In vitro evaluation, in vivo quantification, and microbial diversity studies of nutritional strategies for reducing enteric methane production

The main objective of the present work was to study nutritive strategies for lessening the CH4 formation associated to ruminant tropical diets. In vitro gas production technique was used for evaluating the effect of tannin-rich plants, essential oils, and biodiesel co-products on CH4 formation in three individual studies and a small chamber system to measure CH4 released by sheep for in vivo studies was developed. Microbial rumen population diversity from in vitro assays was studied using qPCR. In vitro studies with tanniniferous plants, herbal plant essential oils derived from thyme, fennel, ginger, black seed, and Eucalyptus oil (EuO) added to the basal diet and cakes of oleaginous plants (cotton, palm, castor plant, turnip, and lupine), which were included in the basal diet to replace soybean meal, presented significant differences regarding fermentation gas production and CH4 formation. In vivo assays were performed according to the results of the in vitro assays. , when supplemented to a basal diet (Tifton-85 hay sp, corn grain, soybean meal, cotton seed meal, and mineral mixture) fed to adult Santa Ines sheep reduced enteric CH4 emission but the supplementation of the basal diet with EuO did not affect ( > 0.05) methane released. Regarding the microbial studies of rumen population diversity using qPCR with DNA samples collected from the in vitro trials, the results showed shifts in microbial communities of the tannin-rich plants in relation to control plant. This research demonstrated that tannin-rich , essential oil from eucalyptus, and biodiesel co-products either in vitro or in vivo assays showed potential to mitigate CH4 emission in ruminants. The microbial community study suggested that the reduction in CH4 production may be attributed to a decrease in fermentable substrate rather than to a direct effect on methanogenesis.

In vivo accuracy of conventional and digital radiographic methods in confirming root canal working length determination by Root ZX

Objectives: To compare, in vivo, the accuracy of conventional and digital radiographic methods in determining root canal working length. Material and Methods: Twenty-five maxillary incisor or canine teeth from 22 patients were used in this study. Considering the preoperative radiographs as the baseline, a 25 K file was inserted into the root canal to the point where the Root ZX electronic apex locator indicated the APEX measurement in the screen. From this measurement, 1 mm was subtracted for positioning the file. The radiographic measurements were made using a digital sensor (Digora 1.51) or conventional type-E films, size 2, following the paralleling technique, to determine the distance of the file tip and the radiographic apex. Results: The Student "t" test indicated mean distances of 1.11 mm to conventional and 1.20 mm for the digital method and indicated a significant statistical difference (p<0.05). Conclusions: The conventional radiographic method was found to be superior to the digital one in determining the working length of the root canal.

Anatomical analysis of peach palm (Bactris gasipaes) leaves cultivated in vitro, ex vitro and in vivo

(Anatomical analysis of peach palm (Bactris gasipaes) leaves cultivated in vitro, ex vitro and in vivo). The present work characterized and compared the anatomical structures of the leaves of Bactris gasipaes (Arecaceae) plants grown under different cultivation conditions (in vitro, ex vitro and in vivo) with the goal of identifying the origins of the difficulties encountered in acclimatizing micro-plants. The Quant program was used to determine leaf tissue thicknesses and areas, and histochemical tests were performed on leaf sections and analyzed using light microscopy. Stomatal and trichome densities were determined using the epidermal impression method and by scanning electronic microscopy. Our results indicated that there were no discernible alterations of the anatomical characteristics of the leaves of micro-plants cultivated under differing conditions and that the thickening of the mesophyll and the vascular fibers indicated adaptive responses to ex vitro conditions. As such, the observed difficulties in acclimatizing peach palm micro-plants to ex vitro conditions cannot be attributed to plant anatomical characteristics acquired during in vitro cultivation.

