsweise wurde einer dieser Tyrosinasesensoren f{\"u}r die Bestimmung phenolischer Verbindungen in Fluss- und Seewasserproben eingesetzt, und die mit diesem Sensor gemessenen Ergebnisse konnten sehr gut mit dem entsprechenden DIN-Test zur Bestimmung phenolischer Verbindungen korreliert werden. Ein anderer entwickelter Sensor zeigte eine sehr hohe Empfindlichkeit f{\"u}r Catecholamine, Substanzen die speziell in der medizinischen Diagnostik von Wichtigkeit sind. Ausserdem zeigten die ebenfalls im Rahmen dieser Doktorarbeit durchgef{\"u}hrten Untersuchungen zweier verschiedener Tyrosinasen, dass, will man in Zukunft noch empfindlichere Tyrosinasesensoren entwickeln, eine spezielle Tyrosinase (Tyrosinase aus Streptomyces antibioticus) die bessere Wahl sein wird, als die bisher im Bereich der Biosensorforschung verwendete Tyrosinase aus Agaricus bisporus. Desweiteren wurden erste Erfolge auf molekularbiologischem Gebiet erreicht, das heisst, dass Tyrosinasemutanten mit speziellen, vorher {\"u}berlegten Eigenschaften, hergestellt werden sollen. Diese Erfolge k{\"o}nnen dazu genutzt werden, eine neue Generation an Tyrosinasesensoren zu entwickeln, Tyrosinasesensoren in denen Tyrosinase gerichtet gebunden werden kann, sowohl an den entsprechenden physikalischen Messf{\"u}hler oder auch an ein anderes Enzym. Davon verspricht man sich deutlich minimierte Wege, die die zu bestimmende Substanz (oder deren Produkt) sonst zur{\"u}cklegen m{\"u}sste, was am Ende zu einer deutlich erh{\"o}hten Empfindlichkeit des resultierenden Biosensors f{\"u}hren sollte.},
  subject      = {Enzymelektrode ; Monophenolmonooxygenase},
  language  = {en}
}