Molekularer Magnetismus und Multistabilitäten in sternförmigen cyanidgebrückten Eisen- und Übergangsmetall-Komplexverbindungen

In der hier vorliegenden Arbeit wurden neue eisenhaltige Spincrossover-Komplexerndargestellt und deren magnetische Eigenschaften untersucht. Ausgehend von früheren Ergebnissen wurden verschiedene Strategien zur Optimierung der Eisen-Spincrossover Verbindungen verfolgt. Wie schon früher dokumentiert finden sich bei Eisen-Übergangsmetall Komplexen eine Vielzahl von Spincrossover Phänomenen. Ebenso gut dokumentiert sind die Möglichen Änderungen des Spin Zustandes durch äußere Einflüsse wie Temperatur, Druck oder Licht. Darauf aufbauend wurden nunrnverschiedene Eisenkomplexe synthetisiert und auf das Spincrossover Phänomen hin untersucht. Dazu wurden zum Einen Fe(II) Komplexe vom Typ [FeL1(NCS)2] (L1 = pmea, pmap, tepa and tmpa) betrachtet und zum anderen Sternförmige Fe(III) Komplexe vom Typ [M{(CN-FeIIIL2}x]y+. (M=Fe(II), Co(III), Mo(IV), Ru(II)) undrndodecanukleare Komplexe vom Typ [(L2Fe(III)NC)5Fe(II)CNCo(III)(CNFe(III)L2)5]4+. L2= Bis(R2,3,4 -salicylidenaminoalkyl-R1-amin. Thermischen Spincrossover und LIESST zeigen [3,3/N-H/Sal-H/Fe/Co]; [3,3/N-H/Sal-H/Fe/Ru]; [3,3/N-H/sal-H/Fe/Mo]; [3,3/N-H/Sal-H/Fe/W]; FeII(pmea)(SCN)2; thermischen Spinübergang zeigt [2,3/N-H/Sal-H/Fe/Fe-Co]. Die Ethylen gebrückten Komplexe zeigen weniger guten oder gar keinen Schalteffekt im Gegensatz zum Propylen gebrückten Komplexe. Fe(II)(PMEA)(SCN)2 zeigt vollständigen thermischen Spinübergang von High Spin nach Low Spin ein LIESST und einen LiPTH Effekt.

Chemical transformations of the pyrene K-region for functional materials

In dieser Arbeit wurde eine neue Methode zur asymmetrischen Substitution der K-Regionen von Pyren entwickelt, auf welcher das Design und die Synthese von neuartigen, Pyren-basierten funktionalen Materialien beruht. Eine Vielzahl von Substitutionsmustern konnte erfolgreich realisiert werden um die Eigenschaften entsprechend dem Verwendungszweck anzupassen. Der polyzyklische aromatische Kohlenwasserstoff (PAK) Pyren setzt sich aus vier Benzolringen in Form einer planaren Raute mit zwei gegenüberliegenden K-Regionen zusammen. Der synthetische Schlüsselschritt dieser Arbeit ist die chemische Transformation der einen K-Region zu einem α-Diketon und der darauffolgenden selektiven Bromierung der zweiten K-Region. Dieser asymmetrisch funktionalisierte Baustein zeichnet sich durch zwei funktionelle Gruppen mit orthogonaler Reaktivität aus und erweitert dadurch das Arsenal der etablierten Pyren Chemie um eine vielseitig einsetzbare Methode. Aufbauend auf diesem synthetischen Zugang wurden fünf wesentliche Konzepte auf dem Weg zu neuen, von Pyren abgeleiteten Materialen verfolgt: (i) Asymmterische Substitution mit elektronenziehenden versus -schiebenden Gruppen. (ii) Darstellung von Pyrenocyaninen durch Anbindung von Pyren mit einer der K-Regionen an das Phthalocyanin Gerüst zur Ausdehnung des π-Systems. (iii) Einführung von Thiophen an die K-Region um halbleitende Eigenschaften zu erhalten. (iv) Symmetrische Annullierung von PAKs wie Benzodithiophen und Phenanthren an beide K Regionen für cove-reiche und dadurch nicht-planare Strukturen. (v) Verwendung des K-Region-funktionalisierten Pyrens als Synthesebaustein für das Peri-Pentacen. Neben der Synthese wurde die Selbstorganisation in der Festphase und an der flüssig/fest Grenzfläche mittels zweidimensionaler Weitwinkel-Röntgenstreuung (2D WAXS) bzw. Rastertunnelmikroskopie (STM) untersucht. Die halbleitenden Eigenschaften wurden in organischen Feld-Effekt Transistoren (OFETs) charakterisiert.