Influence of pulp condition on the accuracy of an electronic foramen locator in posterior teeth: an in vivo study

The aim of this study was to assess, in vivo, the accuracy of the NovApex (R) electronic foramen locator in determining working length (WL) in vital and necrotic posterior teeth. The NovApex (R) was used in 144 canals: 35 teeth with vital pulps (68 canals) and 42 teeth with necrotic pulps (76 canals). WL was measured with the NovApex (R) locator and confirmed using the radiographic method. Differences between electronic and radiographic measurements ranging between 0.0 and 0.4 millimeters were classified as acceptable; differences equal to or greater than 0.5 millimeter were considered unacceptable. Pearson's chi-square test was used to assess the influence of pulp condition on the accuracy of NovApex (R) (alpha = 0.05). Regardless of pulp condition, differences between electronic and radiographic WL measurements were acceptable in 73.61% of the canals. No statistically significant differences in accuracy were observed when comparing vital and necrotic canals (p > 0.05). There were 38 unacceptable measurements. In none of these cases was the file tip located beyond the radiographic apex; in 32, it was located short of the NovApex (R) measurement. Pulp condition had no significant effect on the accuracy of NovApex (R).

In vivo evaluation of a metronidazole-containing gel for the adjuvant treatment of chronic periodontitis: preliminary results

The present study developed an experimental metronidazole-based gel and evaluated its efficacy for the adjuvant treatment of chronic periodontitis. Sixteen patients were randomly allocated into two groups of eight subjects according to the following proposed treatments: (1) scaling and root planing (active control) or (2) scaling and root planing and direct periodontal intrapocket application of 15% metronidazole-based gel in two sites (a parts per thousand yen5 mm in depth) (experimental group). Potential changes in the subgingival microbiota were assessed using a DNA Checkerboard method at three proposed times: baseline and following 7 or 30 days of drug administration. High-performance liquid chromatography (HPLC) monitored metronidazole concentrations in the crevicular fluid during treatment. The metronidazole experimental group presented lower bacterial counts than the control group at the three evaluated times (p < 0.01 for baseline, p < 0.001 for 7 or 30 days) when the target species were analyzed as a pool of bacteria. Samples revealed significantly lower counts 7 days after drug administration compared with baseline or after 30 days (p < 0.05). HPLC analysis detected gel 1 h after application. The metronidazole-based gel significantly decreased the total bacterial count at the three evaluated times. Periodontopathogenic species were not different after gel administration.

Biomimetic in vitro oxidation of lapachol: A model to predict and analyse the in vivo phase I metabolism of bioactive compounds

The bioactive naphtoquinone lapachol was studied in vitro by a biomimetic model with Jacobsen catalyst (manganese(III) salen) and iodosylbenzene as oxidizing agent. Eleven oxidation derivatives were thus identified and two competitive oxidation pathways postulated. Similar to Mn(III) porphyrins, Jacobsen catalyst mainly induced the formation of para-naphtoquinone derivatives of lapachol, but also of two ortho-derivatives. The oxidation products were used to develop a GC MS (SIM mode) method for the identification of potential phase I metabolites in vivo. Plasma analysis of Wistar rats orally administered with lapachol revealed two metabolites, alpha-lapachone and dehydro-alpha-lapachone. Hence, the biomimetic model with a manganese salen complex has evidenced its use as a valuable tool to predict and elucidate the in vivo phase I metabolism of lapachol and possibly also of other bioactive natural compounds. (C) 2012 Elsevier Masson SAS. All rights reserved.

