Polymerisierbare und polymere Langmuir-Blodgett-Monoschichten zur gezielten Kalziumcarbonatkristallisation an der Luft-Wasser-Grenzfläche

In der vorliegenden Arbeit konnte mit Hilfe von neu synthetisierten Monomeren und Polymeren Kristallisationstemplate für die Kalziumkarbonatkristallisation dargestellt werden. Hierzu wurde zunächst die Phasenseparation des Monomeren und Polymeren mit der nukleationsfördernden Stearinsäure detailliert untersucht und gezeigt, dass die Monomer und Polymer-Mischsysteme auf Ca(HCO3)2-Lsg. perfekt phasenseparieren. Weiter konnte diese entmischte Struktur mit Hilfe von UV-Bestrahlung in der Monoschicht polymerisiert und damit fixiert werden. Des weiteren konnte gezeigt werden, dass die Kristallisation unter den monomeren und polymeren Bereichen vollständig inhibiert wird und ausschließlich unter den Stearinsäuredomänen von statten geht. Das Problem der Kristallisation in die dritte Dimension, also ins Volumen, konnte durch die Zugabe von Polyacrylsäure zur Subphase kontrolliert werden, so dass nun eine Abbildung der strukturierten Monoschicht durch Kalkkristallisation möglich ist. Im zweiten Teil der Arbeit konnte ein amphiphiles Itaconat synthetisiert werden, welches auf Grund seiner Carbonsäurefunktion ebenfalls nukleationsfördernd wirkt. Auch hier war es möglich die Monoschicht zu polymerisieren. Weiter konnte erneut gezeigt werden, dass es möglich ist mit Hilfe von Polyacrylsäurezusatz die interne Struktur der Membran als Templat für die Kristallisation zu nutzen, so dass auch dieses System zur gezielten Kalkkristallisation genutzt werden kann.

Electrospun Polymeric Scaffolds with Enhanced Biomimetic Properties for Tissue Engineering Applications

This PhD Thesis is focused on the development of fibrous polymeric scaffolds for tissue engineering applications and on the improvement of scaffold biomimetic properties. Scaffolds were fabricated by electrospinning, which allows to obtain scaffolds made of polymeric micro or nanofibers. Biomimetism was enhanced by following two approaches: (1) the use of natural biopolymers, and (2) the modification of the fibers surface chemistry. Gelatin was chosen for its bioactive properties and cellular affinity, however it lacks in mechanical properties. This problem was overcome by adding poly(lactic acid) to the scaffold through co-electrospinning and mechanical properties of the composite constructs were assessed. Gelatin effectively improves cell growth and viability and worth noting, composite scaffolds of gelatin and poly(lactic acid) were more effective than a plain gelatin scaffold. Scaffolds made of pure collagen fibers were fabricated. Modification of collagen triple helix structure in electrospun collagen fibers was studied. Mechanical properties were evaluated before and after crosslinking. The crosslinking procedure was developed and optimized by using - for the first time on electrospun collagen fibers - the crosslinking reactant 1,4-butanediol diglycidyl ether, with good results in terms of fibers stabilization. Cell culture experiments showed good results in term of cell adhesion and morphology. The fiber surface chemistry of electrospun poly(lactic acid) scaffold was modified by plasma treatment. Plasma did not affect thermal and mechanical properties of the scaffold, while it greatly increased its hydrophilicity by the introduction of carboxyl groups at the fiber surface. This fiber functionalization enhanced the fibroblast cell viability and spreading. Surface modifications by chemical reactions were conducted on electrospun scaffolds made of a polysophorolipid. The aim was to introduce a biomolecule at the fiber surface. By developing a series of chemical reactions, one oligopeptide every three repeating units of polysophorolipid was grafted at the surface of electrospun fibers.