Synthese cyclischer Peptide und von Kohlenhydraten abgeleitete Katalysatoren zur enantioselektiven Darstellung von Cyanhydrinen

Der Suche nach neuen Wirkstoffen für den chemischen Pflanzenschutz kommt insbesondere vor dem Hintergrund der steigenden Weltbevölkerung und weniger zur Verfügung stehenden kulturfähigen Ackerflächen eine stetig wachsende Bedeutung zu. Ziel dieser Arbeit war die Synthese von cyclischen Peptiden und Depsipeptiden, die aufgrund ihrer biologischen Aktivität als potentielle Insektizide für den chemischen Pflanzenschutz in Frage kommen. Darüber hinaus sollten von Kohlenhydraten abgeleitete Katalysatoren zur enantioselektiven Cyanhydrinsynthese entwickelt werden, um einen leichten Zugang zu den Bausteinen der Depsipeptide zu ermöglichen. Als vielversprechender Naturstoff mit insektiziden Eigenschaften gilt das cyclische Pentapeptid Cycloaspeptid E, dessen Totalsynthese in 10 Stufen mit einer Gesamtausbeute von 25% erreicht wurde, sodass die Verbindung für biologische Tests bereitgestellt werden konnte. Zusätzlich gelang die Kristallisation der Verbindung, was eine Röntgenstrukturanalyse ermöglichte. Ein Derivat von Cycloaspeptid E sollte 2-Aminonicotinsäure anstelle von Anthranilsäure enthalten. Die Synthese dieser Verbindung wurde auf drei Wegen versucht. Dabei zeigte sich, dass es bei einer zur Totalsynthese des Naturstoffs analogen Strategie zur quantitativen Bildung eines Diketopiperazins kommt. Auf den anderen Routen ließ sich entweder ein Kupplungsschritt nicht realisieren, oder die Verbindung erwies sich unter den gewählten Bedingungen als instabil. Die Darstellung eines 2-Aminonicotinsäure-Derivats von Cycloaspeptid E bleibt daher weiterhin ein ungelöstes Problem, das weiterer Forschung bedarf. Verticilid A1 ist ein cyclisches Depsipeptid, das aufgrund seiner Bindungsfähigkeit an den Ryanodinrezeptor von Insekten, als Leitstruktur für die Suche nach neuen Insektiziden von Interesse ist. Um zu untersuchen, wie wichtig die Esterbindungen im Molekül für die biologische Aktivität sind, sollte das entsprechende Amid-Derivat und das Cyclodepsipeptid mit nur zwei statt vier Esterbindungen hergestellt werden. Hierbei zeigte sich, dass eine zur Darstellung von Verticilid A1 analoge Syntheseroute zu einer ausgeprägten Epimerisierung führt. Eine lineare Synthese der Derivate endet in der Bildung des Diketopiperazins. Weiterhin wurden zwei neue, zueinander pseudoenantiomere Vanadium(IV)-Katalysatoren auf Basis von D-Glucose einerseits und L-Xylose andererseits dargestellt. Diese lassen sich in fünf bzw. 14 Stufen synthetisieren und liefern in der enantioselektiven Katalyse von Mandelsäurenitril Enantiomerenüberschüsse von 89% bzw. 91% bei hohen Ausbeuten. Zusammenfassend lässt sich feststellen, dass im Rahmen dieser Arbeit die Totalsynthese von Cycloaspeptid E erfolgreich durchgeführt wurde, und die Syntheseversuche von weiteren cyclischen Peptiden wichtige Erkenntnisse für weitere Synthesen lieferten. Mit den beiden hergestellten Vanadium(IV)-Komplexen wurden zwei potente, auf Kohlenhydraten basierende Katalysatoren für die enantioselektive Synthese von Cyanhydrinen entwickelt.