Formation and stability of oil-in-water nanoemulsions containing rice bran oil: in vitro and in vivo assessments

Abstract Background Nanoemulsions have practical application in a multitude of commercial areas, such as the chemical, pharmaceutical and cosmetic industries. Cosmetic industries use rice bran oil in sunscreen formulations, anti ageing products and in treatments for skin diseases. The aim of this study was to create rice bran oil nanoemulsions using low energy emulsification methods and to evaluate their physical stability, irritation potential and moisturising activity on volunteers with normal and diseased skin types. Results The nanoemulsion developed by this phase diagram method was composed of 10% rice bran oil, 10% surfactants sorbitan oleate/PEG-30 castor oil, 0.05% antioxidant and 0.50% preservatives formulated in distilled water. The nanoemulsion was stable over the time course of this study. In vitro assays showed that this formulation has a low irritation potential, and when applied to human skin during in vivo studies, the nanoemulsion improved the skin's moisture and maintained normal skin pH values. Conclusion The results of irritation potential studies and in vivo assessments indicate that this nanoemulsion has potential to be a useful tool to treat skin diseases, such as atopic dermatitis and psoriasis.

Comparison of indigestible markers from in situ and in vivo incubation to predict apparent digestibility in hay- and corn-fed horses

Four castrated crossbred horses were used in a randomized block design to study the use of indigestible internal markers iNDF and iADF obtained in situ (from bovines) or in vivo (from equines). Treatments consisted of determining digestibility by the direct method comprising total feces collection (TC) and by the indirect method comprising internal markers iNDF and iADF obtained by in situ incubation in bovine rumen or in vivo by the mobile nylon bag (MNB) technique with horses. iNDF-IV and iADF-IV resulted in better marker recovery rate (RR) (91.50%), similar to TC. The in situ technique resulted in lower RR values for the two indigestible markers, averaging 86.50% (p < 0.05). Estimates of the nutrient coefficient of digestibility (CD) were adequately predicted by iADF-IV, for horses fed on hay exclusively, with rates 46.41, 48.16, 47.92 and 45.51% for dry matter (DM), organic matter (OM), FDN and gross energy, respectively. Results show that MNB may be used to obtain iADF in horses fed on coast-cross hay exclusively, whereas NDFi and ADFi were selected for horses fed on mixed diets to predict the coefficient of nutrient digestibility.

In vivo assessment of specific cytotoxic T lymphocyte killing

The direct killing of target cells by cytotoxic T lymphocytes (CTLs) plays a fundamental role in protective immunity to viral, bacterial, protozoan and fungi infections, as well as to tumor cells. In vivo cytotoxic assays take into account the interaction of target and effector cells in the context of the proper microenvironment making the analysis biologically more relevant than in vitro cytotoxic assays. Thus, the development, improvement and validation of in vivo methods are necessary in view of the importance of the results they may provide. We describe and discuss in this manuscript a method to evaluate in vivo specific cytotoxic T lymphocyte killing. We used as model system mice immunized with human recombinant replication-deficient adenovirus 5 (HAd5) containing different transgenes as the trigger of a CTL-mediated immune response. To these mice, we adoptively transferred syngeneic cells labeled with different vital fluorescent dyes. Donor cells were pulsed (target) or not (control non-target) with distinct CD8 T-cell epitopes, mixed in a 1:1 ratio and injected i.v. into immunized or non-immunized recipient mice. After 18-24h, spleen cells are collected and analysed by flow cytometry. A deviation from the 1:1 ratio of control and target cell populations indicates antigen specific lysis of target cells

In vivo photothermal tumour ablation using gold nanorods

Less invasive and more effective cancer treatments have been the aim of research in recent decades, e.g. photothermal tumour ablation using gold nanorods. In this study we investigate the cell death pathways activated, and confirm the possibility of CTAB-coated nanoparticle use in vivo. Nanorods were synthesized by the seeding method; some of them were centrifuged and washed to eliminate soluble CTAB. The MTT cytotoxicity test was performed to evaluate cytotoxicity, and the particles' viability after their synthesis was assessed. Once it had been observed that centrifuged and washed nanorods are harmless, and that nanoparticles must be used within 48 h after their synthesis, in vivo hyperthermic treatment was performed.After irradiation, a tumour biopsy was subjected to a chemiluminescence assay to evaluate membrane lipoperoxidation, and to a TRAP assay to evaluate total antioxidant capacity. There was a 47 ºC rise in temperature observed at the tumour site. Animals irradiated with a laser (with or without nanorods) showed similar membrane lipoperoxidation, more intense than in control animals. The antioxidant capacity of experimental animal tumours was elevated. Our results indicate that necrosis is possibly the cell death pathway activated in this case, and that nanorod treatment is worthwhile.