Nicht-wässrige Emulsionen zur Erzeugung neuer Nanopartikel

In der eingereichten Arbeit wurde die Nutzung von nicht-wässrigen Emulsionen, bestehend aus zwei organischen, aprotischen Lösungsmitteln, zur Erzeugung verschiedener polymerer Nanopartikel beschrieben. Diese Zweiphasenmischungen und die Verwendung maßgeschneiderter Emulgatoren bestehend aus Poly(isopren-block-methylmethacrylat) ermöglichten den Zugang zu einer Vielzahl an Reaktionen und Prozessen, welche in wässrigen Emulsionen bisher nicht oder nur schwer möglich waren. Die Generierung von Partikeln auf Basis katalytischer Polymerisationen erfolgte unter Verwendung der Ringöffnenden Metathese-Polymerisation (ROMP), der Acyclischen Dien-Metathese-Polymerisation (ADMET), der Cyclopolymerisation von α,ω-Diinen und der Ni-katalysierten Polymerisation von Isocyaniden. Mittels ROMP konnten stabile Dispersionen erzeugt werden, welche Partikel mit verschiedensten Molekulargewichten, Größen und Morphologien enthielten. Diese Eigenschaften konnten durch die Wahl des Monomers, die Katalysatorkonzentration oder den Emulgatortyp beeinflusst werden. Des Weiteren wurden Partikel mit komplexen Morphologien wie Kern-Schale-Strukturen synthetisiert. Dazu erfolgte die Generierung von Partikeln aus Poly(urethan) oder Poly(norbornenderivaten), welche in situ und ohne intermediäre Aufarbeitung mit einer Schale aus Poly(methacrylat) versehen wurden. Der Nachweis dieser Strukturen gelang mittels verschiedener Schwermetall-Markierungsverfahren in der Transmissionselektronenmikroskopie. Schlussendlich erfolgte die Herstellung von hochvernetzten und molekular geprägten Poly(acrylsäure)-Partikeln. Hierbei wurden unterschiedliche pharmakologische Wirkstoffe und Farbstoffe in die Partikel eingebracht, um deren Migrationsverhalten und Wiederanbindung an die Partikel zu untersuchen. Weiterhin wurden die Partikel erfolgreich in Zellaufnahmeexperimenten eingesetzt.

Fluorenbasierende amphiphile Kammpolymere zur Ausbildung definierter Strukturen an Oberflächen und in Lösungen

Die Dissertation beschreibt die Darstellung und Charakterisierung von neuartigen, amphiphilen Carbazol- und Fluoren-(co)-polymeren, die infolge ihres strukturellen Aufbaus sowohl selbstorganisierende als auch optoelektronische Eigenschaften kombinierten. Zum einen wurden Kammpolymere mit konjugierten, steifen Rückgraten und flexiblen sowie konformativ schaltbaren Polyelektrolytseitenketten dargestellt und auf eine pH-abhängige Selbstorganisation in Lösung und an Oberflächen untersucht. Des Weiteren wurden neutrale, methanollösliche Polyfluorene synthetisiert, die in Kombination mit einem unpolaren Polyindenofluorenderivat zum Aufbau mehrschichtiger PLEDs mittels nasschemischer Verfahren eingesetzt wurden. Zum anderen fand die Synthese von amphiphilen Polyfluorenen statt, die als Emulgatoren zur Stabilisierung von inversen Emulsionen eingesetzt wurden. Dabei konnten mit Hilfe eines bereits für die Darstellung von anorganisch-organischen Kern-Schale-Partikeln etablierten in situ-Verfahrens formanisotrope, kristalline Zinkoxidkerne mit konjugierter Polymerhülle erhalten werden.

Synthese von selbstaggregierenden Glycopeptidkonjugaten mit (per)fluorierten Membranankern