Ruthenium-based light harvesting complexes

Polypyridylkomplexe von Ruthenium(II) besitzen eine Vielzahl von Anwendungen, z. B. in Farbstoff-sensibilisierten Solarzellen und als Photokatalysatoren. [Ru(bpy)3]2+ ist einer der prominentesten Ruthenium(II)-Komplexe und besitzt langlebige angeregte 3MLCT-Zustände mit einer Lebensdauer von 1 µs und einer Lumineszenz-Quantenausbeute von 10%. [Ru(bpy)3]2+ ist chiral und kann Stereoisomere bilden, wenn die Liganden unsymmetrisch substituiert sind oder im Falle von oligonuklearen rac/meso-Komplexen. Bis-tridentate Komplexe wie [Ru(tpy)2]2+ sind achiral und umgehen damit unerwünschte Stereoisomere. [Ru(tpy)2]2+ besitzt jedoch enttäuschende photophysikalische Eigenschaften mit einer 3MLCT-Lebensdauer von nur etwa 0.2 ns und einer Quantenausbeute von ≤ 0.0007%. Die Anbringung von Substituenten an [Ru(tpy)2]2+ sowie die Aufweitung der Liganden-Bisswinkel auf 90° bewirken deutlich verbesserte Eigenschaften der emittierenden 3MLCT-Zustände. rnDieser Strategie folgend wurden in der vorliegenden Arbeit neue bis-tridentate Ruthenium(II)-Komplexe entwickelt, synthetisiert und charakterisiert. Durch Anbringen von Ester-Substituenten und Verwenden von Liganden mit erweiterten Bisswinkeln konnten 3MLCT-Lebensdauern von bis zu 841 ns und Quantenausbeuten von bis zu 1.1% erreicht werden. Die neuen bis-tridentaten Komplexe weisen eine deutlich erhöhte Photostabilität im Vergleich zu tris-bidentatem [Ru(bpy)3]2+ auf. rnDie Komplexe wurden als Emitter in Licht-emittierenden elektrochemischen Zellen eingebaut und zeigen Elektrolumineszenz mit einer tiefroten Farbe, die bis ins NIR reicht. Ebenso wurden die Komplexe als Lichtsammler in Farbstoff-sensibilisierten Solarzellen getestet und erreichen Licht-zu-Energie-Effizienzen von bis zu 0.26%. rnDinukleare, stereochemisch einheitliche Ruthenium(II)-Komplexe wurden oxidiert um die Metall-Metall-Wechselwirkung zwischen Ru(II) und Ru(III) in der einfach oxidierten Spezies zu untersuchen. Die unterschiedlichen Redoxeigenschaften der beiden Rutheniumzentren in den verwendeten dinuklearen Verbindungen führt zu einer valenzlokalisierten Situation in der keine Metall-Metall-Wechselwirkung beobachtet wird. Ebenso wurde die Oxidation eines einkernigen Ruthenium(II)-Komplexes sowie dessen spontane Rückreduktion untersucht.rnEnergietransfersysteme wurden mittels Festphasensynthese hergestellt. Dabei ist ein Bis(terpyridin)ruthenium(II)-Komplex als Energie-Akzeptor über eine unterschiedliche Anzahl an Glycineinheiten mit einem Cumarin-Chromophor als Energie-Donor verknüpft. Bei einer kleinen Zahl an Glycineinheiten (0, 1) findet effektiver Energietransfer vom Cumarin- zum Ruthenium-Chromophor statt, wogegen bei zwei Glycineinheiten ein effektiver Energietransfer verhindert ist.rnLicht-induzierte Ladungstrennung wurde erreicht, indem Bis(terpyridin)ruthenium(II)-Komplexe als Chromophore in einem Donor-Chromophor-Akzeptor-Nanokomposit eingesetzt wurden. Dabei wurde ein Triphenylamin-enthaltendes Blockcopolymer als Elektronendonor und ZnO-Nanostäbchen als Elektronenakzeptor verwendet. Bei Bestrahlung des Chromophors werden Elektronen in die ZnO-Nanostäbchen injiziert und die Elektronenlöcher wandern in das Triphenylamin-enthaltende Blockcopolymer. rnrn

