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To determine whether Förster resonance energy transfer (FRET) measurements can provide quantitative distance information in single-molecule fluorescence experiments on polypeptides, we measured FRET efficiency distributions for donor and acceptor dyes attached to the ends of freely diffusing polyproline molecules of various lengths. The observed mean FRET efficiencies agree with those determined from ensemble lifetime measurements but differ considerably from the values expected from Förster theory, with polyproline treated as a rigid rod. At donor–acceptor distances much less than the Förster radius R0, the observed efficiencies are lower than predicted, whereas at distances comparable to and greater than R0, they are much higher. Two possible contributions to the former are incomplete orientational averaging during the donor lifetime and, because of the large size of the dyes, breakdown of the point-dipole approximation assumed in Förster theory. End-to-end distance distributions and correlation times obtained from Langevin molecular dynamics simulations suggest that the differences for the longer polyproline peptides can be explained by chain bending, which considerably shortens the donor–acceptor distances.
Der Adhäsionsprozess an Cellulosefasern sollte bis hin zur molekularen Ebene aufgeklärt werden. Zuerst wurde eine definierte Celluloseoberfläche durch Aufschleudern hergestellt und eingehend charakterisiert wurde. Die Beschaffenheit der Oberfläche ist stark abhängig von der Konzentration Celluloselösung, die für das Aufschleudern benutzt wurde. Für geringe Konzentrationen bildete sich ein Netzwerk von Cellulosefibrillen über die Siliziumoberfläche aus. In einem mittleren Bereich wurden geschlossene Filme mit Dicken zwischen 1,5 und ca. 10 nm erhalten. Diese Filme wiesen eine Rauhigkeit unter 2 nm auf, was der Größe eines Cellulosemoleküls entspräche. Mit höheren Konzentrationen wurden die Filme dicker und auch rauer. Die molekular glatten Cellulosefilme wurden zur Untersuchung der Adhäsionseigenschaften zwischen Celluloseoberflächen und ihrer Modifikation durch den Einfluss von Haftvermittlern (Polyelektrolyte) eingesetzt. Dafür wurde das Haftungsvermögen von Celluloseperlen auf der glatten Celluloseoberfläche analysiert. Die Adhäsion der Celluloseperlen hängt dabei von der Menge und von der Art des adsorbierten Polyelektrolyts ab. Geringe Polyelektrolytkonzentrationen ermöglichen wegen der teilweisen Bedeckung der Celluloseoberflächen eine Verstärkung der Haftvermittlung (Adhäsion). Höhere Konzentrationen an Polyelektrolyten bedecken die Celluloseoberfläche komplett, so dass die Symmetrie der Polyelektrolytadsorption entscheidend wird. Wenn Celluloseperlen und glatte Celluloseoberfläche gleichzeitig mit Polyelektrolyten beschichtet werden verringert sich bei hohen Konzentrationen die Adhäsion erheblich. Ein hohes Maß an Adhäsion wird dagegen erreicht, wenn nur eine der beiden gegenüberliegende Celluloseoberflächen separat beschichtet und dann in Kontakt mit der anderen gebracht Oberfläche wurde. Der Einfluss einer äußeren Kraft auf die haftenden Celluloseperlen wurde untersucht, um eine Aussage über die auftretenden Adhäsionskräfte machen zu können. Dafür wurde eine spezielle Strömungszelle entwickelt, mit der die Bewegung von Celluloseperlen beobachtet werden kann. Je nach Ausrichtung der Strömungszelle bewegten sich die Celluloseperlen unterschiedlich schnell. War die Strömungszelle horizontal ausgerichtet, wirkte zusätzlich zur Adhäsionskraft noch die Gravitation auf die Oberfläche, so dass hier eine wesentlich langsamere Durchschnittsgeschwindigkeit ermittelt wurde als für die Messungen in vertikaler Ausrichtung. Die Zugabe von verschiedenen Polyelektrolyten bei den Messungen mit der Strömungszelle hatte einen erheblichen Einfluss auf die Beweglichkeit der haftenden Celluloseperlen. Bei geringen Polyelektrolytkonzentrationen wurde das Potential der einzelnen Polyelektrolyten zur effektiven Haftvermittlung durch eine signifikant geringere Durchschnittsgeschwindigkeit der rollenden Celluloseperlen sichtbar. Aus der kritischen Anfangsgeschwindigkeit der rollenden Celluloseperlen wurde die Adhäsionsarbeit errechnet, die für die Bewegung nötig ist.