Effect of drug physicochemical properties on the release from liposomal systems in vitro and in vivo

Liposomes were discovered about 40 years ago by A. Bangham and since then they became very versatile tools in biology, biochemistry and medicine. Liposomes are the smallest artificial vesicles of spherical shape that can be produced from natural untoxic phospholipids and cholesterol. Liposome vesicles can be used as drug carriers and become loaded with a great variety of molecules, such as small drug molecules, proteins, nucleotides and even plasmids. Due to the variability of liposomal compositions they can be used for a large number of applications. In this thesis the β-adrenoceptor antagonists propranolol, metoprolol, atenolol and pindolol, glucose, 18F-Fluorodeoxyglucose (FDG) and Er-DTPA were used for encapsulation in liposomes, characterization and in vitro release studies. Multilamellar vesicles (MLV), large unilamellar vesicles (LUV) and smaller unilamellar vesicles (SUV) were prepared using one of the following lipids: 1,2-Dimyristoyl-sn-Glycero-3-Phosphocholine (DMPC), 1,2-Distearoyl-sn-Glycero-3-Phosphocholine (DSPC), Phospholipone 90H (Ph90H) or a mixture of DSPC and DMPC (1:1). The freeze thawing method was used for preparation of liposomes because it has three advantages (1) avoiding the use of chloroform, which is used in other methods and causes toxicity (2) it is a simple method and (3) it gives high entrapping efficiency. The percentage of entrapping efficiencies (EE) was different depending on the type and phase transition temperature (Tc) of the lipid used. The average particle size and particle size distribution of the prepared liposomes were determined using both dynamic light scattering (DLS) and laser diffraction analyzer (LDA). The average particle size of the prepared liposomes differs according to both liposomal type and lipid type. Dispersion and dialysis techniques were used for the study of the in vitro release of β-adrenoceptor antagonists. The in vitro release rate of β-adrenoceptor antagonists was increased from MLV to LUV to SUV. Regarding the lipid type, β-adrenoceptor antagonists exhibited different in vitro release pattern from one lipid to another. Two different concentrations (50 and 100mg/ml) of Ph90H were used for studying the effect of lipid concentration on the in vitro release of β-adrenoceptor antagonists. It was found that liposomes made from 50 mg/ml Ph90H exhibited higher release rates than liposomes made at 100 mg/ml Ph90H. Also glucose was encapsulated in MLV, LUV and SUV using 1,2-Dimyristoyl-sn-Glycero-3-Phosphocholine (DMPC), 1,2-Distearoyl-sn-Glycero-3-Phosphocholine (DSPC), Phospholipone 90H (Ph90H), soybean lipid (Syb) or a mixture of DSPC and DMPC (1:1). The average particle size and size distribution were determined using laser diffraction analysis. It was found that both EE and average particle size differ depending on both lipid and liposomal types. The in vitro release of glucose from different types of liposomes was performed using a dispersion method. It was found that the in vitro release of glucose from different liposomes is dependent on the lipid type. 18F-FDG was encapsulated in MLV 1,2-Dimyristoyl-sn-Glycero-3-Phosphocholine (DMPC), 1,2-Distearoyl-sn-Glycero-3-Phosphocholine (DSPC), Phospholipone 90H (Ph90H), soybean lipid (Syb) or a mixture of DSPC and DMPC (1:1). FDG-containing LUV and SUV were prepared using Ph90H lipid. The in vitro release of FDG from the different types of lipids was accomplished using a dispersion method. Results similar to that of glucose release were obtained. In vivo imaging of FDG in both uncapsulated FDG and FDG-containing MLV was performed in the brain and the whole body of rats using PET scanner. It was found that the release of FDG from FDG-containing MLV was sustained. In vitro-In vivo correlation was studied using the in vitro release data of FDG from liposomes and in vivo absorption data of FDG from injected liposomes using microPET. Erbium, which is a lanthanide metal, was used as a chelate with DTPA for encapsulation in SUV liposomes for the indirect radiation therapy of cancer. The liposomes were prepared using three different concentrations of soybean lipid (30, 50 and 70 mg/ml). The stability of Er-DTPA SUV liposomes was carried out by storage of the prepared liposomes at three different temperatures (4, 25 and 37 °C). It was found that the release of Er-DTPA complex is temperature dependent, the higher the temperature, the higher the release. There was an inverse relationship between the release of the Er-DTPA complex and the concentration of lipid.