Phosphonate ligands in extended inorganic hybrids and as radical units in complexes

Phosphonatliganden in erweiterten anorganischen Hybridmaterialien undrnals Radikalträgern in KomplexenrnrnAnorganisch-organische Hybridmaterialien sind in der Regel extrem vielseitig. Die systematische Darstellung von niederdimensionalen Materialien (eindimensionale Kettenverbindungen oder zweidimensionalen Schichtverbindungen) mit einer Kontrolle über die Art der Verbindung,rnbietet neue Möglichkeiten im Bereich des molekularen Magnetismus. Hier im Fall von Metall-Phosphonat Verbindungen in erweiterten anorganischen Hybriden wurde der pH - Wert während der Reaktion eingestellt, wodurch der Grad der Protonierung des Phosphonatliganden kontrolliert wurde. Aufgrund der Tatsache, dass alle erhaltenen Metall Phosphonatverbindungen neutral waren, konnte das Ligand zu Metallverhältnis erstmals vorhergesagt werden. So wurden mehrere neue Metall–Phosphonat Verbindungen im Bereich von Null-dimensionalen (I0O0, Co-Kristallisation von M(H2O)6 mitrndeprotonierten Phosphonatligand), über eindimensionalen (I1O0, Kettenstrukturen) bis hin zu zweidimensionalen (I2O0, Schichtstrukturen) ausführlich diskutiert in Bezug auf ihr magnetisches Verhalten. Im Allgemeinen sind die erwarteten Austauschwechselwirkungen in einem erweiterten anorganischen Hybridmaterial stark, weil oft ein Superaustausch durch ein einzelnes Sauerstoffatom möglich ist. Hier waren oft mehrere konkurrierende Austauschwechselwirkungen vorhanden, so dass kompliziertere magnetische Verhalten beobachtet wurden.rnrnDarüber hinaus wurden drei neue Beispiele von Nitronyl-Nitroxidradikale dargestellt, in denen eine zusätzliche saure Funktionalität eingeführt war. Die Auswirkungen des sauren Charakters der zusätzlich eingeführten Sulfonsäure oder Phosphonsäure-Gruppe auf das Nitronyl-Nitroxidradikal wurden im Detail zum ersten Mal untersucht. Die mit der Phosphonsäure-Gruppe versehenen Nitronyl-Nitroxidradikale sind perfekte Proben für die Untersuchung einer Spin-Verschiebung in Nitronyl-Nitroxidradikale durch EPR-Spektroskopie, aufgrund des eingeführten Phosphors. Auch der Protonierungsgrad der zusätzlich eingeführten Phosphonsäure-Gruppe wurde berücksichtigt. In dieser Arbeit wurden die ersten Metallkomplexe der neuen substituierten sauren Nitronyl-Nitroxidradikale vorgestellt. Die Koordination von Nickel(II) Metallionen an die saure, zweite funktionelle Gruppe des Nitronyl–Nitroxid Radikal wurde beschrieben. Die magnetische Austauschwechselwirkung der Metallionen untereinander und die Metall-Radikal-Austauschwechselwirkungen wurden untersucht. rnrnIm Allgemeinen können interessante molekulare magnetische Materialien dadurch dargestellt werden, dass die Dimension der Metall-Phosphonat-Verbindungen als Beispiele für die erweiterten anorganischen Hybridmaterialien gesteuert werden kann. Mit Nitronyl-Nitroxidradikale als organische Liganden können in Zukunft noch mehr Spin-Träger in anorganisch-organischen Gerüstmaterialien integriert werden um die magnetischen Eigenschaften zu verbesseren.rn