Für eine effektive Erkennung tumorassoziierter Kohlenhydratantigene durch das Immun-system in der Krebs¬immuntherapie ist eine multivalente Präsentation der Haptene notwendig. In der vorliegenden Arbeit wurde ein neuer Zugang zu einer solch räumlichen Konzentration der Haptene untersucht, indem MUC1-Antigene mit perfluorierten Alkylketten funktionalisiert und in einer geeigneten Lipidmatrix entmischt wurden. Perfluoralkyl-Amphiphile zeichnen sich durch eine hohe Entmischungstendenz in Alkyllipiden aus und bewirken dadurch eine Anreicherung der Erkennungsstrukturen (Haptene) in Analogie zu den natürlichen raft-Domänen auf der Zelloberfläche.rnDazu wurden zunächst verschiedene Membranankersysteme mit unterschiedlichem Fluorierungsgrad entwickelt. Beispielsweise konnte ausgehend von einem zentralen Glycerin-fragment ein Membrananker mit zwei Perfluoralkylketten hergestellt werden. Letztere wurden mittels radikalischer Perfluoralkylierung eingeführt, wobei der Fluorgehalt der Verbindung über die Kettenlänge gesteuert wurde. Daneben konnte ein weiteres Ankersystem, basierend auf der Aminosäure Lysin, synthetisiert werden, dass einen bequemen Einbau der Perfluoralkylketten durch Peptidkupplungen von entsprechenden perfluorierten Aminen bzw. perfluorierten Carbonsäuren erlaubte. In diesem Fall wurde der Fluorgehalt durch die Einführung von Alkyl- bzw. Perfluoralkylketten verändert.rnBeide Systeme konnten für erste Untersuchungen ihres Phasenverhaltens mit polaren Kopf-gruppen ausgestattet werden, wobei neben einem hydrophilen, nicht-immunogenen Triethylenglycolspacer vor allem ein TN-Antigen tragendes Dipeptid zum Einsatz kam. In Gegenwart des Matrixlipids DODAMA konnten in Langmuir-Blodgett-Untersuchungen mit diesen Verbindungen eine Entmischung und die Ausbildung mikroseparierter Bereiche nachgewiesen werden. Auch war es möglich, durch Anbindung eines Fluoreszenzfarbstoffes zu zeigen, dass solche amphiphilen Membrananker auf perfluorierten Oberflächen effektiv und dauerhaft immobilisiert werden können. Damit eröffnet diese Verbindungsklasse interessante Anwendungsmöglichkeiten in der Entwicklung von diagnostischen Microarray-Formaten.rnUm eine Anbindung der fluorierten Membrananker an den N-Terminus eines an fester Phase aufgebauten mucinanalogen Glycopeptids als antigene Einheit zu ermöglichen, wurde ein entsprechendes Ankersystem auf Basis von Glutaminsäure entwickelt. Dabei wurden an diese Verbindung neben dem TN-Antigen noch weitere komplexe tumorassoziierte Kohlenhydrat-antigene des Mucintyps angebunden, wobei der Aufbau der resultierenden amphiphilen Glycolipopeptide vollständig an der festen Phase gelang. Insgesamt konnten so mithilfe des teilfluorierten Lysinankers und des zweifach perfluorierten Glutaminsäureankers erste amphiphile Glycopeptid-Konjugate hergestellt werden, deren antigene Kopfgruppe aus einer 20 Aminosäuren umfassenden Wiederholungseinheit des Mucins MUC1 mit TN-, T- bzw. STN-Antigen-Seitenkette besteht. Derartige Verbindungen stellen reizvolle Bausteine für die Tumordiagnostik und für die Entwicklung von stabilen liposomalen Tumorvakzinen dar, da die verwendeten Perfluoralkylanker die Antigenpräsentation nicht wesentlich beeinflussen und die Bindung des Antikörpers nicht behindern. rn

Polymer nanoparticles : their functionalization for biomedical applications and dynamics near an electrode

In this work, a method for the functionalization of biocompatible, poly(lactic acid)-based nanoparticles with charged moieties or fluorescent labels is presented. Therefore, a miniemulsion solvent evaporation procedure is used in which prepolymerized poly(L-lactic acid) is used together with a previously synthesized copolymer of methacrylic acid or a polymerizable dye, respectively, and an oligo(lactic acid) macromonomer. Alternatively, the copolymerization has been carried out in one step with the miniemulsion solvent evaporation. The increased stability in salty solutions of the carboxyl-modified nanoparticles compared to nanoparticles consisting of poly(lactic acid) only has been shown in light scattering experiments. The properties of the nanoparticles that were prepared with the separately synthesized copolymer were almost identical to those in which the copolymerization and particle fabrication were carried out simultaneously. During the characterization of the fluorescently labeled nanoparticles, the focus was on the stable bonding between the fluorescent dye and the rest of the polymer chain to ensure that none of it is released from the particles, even after longer storage time or during lengthy experiments. In a fluorescence correlation spectroscopy experiment, it could be shown that even after two weeks, no dye has been released into the solvent. Besides biomedical research for which the above described, functionalized nanoparticles were optimized, nanoparticles also play a role in coating technology. One possibility to fabricate coatings is the electrophoretic deposition of particles. In this process, the mobility of nanoparticles near electrode interfaces plays a crucial role. In this thesis, the nanoparticle mobility has been investigated with resonance enhanced dynamic light scattering (REDLS). A new setup has been developed in which the evanescent electromagnetic eld of a surface plasmon that propagates along the gold-sample interface has been used as incident beam for the dynamic light scattering experiment. The gold layer that is necessary for the excitation of the plasmon doubles as an electrode. Due to the penetration depth of the surface plasmon into the sample layer that is limited to ca. 200 nm, insights on the voltage- and frequency dependent mobility of the nanoparticles near the electrode could be gained. Additionally, simultaneous measurements at four different scattering angles can be carried out with this setup, therefore the investigation of samples undergoing changes is feasible. The results were discussed in context with the mechanisms of electrophoretic deposition.