Glykolytische Aktivität von Ovarialkarzinomzelllinien in vitro und in vivo und die Bedeutung von HIF-1alpha

Ovarialkarzinome stellen eine schwer zu therapierende onkologische Erkrankung mit im Durchschnitt sehr schlechter Prognose dar. Die Notwendigkeit einer weiteren Verbesserung der Therapie dieser Erkrankung ist sehr offensichtlich. Studien an anderen Tumorentitäten haben die große Bedeutung des Glukosestoffwechsels, speziell des Laktats, in der Erken- nung, Kategorisierung und Therapie von onkologischen Erkrankungen gezeigt. In der Kon- trolle des Glukosestoffwechsels, aber auch vieler anderer Funktionen, wie z. B. des Tumor- wachstums und des Zellüberlebens, hat sich der Hypoxia Inducible Factor (HIF) als beson- ders wichtig herausgestellt. In der vorliegenden Arbeit wurde daher der Glukosestoffwechsel in Ovarialkarzinomen und seine Beeinflussung durch eine Herunterregulierung von HIF-1α untersucht. Hierzu wurden die Ovarialkarzinomzelllinien OC 316 und IGROV1 (Wildtyp) und die Zelllinie OC 316 mit einem lentiviralen Vektor zur Herunterregulierung von HIF-1α ver- wendet. Das Wachstumsverhalten, die Laktatproduktion und der Glukoseverbrauch wurden bei diesen Zelllinien in vitro untersucht. Darüber hinaus wurden mithilfe der bildgebenden Biolumineszenz ATP, Laktat, Pyruvat und Glukose in Xenotransplantaten dieser Zelllinien gemessen. Diese in unserer Arbeitsgruppe entwickelte Methode erlaubt die quantitative Er- fassung von Metaboliten in selektiven Gewebsarealen, wie z. B. in vitalen Tumorregionen, in stomatösen Arealen oder im tumornahen Normalgewebe.rnIn dieser Arbeit kann gezeigt werden, dass die glykolytische Aktivität von Ovarialkarzinom- zelllinien mit dem Wachstumsverhalten positiv korreliert ist. Eine Herunterregulierung von HIF-1α führt zu einer deutlichen Verlangsamung des Zellwachstums, wobei allerdings alle HIF-Zielgene betroffen sein können. Des Weiteren wird mit den hier gezeigten Daten die prognostische Bedeutung des Laktats bestätigt. Hohe Laktatwerte in vitro waren mit schnel- lerem Wachstum korreliert. Zusätzlich zeigen die vorliegenden Daten, dass die gewonnenen Befunde in vitro nur näherungsweise auf die in vivo Situation übertragbar sind. Eine Herun- terregulierung von HIF-1α zeigt keine signifikant unterschiedlichen Laktatwerte in den Xe- notransplantaten. Allerdings spiegeln sich zelllinienspezifische Unterschiede in der metabo- lischen Aktivität in vitro im metabolischen Verhalten der entsprechenden Xenografttumoren recht gut wider.rnDie gewonnenen Ergebnisse weisen zum einen auf die prognostische Bedeutung einer Bestimmung von Laktatkonzentrationen aus Tumorbiopsien hin und bestätigen zum anderen die klinische Aussagekraft metabolischer Aktivitätsmessungen mittels PET. Solche Daten könnten dazu dienen Patienten einer individualisierten Therapie zuzuführen. Außerdem wur- de die Effektivität, aber auch die Komplexität einer gegen HIF-1α gerichteten Therapie auf Protein- und Genebene bestätigt. Somit zeigen die erzielten Resultate einerseits Möglichkei- ten einer individualisierten Therapie auf, andererseits unterstreichen sie die große Notwen- digkeit weiterer Grundlagenforschung auf diesem Gebiet.