Inverse and regular phenyl-azole ligands for luminescent Iridium(III) complexes

In the modern society, light is mostly powered by electricity which lead to a significant increase of the global energy consumption. In order to reduce it, different kinds of electric lamps have been developed over the years; it is now accepted that phosphorescence-based OLEDs offer many advantages over existing light technologies. Iridium complexes are considered excellent candidates for bright materials by virtue of the possibility to easily tune the wavelength of the emitted radiation, by appropriate modifications of the nature of the ligands. It is important to note that the synthesis of Ir(III) blue-emitting complexes is a very challenging goal, because of wide HOMO-LUMO gaps needed for produce a deep blue emission. During my thesis I planned the synthesis of two different series of new Ir(III) heteroleptic complexes, the C and the N series, using cyclometalating ligands containing an increasing number of nitrogens in inverse and regular position. I successfully performed in the synthesis of the required four ligands, i.e. 1-methyl-4-phenyl-1H-imidazole (2), 4-phenyl-1-methyl-1,2,3-triazole (3), 1-phenyl-1H-1,2,3-triazole (6) and 1-phenyl-1H-tetrazole (7), that differ in the number of nitrogens present in the heterocyclic ring and in the position of the phenyl ring. Therefore the cyclometalation of the obtained ligands to get the corresponding Ir(III)-complexes was attempted. I succeeded in the synthesis of two Ir(III)-complexes of the C series, and I carried out various attempts to set up the appropriate reaction conditions to get the remaining desired derivatives. The work is still in progress, and once all the desired complexes will be synthesized and characterized, a correlation between their structure and their emitting properties could be formulated analysing and comparing the photophysical data of the real compounds.

Sexual health of ethnic minority MSM in Britain (MESH project): design and methods

Background Men who have sex with men (MSM) remain the group most at risk of acquiring HIV infection in Britain. HIV prevalence appears to vary widely between MSM from different ethnic minority groups in this country for reasons that are not fully understood. The aim of the MESH project was to examine in detail the sexual health of ethnic minority MSM living in Britain. Methods/Design The main objectives of the MESH project were to explore among ethnic minority MSM living in Britain: (i) sexual risk behaviour and HIV prevalence; (ii) their experience of stigma and discrimination; (iii) disclosure of sexuality; (iv) use of, and satisfaction with sexual health services; (v) the extent to which sexual health services (for treatment and prevention) are aware of the needs of ethnic minority MSM. The research was conducted between 2006 and 2008 in four national samples: (i) ethnic minority MSM living in Britain; (ii) a comparison group of white British MSM living in Britain; (iii) NHS sexual health clinic staff in 15 British towns and cities with significant ethnic minority communities and; (iv) sexual health promotion/HIV prevention service providers. We also recruited men from two "key migrant" groups living in Britain: MSM born in Central or Eastern Europe and MSM born in Central or South America. Internet-based quantitative and qualitative research methods were used. Ethnic minority MSM were recruited through advertisements on websites, in community venues, via informal networks and in sexual health clinics. White and "key migrant" MSM were recruited mostly through Gaydar, one of the most popular dating sites used by gay men in Britain. MSM who agreed to take part completed a questionnaire online. Ethnic minority MSM who completed the online questionnaire were asked if they would be willing to take part in an online qualitative interview using email. Service providers were identified through the British Association of Sexual Health and HIV (BASHH) and the Terrence Higgins Trust (THT) CHAPS partnerships. Staff who agreed to take part were asked to complete a questionnaire online. The online survey was completed by 1241 ethnic minority MSM, 416 men born in South and Central America or Central and Eastern Europe, and 13,717 white British MSM; 67 ethnic minority MSM took part in the online qualitative interview. In addition 364 people working in sexual health clinics and 124 health promotion workers from around Britain completed an online questionnaire. Discussion The findings from this study will improve our understanding of the sexual health and needs of ethnic minority MSM in Britain.