Interpretation of conformational effects on 2-endo-norborneol by natural chemical shielding analysis
(2005)
This paper represents an extension of our work on the H-1 and C-13 NMR chemical shifts of norbornane and 2-endo- norborneol. NCS-NBO analysis was employed to probe contributions of bond orbitals and orbitals of lone pairs to nuclear shielding in conformers of the alcohol generated by rotation of the C-O bond. Variations in H-1 and C-13 chemical shifts with the dihedral angle are discussed in terms of Lewis and non-Lewis partitioning and their respective importance is evaluated. In addition to hyperconjugation of the lone pair in a p orbital of oxygen that was previously reported, a sizable participation of the lone pair which is in an sp orbital is also observed and their combined effect dominates the carbon chemical shifts of the C-1-C-2-OH and C-3-C-2-OH fragments. Both lone pairs on oxygen also contribute to localized, though-space effects on nuclei in the vicinity, these effects answering for the largest deviations in hydrogen chemical shifts on rotation around the C-O bond. On the other hand, for conformers in which nonbonded repulsions lead to distortions in the molecular framework, variations in chemical shifts may be attributed to angular effects
Heterobimetallic 3d-4-complexes with bis(1;2-dithiooxalato)nickelate(II) as planar bridging block
(2005)
Planar bis(1,2-dithiooxalato)nickelates(II) react in aqueous solutions of lanthanide ions to form pentanuclear, heterobimetallic complexes of the general composition [{Ln(H2O)(n)}(2)- {Ni(dto)(2)}(3)] (.) xH(2)O (Ln = Y3+, La3+, Ce3+, Pr3+, Nd3+, Sm3+, Eu3+, Gd3+, Tb3+, Dy3+, Ho3+, Er3+, Tm3+, Yb3+, Lu3+; n = 4 or 5; x = 9-12). With [{Nd(H2O)(5)}(2){Ni(S2C2O2)(2)}(3)] (.) xH(2)O (x = 10-12) (1) and [{Er(H2O)(4)}(2){Ni(S2C2O2)(2)}(3)] (.) xH(2)O (x = 9- 10) (2) we were able to isolate two complexes of this series as single crystals, which were characterized by X-ray structure analysis. Depending on the individual ionic radii of the lanthanide ions, the compounds crystallize in two different crystal systems with the following unit cell parameters: 1, monoclinic in P2(1)/c with a = 11.3987(13), b = 11.4878(8), c = 20.823(2)angstrom , beta = 98.907(9)degrees and Z = 2; 2, triclinic in P (1) over bar with a = 10.5091(6), b = 11.0604(6), c = 11.2823(6) angstrom, alpha = 107.899(4)degrees, beta = 91.436(4)degrees, gamma = 112.918(4)degrees and Z = 1. The channels and cavities appearing in the packing of the molecules are occupied by uncoordinated water molecules. High magnetic moments up to 14.65 BM./f.u. have been observed at room temperature due to the combined moments of the individual lanthanide ions
Ziel dieser Arbeit war die Entwicklung neuer Substanzen für die Gentherapie. Diese beinhaltet die Behebung von erblich bedingten Krankheiten wie z.B. Mucoviscidose. Dabei werden im Zellkern defekte Gene durch normale, gesunde DNA-Sequenzen ersetzt. Zur Einschleusung des Genmaterials in die Zellen (Transfektion) werden geeignete Transport-Systeme bzw. Methoden benötigt, die dort die Freisetzung der neu einzubauenden Gene (Genexpression ausgedrückt in Transfektionseffizienzen) gestatten. Hierfür wurden neue Polykation-DNA-Komplexe (Vektoren) auf Basis kationischer Polymere wie Poly(ethylenimin) (PEI) hergestellt, charakterisiert und nachfolgend in Transfektionsversuchen an verschiedenen Zelllinien eingesetzt. Sowohl das kationische Ausgangspolymer PEI als auch das Pfropfcopolymer PEI-g-PEO (PEO-Seitenketten zur Erhöhung der Biokompatibilität) wurden mit Rezeptorliganden modifiziert, um eine verbesserte und spezifische Transfektion an ausgesuchten Zellen zu erreichen. Als Liganden wurden Folsäure (Transfektion an HeLa-Zellen), Triiod-L-thyronin (HepG2-Zellen) und die Uronsäuren der Galactose, Mannose, Glucose sowie die Lactobionsäure (HeLa-, HepG2- und 16HBE-Zellen) verwendet. Das PEI, die Pfropfcopolymere PEI-g-PEO und die Ligand-funktionalisierten Copolymere wurden hinsichtlich ihrer chemischen Zusammensetzung und molekularen Parameter charakterisiert. Die Molmassenuntersuchungen mittels Größenausschlusschromatographie zeigten, dass nach der Synthese unterschiedliche Polymerfraktionen mit nicht einheitlicher chemischer Zusammensetzung vorlagen. Die anschließenden Transfektionsversuche wurden mit Hilfe einer speziellen DNA (Luciferase) an den Zelllinien HepG2 (Leberkrebszellen), HeLa (Gebärmutterhalskrebszellen) und 16HBE (Atemwegsepithelzellen) durchgeführt. Die T3(Triiod-L-thyronin)-Vektoren zeigten in Abhängigkeit vom eingesetzten Komplexverhältnis Polykation/DNA ein Maximum in der Transfektion an HepG2-Zellen. Die Hypothese der rezeptorvermittelten Endozytose ließ sich durch entsprechende T3-Überschuss-Experimente und Fluoreszenzmikroskopie-Untersuchungen bestätigen. Dagegen konnte bei den Folsäure-Vektoren keine rezeptorvermittelte Endozytose beobachtet werden. Bei den Vektoren mit Mannuronsäure-Ligand (Man) konnte an allen drei Zelllinien (HepG2, HeLa, 16HBE) eine konstante, hohe Transfereffizienz nachgewiesen werden. Sie waren bei allen eingesetzten Polymer-DNA-Verhältnissen effizienter als der Vergleichsvektor PEI. Dieses Transfektionsverhalten ließ sich durch Blockierung der Zuckerstruktur unterbinden. In Transfektionsexperimenten mit einem Überschuss an freier Mannuronsäure und fluoreszenzmikroskopischen Untersuchungen konnte eine rezeptorvermittelte Endozytose der Man-Vektoren an den o.g. Zelllinien nachgewiesen werden. Die anderen Uronsäure-Konjugate zeigten keine signifikanten Abweichungen im Transfektionsverhalten im Vergleich zum PEI-Vektor.
