dc.contributor.author
Weinhart, Heidemarie
dc.date.accessioned
2018-06-07T15:09:14Z
dc.date.available
2012-01-06T08:39:51.646Z
dc.identifier.uri
https://refubium.fu-berlin.de/handle/fub188/649
dc.identifier.uri
http://dx.doi.org/10.17169/refubium-4851
dc.description.abstract
Within this thesis glycerol based polymers of linear and branched architecture
were synthesized as poly(ethylene glycol) (PEG) equivalents and subsequently
immobilized on surfaces. Such polymer modified gold and glass surfaces
revealed a significant reduction of non-specific protein adsorption and
mammalian cell adhesion as compared to a hydrophobic or non-coated control
surface. Furthermore, reduced bacterial cell adhesion (> 99%) was observed on
polymer coated glass as compared to bare glass. Glycerol based polymers in
contrast to PEG as coating materials for biocompatible surfaces offer the
possibility for further derivatisation of the multiple hydroxyl groups with
ligands which induce specific interaction with biomolecules. These surfaces
are highly demanded in particular in the field of bioanalytics because they
reveal an enhanced signal to noise ratio due to the nonfouling background.
Moreover, thermoresponsive glycerol based polymers for surface modification
have been developed and it was shown by such modified surfaces that non-
specific protein adsorption and cell adhesion can reversibly be triggered by
temperature as an external stimulus. Such switchable surfaces are of specific
interest in the field of tissue engineering as biocompatible 2D or 3D matrix.
Within the second part of this thesis highly functionalized polyanions based o
dendritic polyglycerol were synthesized and evaluated for their anti-
inflammatory potential via selectin binding. It was demonstrated that
dendritic polyglycerol sulfate (dPGS) has high avidity for L- and P-selectin
(IC50 values in the nanomolar range), but not for E-selectin. An in vitro
structure-activity relationship revealed that dPGS binding to L-selectin
increases with the degree of sulfation and the particle size. The nature of
the multivalently presented anionic groups imparts L-selectin avidity and
increases in the order carboxylate < phosphate < phosphonate ≈ sulfonate <
bisphosphonate < sulfate. This ranking by trend reflects the increased acidity
of the anionic groups. However, a straight correlation of L-selectin binding
with particle size and effective charge as well as its interpretation requires
further in-depth studies on the microstructure of the polyanions under the
conditions of the biological assay. These in vitro and further in vivo studies
suggest that dPGS as a fully synthetic heparin analogue is a promising
polymeric therapeutic for diseases related to inflammation and hence is a
strong candidate for a clinical trial.
de
dc.description.abstract
In der vorliegenden Arbeit wurde gezeigt, dass Glycerin-basierte Polymere mit
linearer und verzweigter Struktur eine gute Alternative zu linearem
Poly(ethylen glycol) (PEG) für die Beschichtung von Oberflächen darstellen.
Mit diesen Polymeren konnte eine drastische Verringerung der nicht-
spezifischen Adsorption von Proteinen und der Anlagerung von adhärenten
Säugerzellen sowohl auf beschichteten Gold- als auch auf Glasoberflächen im
Vergleich zu einer hydrophoben Kontrolloberfläche nachgewiesen werden.
Weiterhin konnte gezeigt werden, dass sich im Vergleich zu einer nicht
beschichteten Kontrolloberfläche weitaus weniger Bakterien auf diesen Polymer-
modifizierten Oberflächen ansiedeln. Glycerin-basierte Polymere als
Beschichtungsmaterial für biokompatible Oberflächen bieten im Vergleich zu PEG
die Möglichkeit einer weiteren Derivatisierung der OH-Gruppen mit Liganden für
die gezielte Wechselwirkung mit Biomolekülen. Solche Oberflächen sind
insbesondere im Bereich Bioanalytik gefragte Materialien, da sie durch den
Protein-resistenten Untergrund ein verbessertes Signal/Rausch Verhältnis
aufweisen. Des Weiteren konnte mittels thermosensibler Glycerin-basierter
Polymere gezeigt werden, dass die Protein- und Zellresistenten Eigenschaften
dieser Polymere auf Oberflächen Temperatur gesteuert und reversibel „ein- und
ausgeschaltet“ werden können. Solche schaltbaren Oberflächen haben
insbesondere im Bereich Tissue Engineering hohes Potential als biokompatible
2D- oder 3D-Matrix. Im zweiten Teil dieser Arbeit wurden hochfunktionalisierte
Polyanionen auf Basis von dendritischem Polyglycerin hergestellt und
hinsichtlich ihres anti-inflammatorischen Potentials via Selektinbindung
untersucht. Es konnte gezeigt werden, dass dendritisches Polyglycerinsulfat
(dPGS) mit hoher Affinität (IC50 Werte im nanomolaren Bereich) sowohl an L-
als auch an P-Selektin bindet, jedoch nicht an E-Selektin. Eine in vitro
Struktur-Aktivitäts-Studie wies auf, dass die Bindung von dPGS an L-Selektin
sowohl mit dem Grad der Sulfatierung als auch mit der Partikelgröße zunimmt.
Dabei bewirkt die chemische Natur der multivalent präsentierten anionischen
Gruppen auf dem dendritischen Polyglycerin eine Steigerung der Affinität in
der Reihenfolge Carboxylat < Phosphat < Phosphonat ≈ Sulfonat < Bisphosphonat
< Sulfat. Diese Reihung entspricht tendenziell einer zunehmenden Säurestärke
der anionischen Gruppe, während die direkte Korrelation der L-Selektin Bindung
mit Partikelgröße und Zetapotential sowie deren Interpretation weiterer
detaillierter Studien der Mikrostruktur der Polyanionen unter den Bedingungen
des biologischen Experiments erfordern. Mittels dieser in vitro und weiterer
in vivo Studien konnte gezeigt werden, dass dPGS als vollsynthetisches
Heparinanalogon ein viel versprechendes polymeres Therapeutikum für
entzündliche Erkrankungen und daher ein geeigneter Kandidat für eine klinische
Studie ist.
de
dc.format.extent
III, 194 S.
dc.rights.uri
http://www.fu-berlin.de/sites/refubium/rechtliches/Nutzungsbedingungen
dc.subject
Protein Resistance
dc.subject
Biocompatibility
dc.subject
Thermoresponsive Surface
dc.subject.ddc
500 Naturwissenschaften und Mathematik::540 Chemie
dc.title
Glycerol-based polymers for non-fouling surfaces and selectin inhibition
dc.contributor.contact
marie.wein@gmx.de
dc.contributor.firstReferee
Prof. Dr. Rainer Haag
dc.contributor.furtherReferee
Prof. Dr. Amdreas Lendlein
dc.date.accepted
2011-05-06
dc.identifier.urn
urn:nbn:de:kobv:188-fudissthesis000000035553-3
dc.title.translated
Glycerin-basierte Polymere für "Non-fouling" Oberflächen und Selektin
Inhibition
de
refubium.affiliation
Biologie, Chemie, Pharmazie
de
refubium.mycore.fudocsId
FUDISS_thesis_000000035553
refubium.note.author
Die Original-Zeitschriftenartikel sind aus Copyright-Gründen in der Online-
Version nicht enthalten.
refubium.mycore.derivateId
FUDISS_derivate_000000010522
dcterms.accessRights.dnb
free
dcterms.accessRights.openaire
open access