Role of meprins to protect ileal mucosa of Crohn's disease patients from colonization by adherent-invasive E. coli

Ileal lesions in Crohn's disease (CD) patients are colonized by pathogenic adherent-invasive Escherichia coli (AIEC) able to adhere to and invade intestinal epithelial cells (IEC), and to survive within macrophages. The interaction of AIEC with IEC depends on bacterial factors mainly type 1 pili, flagella, and outer membrane proteins. In humans, proteases can act as host defence mechanisms to counteract bacterial colonization. The protease meprin, composed of multimeric complexes of the two subunits alpha and beta, is abundantly expressed in IECs. Decreased levels of this protease correlate with the severity of the inflammation in patients with inflammatory bowel disease. The aim of the present study was to analyze the ability of meprin to modulate the interaction of AIEC with IECs. In patients with ileal CD we observed decreased levels of meprins, in particular that of meprin β. Dose-dependent inhibition of the abilities of AIEC strain LF82 to adhere to and invade intestinal epithelial T84 cells was observed when bacteria were pre-treated with both exogenous meprin α and meprin β. Dose-dependent proteolytic degradation of type 1 pili was observed in the presence of active meprins, but not with heat-inactivated meprins, and pretreatment of AIEC bacteria with meprins impaired their ability to bind mannosylated host receptors and led to decreased secretion of the pro-inflammatory cytokine IL-8 by infected T84 cells. Thus, decreased levels of protective meprins as observed in CD patients may contribute to increased AIEC colonization.

Quantitative assessment of urea generation and elimination in healthy dogs and in dogs with chronic kidney disease

BACKGROUND: Kinetic assessment of urea, the main end product of protein metabolism, could serve to assess protein catabolism in dogs with chronic kidney disease (CKD). Protein malnutrition and catabolism are poorly documented in CKD and they often are neglected clinically because of a lack of appropriate evaluation tools. HYPOTHESIS: Generation and excretion of urea are altered in dogs with CKD. ANIMALS: Nine dogs with spontaneous CKD (IRIS stages 2-4) and 5 healthy research dogs. METHODS: Endogenous renal clearance (Clrenal) of urea and creatinine was measured first. Exogenous plasma clearance (Clplasma, total body clearance) of the 2 markers then was determined by an IV infusion of urea (250-1,000 mg/kg over 20 minutes) and an IV bolus of creatinine (40 mg/kg). Extrarenal clearance (Clextra) was defined as the difference between Clplasma)and Clrenal. Endogenous urea generation was computed assuming steady-state conditions. RESULTS: Median Clrenal and Clextra of urea were 2.17 and 0.21 mL/min/kg in healthy dogs and 0.37 and 0.28 mL/min/kg in CKD dogs. The proportion of urea cleared by extrarenal route was markedly higher in dogs with glomerular filtration rate<1 mL/kg/min than in normal dogs, reaching up to 85% of the total clearance. A comparable pattern was observed for creatinine excretion, except in 1 dog, Clextra remained<20% of Clplasma. CONCLUSION: Extrarenal pathways of urea excretion are predominant in dogs with advanced CKD and justify exploring adjunctive therapies based on enteric nitrogen excretion in dogs. A trend toward increased urea generation may indicate increased catabolism in advanced CKD.