Isolierung von Essigsäure-, Propionsäure- und Buttersäure-bildenden Bakterien aus Biogasanlagen

In der vorliegenden Arbeit wurden Essigsäure-, Propionsäure und Buttersäure-bildende Bakterien aus einer thermophilen und drei mesophilen Biogasanlagen sowie aus zwei Hochdruck-Biogas-Laborfermentern isoliert. Die Fermenter waren mit dem nachwachsenden Rohstoff Maissilage, teilweise mit Rinder- oder Schweinegülle und weiteren festen Inputstoffen gefüttert. Für die Isolierung von Säure-bildenden Bakterien wurde ein Mineralsalzmedium verwendet, welchem als Kohlenstoffquelle Na-DL-Laktat, Succinat, Ethanol, Glycerin, Glucose oder eine Aminosäuremischung (Alanin, Serin, Threonin, Glutaminsäure, Methionin und Cystein) hinzugefügt wurde. Hierbei handelt es sich um Substrate, welche beim anaeroben Abbau während der Hydrolyse oder der primären Gärung entstehen können. Die erhaltenen Isolate waren in der Lage, aus diesen Substraten Essigsäure, Propionsäure oder Buttersäure zu bilden. Insgesamt wurden aus den beprobten Anlagen 49 Isolate gewonnen, welche zu den Phyla Firmicutes, Tenericutes oder Thermotogae gehörten. Mit Hilfe von 16S rDNA-Sequenzen konnten die meisten Isolate als Clostridium sporosphaeroides, Defluviitoga tunisiensis und Dendrosporobacter sp. identifiziert werden. Die Bildung von Essigsäure, Propionsäure oder Buttersäure wurde in Kulturen von Isolaten festgestellt, welche als folgende Arten identifiziert wurden: Bacillus thermoamylovorans, Clostridium aminovalericum, Clostridium cochlearium/Clostridium tetani, Clostridium sporosphaeroides, Dendrosporobacter sp., Proteiniborus sp., Selenomonas bovis und Tepidanaerobacter sp. Zwei Isolate, verwandt mit Thermoanaerobacterium thermosaccharolyticum, konnten Buttersäure und Milchsäure bilden. In Kulturen von Defluviitoga tunisiensis wurde Essigsäurebildung festgestellt. Ein Vergleich der 16S rDNA-Sequenzen mit Datenbanken und die Ergebnisse der PCR-Amplifikationen mit Isolat-spezifischen Primerpaaren ergaben zusätzlich Hinweise, dass es sich bei einigen Isolaten um neue Arten handeln könnte (z. B. Stamm Tepidanaerobacter sp. AS34, Stamm Proteiniborus sp. ASG1.4, Stamm Dendrosporobacter sp. LG2.4, Stamm Desulfotomaculum sp. EG2.4, Stamm Gallicola sp. SG1.4B und Stamm Acholeplasma sp. ASSH51). Durch die Entwicklung Isolat-spezifischer Primerpaare, abgeleitet von 16S rDNA-Sequenzen der Isolate oder Referenzstämmen, konnten die Isolate in Biogasanlagen detektiert und mittels qPCR quantifiziert werden (hauptsächlich im Bereich zwischen 1000 bis 100000000 Kopien der 16S rDNA/g BGA-Probe). Weiterhin konnten die Isolate mit Hilfe physiologischer Versuche charakterisiert und deren Rolle in der anaeroben Abbaukette diskutiert werden. Die Art Defluviitoga tunisiensis scheint eine große Bedeutung in Biogasanlagen zu spielen. Defluviitoga tunisiensis wurde am häufigsten in Untersuchungen im Rahmen der vorliegenden Arbeit isoliert und konnte auch mit Hilfe des entwickelten Primerpaares in hohen Abundanzen in den beprobten Biogasanlagen detektiert werden (10000 - 100000000 Kopien der 16S rDNA/g BGA-Probe). Die manuelle Annotation des Gesamtgenoms sowie die Substratverwertungsversuche haben gezeigt, dass Defluviitoga tunisiensis ein sehr breites Substratspektrum in der Verwertung von Kohlenhydraten besitzt und dadurch möglicherweise eine wichtige Rolle bei der Verwertung von Biomasse in Biogasanlagen einnimmt. Mit Hilfe der Ergebnisse der vorliegenden Arbeit konnten somit neue Einblicke in die zweite Stufe des anaeroben Abbaus, die Acidogenese, in Biogasanlagen gegeben werden. rn