In vivo konditionale Depletion von latentem murinen Cytomegalovirus

Die Lunge stellt einen Hauptort der CMV-Latenz dar. Die akute CMV-Infektion wird durch infiltrierende antivirale CD8 T-Zellen terminiert. Das virale Genom verbleibt jedoch im Lungengewebe in einem nicht replikativen Zustand, der Latenz, erhalten. Es konnte bereits gezeigt werden, dass während der Latenz die Major Immediate Early- (MIE) Gene ie1- und ie2 sporadisch transkribiert werden. Bisher konnte diese beginnende Reaktivierung latenter CMV-Genome nur in einer Momentaufnahme gezeigt werden (Kurz et al., 1999; Grzimek et al., 2001; Simon et al., 2005; zur Übersicht: Reddehase et al., 2008). Die sporadische Expression der MIE-Gene führt jedoch zur Präsentation eines antigenen IE1-Peptids und somit zur Stimulation antiviraler IE1-Peptid-spezifischer CD8 T-Zellen, die durch ihre Effektorfunktion die beginnende Reaktivierung wieder beenden. Dies führte uns zu der Hypothese, dass MIE-Genexpression über einen Zeitraum betrachtet (period prevalence) häufiger stattfindet als es in einer Momentaufnahme (point prevalence) beobachtet werden kann.rnrnUm die Häufigkeit der MIE-Genexpression in der Dynamik in einem definierten Zeitraum zu erfassen, sollte eine Methode entwickelt werden, welche es erstmals ermöglicht, selektiv und konditional transkriptionell aktive Zellen sowohl während der akuten Infektion als auch während der Latenz auszulöschen. Dazu wurde mit Hilfe der Zwei-Schritt BAC-Mutagenese ein rekombinantes death-tagged Virus hergestellt, welches das Gen für den Diphtherie Toxin Rezeptor (DTR) unter Kontrolle des ie2-Promotors (P2) enthält. Ist der P2 transkriptionell aktiv, wird der DTR an der Zelloberfläche präsentiert und die Zelle wird suszeptibel für den Liganden Diphtherie Toxin (DT). Durch Gabe von DT werden somit alle Zellen ausgelöscht, in denen virale Genome transkriptionell aktiv sind. Mit zunehmender Dauer der DT-Behandlung sollte also die Menge an latenten viralen Genomen abnehmen.rnrnIn Western Blot-Analysen konnte das DTR-Protein bereits 2h nach der Infektion nachgewiesen werden. Die Präsentation des DTR an der Zelloberfläche wurde indirekt durch dessen Funktionalität bewiesen. Das rekombinante Virus konnte in Fibroblasten in Gegenwart von DT nicht mehr replizieren. In akut infizierten Tieren konnte die virale DNA-Menge durch eine einmalige intravenöse (i.v.) DT-Gabe signifikant reduziert werden. Verstärkt wurde dieser Effekt durch eine repetitive i.v. DT-Gabe. Auch während der Latenz gelang es, die Zahl der latenten viralen Genome durch repetitive i.v. und anschließende intraperitoneale (i.p.) DT-Gabe zu reduzieren, wobei wir abhängig von der Dauer der DT-Gabe eine Reduktion um 60\% erreichen konnten. Korrespondierend zu der Reduktion der DNA-Menge sank auch die Reaktivierungshäufigkeit des rekombinanten Virus in Lungenexplantatkulturen. rnrnrnUm die Reaktivierungshäufigkeit während der Latenz berechnen zu können, wurde durch eine Grenzverdünnungsanalyse die Anzahl an latenten viralen Genomen pro Zelle bestimmt. Dabei ergab sich eine Kopienzahl von 9 (6 bis 13). Ausgehend von diesen Ergebnissen lässt sich berechnen, dass, bezogen auf die gesamte Lunge, in dem getesteten Zeitraum von 184h durch die DT-Behandlung 1.000 bis 2.500 Genome pro Stunde ausgelöscht wurden. Dies entspricht einer Auslöschung von 110 bis 280 MIE-Gen-exprimierenden Lungenzellen pro Stunde. Damit konnte in dieser Arbeit erstmals die Latenz-assoziierte Genexpression in ihrer Dynamik dargestellt werden.rn