A time-resolved fluorescence resonance energy transfer assay suitable for high-throughput screening for inhibitors of immunoglobulin E-receptor interactions

The interaction of immunoglobulin E (IgE) antibodies with the high-affinity receptor, FcεRI, plays a central role in initiating most allergic reactions. The IgE-receptor interaction has been targeted for treatment of allergic diseases, and many high-affinity macromolecular inhibitors have been identified. Small molecule inhibitors would offer significant advantages over current anti-IgE treatment, but no candidate compounds have been identified and fully validated. Here, we report the development of a time-resolved fluorescence resonance energy transfer (TR-FRET) assay for monitoring the IgE-receptor interaction. The TR-FRET assay measures an increase in fluorescence intensity as a donor lanthanide fluorophore is recruited into complexes of site-specific Alexa Fluor 488-labeled IgE-Fc and His-tagged FcεRIα proteins. The assay can readily monitor classic competitive inhibitors that bind either IgE-Fc or FcεRIα in equilibrium competition binding experiments. Furthermore, the TR-FRET assay can also be used to follow the kinetics of IgE-Fc-FcεRIα dissociation and identify inhibitory ligands that accelerate the dissociation of preformed complexes, as demonstrated for an engineered DARPin (designed ankyrin repeat protein) inhibitor. The TR-FRET assay is suitable for high-throughput screening (HTS), as shown by performing a pilot screen of the National Institutes of Health (NIH) Clinical Collection Library in a 384-well plate format.

Biological safety concepts of genetically modified live bacterial vaccines

Live vaccines possess the advantage of having access to induce cell-mediated and antibody-mediated immunity; thus in certain cases they are able to prevent infection, and not only disease. Furthermore, live vaccines, particularly bacterial live vaccines, are relatively cheap to produce and easy to apply. Hence they are suitable to immunize large communities or herds. The induction of both cell-mediated immunity as well as antibody-mediated immunity, which is particularly beneficial in inducing mucosal immune responses, is obtained by the vaccine-strain's ability to colonize and multiply in the host without causing disease. For this reason, live vaccines require attenuation of virulence of the bacterium to which immunity must be induced. Traditionally attenuation was achieved simply by multiple passages of the microorganism on growth medium, in animals, eggs or cell cultures or by chemical or physical mutagenesis, which resulted in random mutations that lead to attenuation. In contrast, novel molecular methods enable the development of genetically modified organisms (GMOs) targeted to specific genes that are particularly suited to induce attenuation or to reduce undesirable effects in the tissue in which the vaccine strains can multiply and survive. Since live vaccine strains (attenuated by natural selection or genetic engineering) are potentially released into the environment by the vaccinees, safety issues concerning the medical as well as environmental aspects must be considered. These involve (i) changes in cell, tissue and host tropism, (ii) virulence of the carrier through the incorporation of foreign genes, (iii) reversion to virulence by acquisition of complementation genes, (iv) exchange of genetic information with other vaccine or wild-type strains of the carrier organism and (v) spread of undesired genes such as antibiotic resistance genes. Before live vaccines are applied, the safety issues must be thoroughly evaluated case-by-case. Safety assessment includes knowledge of the precise function and genetic location of the genes to be mutated, their genetic stability, potential reversion mechanisms, possible recombination events with dormant genes, gene transfer to other organisms as well as gene acquisition from other organisms by phage transduction, transposition or plasmid transfer and cis- or trans-complementation. For this, GMOs that are constructed with modern techniques of genetic engineering display a significant advantage over random mutagenesis derived live organisms. The selection of suitable GMO candidate strains can be made under in vitro conditions using basic knowledge on molecular mechanisms of pathogenicity of the corresponding bacterial species rather than by in vivo testing of large numbers of random mutants. This leads to a more targeted safety testing on volunteers and to a reduction in the use of animal experimentation.