Photochemical and photophysical properties were investigated for poly(arylenevinylene)s containing a flexible biphenyl "hinge" unit by applying one-photon (OP) and two-photon (TP) excitation to explore excited-state properties. The poly(arylenevinylene)s were poly[(2,5-dihexyloxy-p-phenylenevinylene)-alt-(4,4'-dihexyloxy-3,3'-biph enylenevinylene)] (1), poly[(2,5-dihexyloxy-p-phenylenevinylene)-alt-(2,2'-dihexyloxy-3,3'-biph enylenevinylene)] (2), and poly[(2,5-dihexyloxy-p-phenylenevinylene)-alt-(2,2'-biphenylene-vinylene )] (3). Effective emission quantum yields and related photonic properties were evaluated on a realistic per-chromophore basis using effective conjugation lengths based on the Strickler-Berg relationship. intramolecular photocyclization was deduced to occur in the one case where the biphenyl molecular connectivity permitted the reaction, based on matrix- assisted loser desorption/ionization time-of-flight (MALDI-TOF), heteronuclear multiple-quantum coherence (HMQC)-NMR, and gel-permeation chromatography (GPC) results. The various photoprocesses could be induced by either OP or TP excitation, though the first excited singlet state is the photoactive state. The higher excitation energy 1 of the TP excited state favors indirect population of the S, state by electronic coupling between the TP and OP excited states [lambda(max)(TPE) (nm): 726; delta (GM)([9]): 1 = 229, 2 = 215, 3 = 109). Photochemical processes occurring from the lowest OP excited state (S-1) could therefore also be indirectly induced by TP excitation
Fluorocarbon associative polymers of the polysoap type were studied using two fluorescent probes, 1- octanoylpyrene (OcPyH) and 1-perfluorooctanoylpyrene (OcPyF). In aqueous solution the polymers formed hydrophobic domains composed of hydrocarbon, fluorocarbon or both types of polymeric side chains, which could solubilize the probes. This resulted in the appearance of new fluorescence emission bands and changes in the fluorescence polarization of the probes. The differences in the solubilization properties of the polymers are discussed. (c) 2005 Elsevier B.V. All rights reserved
The conformational equilibria of the cis/trans isomers of some 1,4-di-substituted cyclohexanes (X = OH, OMe, Me, OCOCH3, OCOC(CH3)(3), OCOCCl3, OCOCF3) were calculated at several levels of theory; the best correlation between calculated and experimentally available Delta G(0)s refers to the MP2/6-311 +G*//MP2/6-311G* results. In addition, the hyperconjugative effect of the substituents was studied with the NBO options included in the GAUSSIAN-98 package; a number of interactions between filled NBOs and antibonding orbitals could be considered as most representative for delocalization along the molecules studied. The effect of the substituents on the molecular geometry of the substituted cyclohexanesas well as the partitioning of both hyperconjugative and steric substituent effects on the present conformational equilibria is critically evaluated. Our model [E. Kleinpeter, F. Taddei, J. Mol. Struct. (THEOCHEM) 683 (2004) 29] for interpreting the relative stability of conformers of substituted cyclohexanes could be further verified and its reliability assessed. (c) 2005 Elsevier B.V. All rights reserved
In C-13 NMR spectroscopy, there are many empirical methods for fast and exact computation of C-13 chemical shifts; comparable procedures for Si-29 NMR chemical shifts are not existing or are older than 20 years. On basis of the largest database of Si-29 chemical shifts available, along this paper a relatively simple procedure for the similarly exact calculation of the Si-29 chemical shifts of disilanes (average margin of error ca. 3.7 ppm) is given. (c) 2005 Elsevier B.V. All rights reserved
Mesoporous organosilica materials with amine functions : surface characteristics and chirality
(2005)
In this work mesoporous organisilica materials are synthesized through the silica sol-gel process. For this a new class of precursors which are also surfactant are synthesized and self-assembled. This leads to a high surface area functionality which is analysized with copper (II) and water adsorption.