Fluorescent-magnetic hybrid nanoparticles induce a dose-dependent increase in proinflammatory response in lung cells in vitro correlated with intracellular localization

Iron-platinum nanoparticles embedded in a poly(methacrylic acid) (PMA) polymer shell and fluorescently labeled with the dye ATTO 590 (FePt-PMA-ATTO-2%) are investigated in terms of their intracellular localization in lung cells and potential to induce a proinflammatory response dependent on concentration and incubation time. A gold core coated with the same polymer shell (Au-PMA-ATTO-2%) is also included. Using laser scanning and electron microscopy techniques, it is shown that the FePt-PMA-ATTO-2% particles penetrate all three types of cell investigated but to a higher extent in macrophages and dendritic cells than epithelial cells. In both cell types of the defense system but not in epithelial cells, a particle-dose-dependent increase of the cytokine tumor necrosis factor alpha (TNFalpha) is found. By comparing the different nanoparticles and the mere polymer shell, it is shown that the cores combined with the shells are responsible for the induction of proinflammatory effects and not the shells alone. It is concluded that the uptake behavior and the proinflammatory response upon particle exposure are dependent on the time, cell type, and cell culture.

Highly improved metabolic stability and pharmacokinetics of indium-111-DOTA-gastrin conjugates for targeting of the gastrin receptor

The development of metabolically stable radiolabeled gastrin analogues with suitable pharmacokinetics is a topic of recent research activity. These imaging vectors are of interest because the gastrin/CCK2 receptor is highly overexpressed in different tumors such as medullary thyroid cancer, neuroendocrine tumors, and SCLC. The drawback of current targeting agents is either their metabolic instability or their high kidney uptake. We present the synthesis and in vitro and in vivo evaluation of 11 (111)In-labeled DOTA-conjugated peptides that differ by their spacer between the peptide and the chelate. We introduced uncharged but hydrophilic spacers such as oligoethyleneglycol, serine, and glutamine. The affinity of all radiopeptides was high with IC(50) values between 0.5 and 4.8 nM. The improvement of human serum stability is 500-fold within this series of compounds. In addition the kidney uptake could be lowered distinctly and the tumor-to-kidney ratio improved almost 60-fold if compared with radiotracers having charged spacers such as glutamic acid.

Scale Up of PLA Nanoparticle Synthesis by Solvent Displacement and Functionalization of the Particles with a Silica Shell for Targeted Drug Delivery Applications

Biodegradable polymer nanoparticles have the properties necessary to address many of the issues associated with current drug delivery techniques including targeted and controlled delivery. A novel drug delivery vehicle is proposed consisting of a poly(lactic acid) nanoparticle core, with a functionalized, mesoporous silica shell. In this study, the production of PLA nanoparticles is investigated using solvent displacement in both a batch and continuous manner, and the effects of various system parameters are examined. Using Pluronic F-127 as the stabilization agent throughout the study, PLA nanoparticles are produced through solvent displacement with diameters ranging from 200 to 250 nm using two different methods: dropwise addition and in an impinging jet mixer. The impinging jet mixer allows for easy scale-up of particle production. The concentration of surfactant and volume of quench solution is found to have minimal impact on particle diameter; however, the concentration of PLA is found to significantly impact the diameter mean and polydispersity. In addition, the stability of the PLA nanoparticles is observed to increase as residual THF is evaporated. Lastly, the isolated PLA nanoparticles are coated with a silica shell using the Stöber Process. It is found that functionalizing the silica with a phosphonic silane in the presence of excess Pluronic F-127 decreases coalescence of the particles during the coating process. Future work should be conducted to fine-tune the PLA nanoparticle synthesis process by understanding the effect of other system parameters and in synthesizing mesoporous silica shells.