Pharmacodynamics of antibiotics in experimental bacterial meningitis--two sides to rapid bacterial killing in the cerebrospinal fluid

In bacterial meningitis, several pharmacodynamic factors determine therapeutic success--when defined as sterilization of the cerebrospinal fluid (CSF); (i) local host defense deficits require the use of bactericidal antibiotics; (ii) CSF antibiotic concentrations that are at least 10-fold above the MBC are necessary for maximal bactericidal activity; (iii) high CSF peak concentrations that lead to rapid bacterial killing appear more important than prolonged suprainhibitory concentrations, probably because very low residual levels in the CSF prevent bacterial regrowth even during relatively long dosing intervals; (iv) penetration of antibiotics into the CSF is significantly impaired by the blood-brain barrier, thus requiring high serum levels to achieve the CSF concentrations necessary for rapid bacterial killing. Beyond these principles, recent data suggest that rapid lytic killing of bacteria in the CSF may have harmful effects on the brain because of the release of biologically active bacterial products. The conflict between the need for rapid CSF sterilization and the harmful consequences of bacterial lysis must be addressed in the therapy of meningitis.

Potential role of pre-existing blood vessels for vascularization and mineralization of osteochondral grafts: an intravital microscopic study in mice

BACKGROUND: The aim of this study was to develop an experimental model that allows to elude the potential role of the preexisting graft microvasculature for vascularization and mineralization of osteochondral grafts. ANIMALS AND METHODS: For that purpose, the II-IV metatarsals of fetal DDY-mice known to be nonvascularized at day 16 of gestation (M16) but vascularized at day 18 (M18) were freshly transplanted into dorsal skin fold chambers of adult DDY mice. Using intravital microscopy angiogenesis, leukocyte-endothelium interaction and mineralization were assessed for 12 days. RESULTS: Angiogenesis occurred at 32 hours in M18, but not before 57 hours in M16 (p = 0.002), with perfusion of these vessels at 42 hours (p = 0.005) and 65 hours (p = 0.1), respectively. Vessels reached a density three times as high as that of the recipient site at day 6, remaining constant until day 12 in M18, whereas in M16 vascular density increased from day 6 and reached that of M18 at day 12 (p = 0.04). Leukocyte-endothelium interaction showed sticker counts elevated by a factor of 4-5 in M18 as compared to M16. Mineralization of osteochondral grafts did not differ between M16 and M18, which significantly increased in both groups throughout the observation period. INTERPRETATION: We propose the faster kinetics in the angiogenic response to M18 and the elevated counts of sticking leukocytes to rest on the potential of establishing end-to-end anastomoses (inosculation) of the vascularized graft with recipient vessels.

Medicinal Chemistry of ureido derivatives as Antiinfectives

Ureides are compounds, which essentially incorporate urea as a substructural component either in open or cyclic form. Ureido derivatives are one of the oldest classes of bioactives, widely used as antiinfective agents. Several of these compounds, including aminoquinuride, aminocarbalide, imidurea, cloflucarban, nitrofurazone, urosulfan, viomycin are used in clinical situations. One of the ureides, the triclocarban is compulsorily used as antibacterial agent in cleansing and disinfecting solutions in hospital, household, cosmetics, toys, textile and plastics. It disables the activity of ENR, an enzyme vital for building the cell wall of the bacteria and fungus. Besides, the ureido-penicillins in clinical use there have been several ureido-lactam derivatives which have been reported to exhibit significant antibacterial activity. A urea containing dipeptide TAN-1057A isolated from Flexibacter spp. has potent bioactivity against MRSA. The metal complexes of sulphonyl ureido derivatives are effective antifungal agents by inhibiting the activity of phosphomannose isomerase, a key enzyme in the biosynthesis of yeast cell walls. There have been number of ureides including the cyclic ureas which are potent HIV protease inhibitors and display significant anti-HIV activity. The urea derivative, merimepodip that has been derived using structure based design, is potent inhibitor of IMPDH and is active against Hepatitis-C infection. This review will primarily focus on the significant work reported for this class of compounds including design, synthesis and biological activity.