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Hepcidin-25 was identified as themain iron regulator in the human body, and it by binds to the sole iron-exporter ferroportin. Studies showed that the N-terminus of hepcidin is responsible for this interaction, the same N-terminus that encompasses a small copper(II) binding site known as the ATCUN (amino-terminal Cu(II)- and Ni(II)-binding) motif. Interestingly, this copper-binding property is largely ignored in most papers dealing with hepcidin-25. In this context, detailed investigations of the complex formed between hepcidin-25 and copper could reveal insight into its biological role. The present work focuses on metal-bound hepcidin-25 that can be considered the biologically active form. The first part is devoted to the reversed-phase chromatographic separation of copper-bound and copper-free hepcidin-25 achieved by applying basic mobile phases containing 0.1% ammonia. Further, mass spectrometry (tandemmass spectrometry (MS/MS), high-resolutionmass spectrometry (HRMS)) and nuclear magnetic resonance (NMR) spectroscopy were employed to characterize the copper-peptide. Lastly, a three-dimensional (3D)model of hepcidin-25with bound copper(II) is presented. The identification of metal complexes and potential isoforms and isomers, from which the latter usually are left undetected by mass spectrometry, led to the conclusion that complementary analytical methods are needed to characterize a peptide calibrant or referencematerial comprehensively. Quantitative nuclear magnetic resonance (qNMR), inductively-coupled plasma mass spectrometry (ICP-MS), ion-mobility spectrometry (IMS) and chiral amino acid analysis (AAA) should be considered among others.
Hepcidin-25 was identified as themain iron regulator in the human body, and it by binds to the sole iron-exporter ferroportin. Studies showed that the N-terminus of hepcidin is responsible for this interaction, the same N-terminus that encompasses a small copper(II) binding site known as the ATCUN (amino-terminal Cu(II)- and Ni(II)-binding) motif. Interestingly, this copper-binding property is largely ignored in most papers dealing with hepcidin-25. In this context, detailed investigations of the complex formed between hepcidin-25 and copper could reveal insight into its biological role. The present work focuses on metal-bound hepcidin-25 that can be considered the biologically active form. The first part is devoted to the reversed-phase chromatographic separation of copper-bound and copper-free hepcidin-25 achieved by applying basic mobile phases containing 0.1% ammonia. Further, mass spectrometry (tandemmass spectrometry (MS/MS), high-resolutionmass spectrometry (HRMS)) and nuclear magnetic resonance (NMR) spectroscopy were employed to characterize the copper-peptide. Lastly, a three-dimensional (3D)model of hepcidin-25with bound copper(II) is presented. The identification of metal complexes and potential isoforms and isomers, from which the latter usually are left undetected by mass spectrometry, led to the conclusion that complementary analytical methods are needed to characterize a peptide calibrant or referencematerial comprehensively. Quantitative nuclear magnetic resonance (qNMR), inductively-coupled plasma mass spectrometry (ICP-MS), ion-mobility spectrometry (IMS) and chiral amino acid analysis (AAA) should be considered among others.
Ein schonender Umgang mit den Ressourcen und der Umwelt ist wesentlicher Bestandteil des modernen Bergbaus sowie der zukünftigen Versorgung unserer Gesellschaft mit essentiellen Rohstoffen. Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit der Entwicklung analytischer Strategien, die durch eine exakte und schnelle Vor-Ort-Analyse den technisch-praktischen Anforderungen des Bergbauprozesses gerecht werden und somit zu einer gezielten und nachhaltigen Nutzung von Rohstofflagerstätten beitragen. Die Analysen basieren auf den spektroskopischen Daten, die mittels der laserinduzierten Breakdownspektroskopie (LIBS) erhalten und mittels multivariater Datenanalyse ausgewertet werden. Die LIB-Spektroskopie ist eine vielversprechende Technik für diese Aufgabe. Ihre Attraktivität machen insbesondere die Möglichkeiten aus, Feldproben vor Ort ohne Probennahme oder ‑vorbereitung messen zu können, aber auch die Detektierbarkeit sämtlicher Elemente des Periodensystems und die Unabhängigkeit vom Aggregatzustand. In Kombination mit multivariater Datenanalyse kann eine schnelle Datenverarbeitung erfolgen, die Aussagen zur qualitativen Elementzusammensetzung der untersuchten Proben erlaubt. Mit dem Ziel die Verteilung der Elementgehalte in einer Lagerstätte zu ermitteln, werden in dieser Arbeit Kalibrierungs- und Quantifizierungsstrategien evaluiert. Für die Charakterisierung von Matrixeffekten und zur Klassifizierung von Mineralen werden explorative Datenanalysemethoden angewendet. Die spektroskopischen Untersuchungen erfolgen an Böden und Gesteinen sowie an Mineralen, die Kupfer oder Seltene Erdelemente beinhalten und aus verschiedenen Lagerstätten bzw. von unterschiedlichen Agrarflächen stammen.