The Investigation of Uniform, Monodisperse Crystalline Particles via the Evaporation of Small Droplets

Many industrial solids processes require the production of disperse particles. In industries such as food, personal care, and pharmaceuticals, particle formation is widely used to produce solid products or to separate substances in intermediate process steps. The most important characteristics known to impact the effectiveness of a solid product are purity, size, internal structure, and morphology. These characteristics are essential to maintain optimal operation of subsequent process steps and for obtaining the desired high quality product. This thesis aims to aid in the advancement of particle production technology by (1) investigating the use of a vibrating orifice aerosol generator (VOAG) for collecting data to predict particle attributes including morphology, size, and internal structure as a function of processing parameters such as solvent, solution concentration, air flow rate, and initial droplet size, as well as to (2) determine the extent to which uniform droplet evaporation can be a tool to achieve novel particle morphologies, controlled sizes, or internal structures (crystallinity and crystal form). Experimental results for succinic acid, L-serine, and L-glutamic acid suggest that particles of controlled characteristics can indeed be produced by this method. Analysis by scanning electron microscopy (SEM), nanoindentation, and X-ray diffraction (XRD) shows that various sizes, internal structures, and morphologies can be obtained using the VOAG. Furthermore, unique morphologies and unexpected internal structures were able to be achieved for succinic acid, providing an added benefit to particle formation by this method.

Cerebral formation in situ of S-carboxymethylcysteine after ifosfamide administration to mice: a further clue to the mechanism of ifosfamide encephalopathy

The clinical use of the alkylating oxazaphosphorine ifosfamide is hampered by a potentially severe encephalopathy. S-carboxymethylcysteine (SCMC), a metabolite of ifosfamide (IF), activates the alpha-amino-3-hydroxy-5-methyl-4-isoxazolepropionic acid (AMPA)/kainate receptor, causes neuronal acidification, and could thus be responsible for the encephalopathy. Since the presence of SCMC in brain has not been documented following administration of IF, SCMC was measured in the brain of mice following both the individual i.p. administration of IF and SCMC. SCMC was found in a concentration of 108.2 +/- 29.7 nmol/g following IF, but was detectable at much lower levels following the administration of SCMC (21.1 +/- 21.2 nmol/g). Together with the observation that the concentration of SCMC was 10-fold higher in liver than in brain 1h after administration of SCMC, these findings suggest that the SCMC found after IF was formed in the brain in situ. The concentration of glutamic acid was similar in IF and SCMC treated animals. Methylene blue, which is used clinically to treat and to prevent IF encephalopathy, did not decrease the formation of SCMC in brain. By inhibiting monoamine oxidase activity it did, however, markedly increase the concentration of serotonin in brain which could modulate the effects of SCMC on AMPA/kainate receptors. Thus, SCMC is present in brain following the administration of IF and could contribute to the IF-associated encephalopathy by activation of AMPA/kainate receptors.

Trypanosoma congolense procyclins: unmasking cryptic major surface glycoproteins in procyclic forms

In the tsetse fly, the protozoan parasite Trypanosoma congolense is covered by a dense layer of glycosylphosphatidylinositol (GPI)-anchored molecules. These include a protease-resistant surface molecule (PRS), which is expressed by procyclic forms early in infection, and a glutamic acid- and alanine-rich protein (GARP), which appears at later stages. Since neither of these surface antigens is expressed at intermediate stages, we investigated whether a GPI-anchored protein of 50 to 58 kDa, previously detected in procyclic culture forms, might constitute the coat of these parasites. We therefore partially purified the protein from T. congolense Kilifi procyclic forms, obtained an N-terminal amino acid sequence, and identified its gene. Detailed analyses showed that the mature protein consists almost exclusively of 13 heptapeptide repeats (EPGENGT). The protein is densely N glycosylated, with up to 13 high-mannose oligosaccharides ranging from Man(5)GlcNAc(2) to Man(9)GlcNAc(2) linked to the peptide repeats. The lipid moiety of the glycosylphosphatidylinositol is composed of sn-1-stearoyl-2-lyso-glycerol-3-HPO(4)-1-(2-O-acyl)-d-myo-inositol. Heavily glycosylated proteins with similar repeats were subsequently identified in T. congolense Savannah procyclic forms. Collectively, this group of proteins was named T. congolense procyclins to reflect their relationship to the EP and GPEET procyclins of T. brucei. Using an antiserum raised against the EPGENGT repeat, we show that T. congolense procyclins are expressed continuously in the fly midgut and thus form the surface coat of cells that are negative for both PRS and GARP.

Stable transduction of bovine TLR4 and bovine MD-2 into LPS-nonresponsive cells and soluble CD14 promote the ability to respond to LPS

The interaction of bovine cells with lipopolysaccharide (LPS) was explored using human embryo kidney (HEK) 293 cell line stably transduced with bovine toll-like receptor-4 (TLR4) alone or in combination with bovine MD-2. These lines and mock-transduced HEK293 cells were tested by flow cytometry for LPS-fluorescein isothiocyanate (LPS-FITC) binding, nuclear factor kappa B (NFkappaB) activation, interleukin-8 (IL-8) production and interferon-beta mRNA expression/interferon (IFN) type I production. Whereas bovine TLR4 was sufficient to promote binding of high concentrations of LPS-FITC, both bovine TLR4 and MD-2 were required for activation by LPS, as assessed by NFkappaB activation and IL-8 production. Induction of IFN bioactivity was not observed in doubly transduced HEK293 cells, and no evidence for IFN-beta mRNA induction in response to LPS was obtained, although cells responded by IFN-beta mRNA expression to stimulation by Sendai virus and poly-inosinic acid-poly-cytidylic acid (poly(I:C)). Cells stably transduced with both bovine TLR4 and bovine MD-2 responded to LPS by IL-8 production, in decreasing order, in the presence of fetal bovine serum (FCS), of human serum, and of human serum albumin (HSA). The reduced activity in the presence of HSA could be restored by the addition of soluble CD14 (sCD14) but not of LPS binding protein (LBP). This is in contrast to macrophages which show a superior response to LPS in the presence of HSA when compared with macrophages stimulated by LPS in the presence of FCS. This suggests that macrophages but not HEK293 cells express factors rendering LPS stimulation serum-independent. Stably double-transduced cells reacted, in decreasing order, to LPS from Rhodobacter sphaeroides, to LPS from Escherichia coli, to synthetic lipd-IVa (compound 406), to diphosphoryl-lipid-A (S. minnesota) and to monophosphoryl-lipid-A (S. minnesota). They failed to react to the murine MD-2/TLR4 ligand taxol. This resembles the reactivity of bovine macrophages with regard to sensitivity (ED(50)) and order of potency but is distinct from the reactivity pattern of other species. This formally establishes that in order to react to LPS, cattle cells require serum factors (e.g. sCD14) and cell-expressed factors such as MD-2 and TLR4. The cell lines described are the first of a series expressing defined pattern recognition receptors (PRR) of bovine origin. They will be useful in the study of the interaction of the bovine TLR4-MD-2 complex and Gram-negative bovine pathogens, e.g. the agents causing Gram-negative bovine mastitis.

Ridge augmentation by applying bioresorbable membranes and deproteinized bovine bone mineral: a report of twelve consecutive cases

OBJECTIVE: Lateral ridge augmentations are traditionally performed using autogenous bone grafts to support membranes for guided bone regeneration (GBR). The bone-harvesting procedure, however, is accompanied by considerable patient morbidity. AIM: The aim of the present study was to test whether or not resorbable membranes and bone substitutes will lead to successful horizontal ridge augmentation allowing implant installation under standard conditions. MATERIAL AND METHODS: Twelve patients in need of implant therapy participated in this study. They revealed bone deficits in the areas intended for implant placement. Soft tissue flaps were carefully raised and blocks or particles of deproteinized bovine bone mineral (DBBM) (Bio-Oss) were placed in the defect area. A collagenous membrane (Bio-Gide) was applied to cover the DBBM and was fixed to the surrounding bone using poly-lactic acid pins. The flaps were sutured to allow for healing by primary intention. RESULTS: All sites in the 12 patients healed uneventfully. No flap dehiscences and no exposures of membranes were observed. Nine to 10 months following augmentation surgery, flaps were raised in order to visualize the outcomes of the augmentation. An integration of the DBBM particles into the newly formed bone was consistently observed. Merely on the surface of the new bone, some pieces of the grafting material were only partly integrated into bone. However, these were not encapsulated by connective tissue but rather anchored into the newly regenerated bone. In all of the cases, but one, the bone volume following regeneration was adequate to place implants in a prosthetically ideal position and according to the standard protocol with complete bone coverage of the surface intended for osseointegration. Before the regenerative procedure, the average crestal bone width was 3.2 mm and to 6.9 mm at the time of implant placement. This difference was statistically significant (P<0.05, Wilcoxon's matched pairs signed-rank test). CONCLUSION: After a healing period of 9-10 months, the combination of DBBM and a collagen membrane is an effective treatment option for horizontal bone augmentation before implant placement.