Für die Entwicklung einer Kalibrierungsstrategie wurden sowohl synthetische als auch Feldproben von zwei verschiedenen Agrarflächen mittels LIBS analysiert. Anhand der Beispielanalyten Calcium, Eisen und Magnesium erfolgte die auf uni- und multivariaten Methoden beruhende Evaluierung verschiedener Kalibrierungsmethoden. Grundlagen der Quantifizierungsstrategien sind die multivariaten Analysemethoden der partiellen Regression der kleinsten Quadrate (PLSR, von engl.: partial least squares regression) und der Intervall PLSR (iPLSR, von engl.: interval PLSR), die das gesamte detektierte Spektrum oder Teilspektren in der Analyse berücksichtigen. Der Untersuchung liegen synthetische sowie Feldproben von Kupfermineralen zugrunde als auch solche die Seltene Erdelemente beinhalten. Die Proben stammen aus verschiedenen Lagerstätten und weisen unterschiedliche Begleitmatrices auf. Mittels der explorativen Datenanalyse erfolgte die Charakterisierung dieser Begleitmatrices. Die dafür angewendete Hauptkomponentenanalyse gruppiert Daten anhand von Unterschieden und Regelmäßigkeiten. Dies erlaubt Aussagen über Gemeinsamkeiten und Unterschiede der untersuchten Proben im Bezug auf ihre Herkunft, chemische Zusammensetzung oder lokal bedingte Ausprägungen. Abschließend erfolgte die Klassifizierung kupferhaltiger Minerale auf Basis der nicht-negativen Tensorfaktorisierung. Diese Methode wurde mit dem Ziel verwendet, unbekannte Proben aufgrund ihrer Eigenschaften in Klassen einzuteilen.
Die Verknüpfung von LIBS und multivariater Datenanalyse bietet die Möglichkeit durch eine Analyse vor Ort auf eine Probennahme und die entsprechende Laboranalytik weitestgehend zu verzichten und kann somit zum Umweltschutz sowie einer Schonung der natürlichen Ressourcen bei der Prospektion und Exploration von neuen Erzgängen und Lagerstätten beitragen. Die Verteilung von Elementgehalten der untersuchten Gebiete ermöglicht zudem einen gezielten Abbau und damit eine effiziente Nutzung der mineralischen Rohstoffe.
A Cu(I)-based metallo-supramolecular polymer with a perpendicularly twisted structure was synthesized by a 1:1 complexation of tetrakis(acetonitrile)copper(I) triflate with the pi-conjugated dibenzoeilatin ligand. Stepwise complexation behavior of Cu(I) with the ligand was revealed by titrimetric ultraviolet- visible (UV-vis) spectroscopic analysis. Formation of a high-molecular-weight polymer (M-w = 1.21 x 10(5) Da) was confirmed by a size-exclusion chromatography-viscometry-right-angle laser light scattering study. A bundle structure of the polymer chains was observed by scanning electron microscopy. A cyclic voltammogram of the polymer film showed reversible redox waves at a negative potential. A device consisting of indium tin oxide (ITO) glass coated with a film of the polymer exhibited reversible green-to-black electrochromism upon alternate application of -3 and +1 V.
The crystal structure of cis-[Cu(C8H7O3)(2)(H2O)(2)] (115 K data) reveals bidentate vanillinate ions coordinated via methoxy and deprotonated hydroxy oxygen atoms and water molecules in a distorted octahedral CuO6 chromophore. A cis orientation of the ligands enables two non-identical O(methoxy)-Cu-O(water) coordination axes (2.354(l) + 2.163(1); 2.151(1) + 2.020(1) angstrom), and the third shortest O(hydroxy)-Cu-O(hydroxy) axis (1.919(1) + 1.914(1) angstrom). This 115 K coordination sphere differs importantly to the one obtained from the 293 K data of the same compound, where two long 0(methoxy)-Cu-O(water) axes are of the same length, and only minor changes at the short 0(hydroxy)-Cu-O(hydroxy) axis are noticed. An axial symmetry of the complex with an inverse g(1.2)(g(perpendicular to)) > g(3)(g(parallel to)) pattern is observed in the temperature range from 298 to 180 K. A further decrease of temperature reveals gradual changes from axial to rhombic symmetry (g(1) > g(2) > g(3)) that is reversible. A mean-square displacement amplitude (MDSA) analysis reveals a disorder in the Cu-O(methoxy) bonds, but not in the other metal-ligand Cu-O(hydroxy) and Cu-O(water) bonds at 293 and 115 K. The disorder is significantly weaker in the 115 K structure. The MSDA analysis and the structural-EPR agreement show vibrational disorder in two coordination axes, due to the cis conformation of the complex with two 0(methoxy)-Cu-O(water) axes.
In this article, we report on the synthesis of acyclic bis(monoalkylamino)maleonitriles and on the intended synthesis of macrocyclic bis(dialkylamino)maleonitriles to get fluorescent probes for cations. During our efforts to synthesize macrocyclic bis(dialkylamino)maleonitriles, we were only able to isolate macrocyclic bis(dialkylamino)-fumaronitriles. The synthesis of macrocyclic bis(dialkylamino)maleonitriles is challenging, due to the fact that bis-(dialkylamino)fumaronitriles are thermodynamically more stable than the corresponding bis(dialkylamino)-maleonitriles. Further, it turned out that the acyclic bis(monoalkylamino)maleonitriles and macrocyclic bis-(dialkylamino)fumaronitriles are no suitable tools to detect cations by a strong fluorescence enhancement. Further, only the bis(monoalkylamino)maleonitriles, which are bearing a 2-pyridyl unit as an additional complexing unit, are able to selectively recognize copper(II) by a color change from yellow to red.