Functional polymer based nanoparticles : development of defined complex structures as basis for in-vitro and in-vivo applications

In Rahmen der vorliegenden Arbeit wurde ein neuartiger Zugang zu einer Vielzahl von Polymerstrukturen auf Basis des klinisch zugelassenen Polymers Poly(N-(2-Hydroxypropyl)-methacrylamide) (PHPMA) entwickelt. Der synthetische Zugang beruht zum einen auf der Verwendung von Reaktivesterpolymeren und zum anderen auf der Reversible Addition Fragmentation Chain Transfer (RAFT) Polymerisationsmethode. Diese Form einer kontrollierten radikalischen Polymerisation ermöglichte es, neben der Synthese von besser definierten Homopolymeren auch statistische und Blockcopolymere herzustellen. Die Reaktivesterpolymere können durch einfache Aminolyse in HPMA-basierte Systeme überführt werden. Somit können sie als eine vielversprechende Basis zur Synthese von umfangreichen Polymerbibliotheken angesehen werden. Die hergestellten Polymere kombinieren verschiedene Funktionalitäten bei konstantem Polymerisationsgrad. Dies ermöglicht eine Optimierung auf eine gezielte Anwendung hin ohne den Parameter der Kettenlänge zu verändern.rnIm weiteren war es durch Verwendung der RAFT Polymerisation möglich partiell bioabbaubare Blockcopolymere auf Basis von Polylactiden und HPMA herzustellen, in dem ein Kettentransferreagenz (CTA) an ein wohl definiertes Polylactid Homopolymer gekoppelt wurde. Diese Strukturen wurden in ihrer Zusammensetzung variiert und mit Erkennungsstrukturen (Folaten) und markierenden Elementen (Fluoreszenzfarbstoffe und +-emittierenden Radionukleide) versehen und im weiteren in vitro und in vivo evaluiert.rnAuf Grund dieser Errungenschaften war es möglich den Einfluss der Polymermikrostruktur auf das Aggregationsverhalten hin mittel Lichtstreuung und Fluoreszenzkorrelationsspektroskopie zu untersuchen. Es konnte gezeigt werden, dass erst diese Informationen über die Überstrukturbildung die Kinetik der Zellaufnahme erklären können. Somit wurde die wichtige Rolle von Strukturwirkungsbeziehungen nachgewiesen.rnSomit konnte neben der Synthese, Charakterisierung und ersten biologischen Evaluierungen ein Beitrag zum besseres Verständnis zur Interaktion von polymeren Partikeln mit biologischen Systemen geleistet werden.

Etablierung transgener BY-2-Zelllinien zur In-vivo-Lokalisierung pflanzlicher Cytoskelettproteine

Bei den Pflanzen sind viele Fragen bezüglich der Organisation und Regulation des bei der Zellteilung und differenzierung wichtigen Auf-, Ab- und Umbaus des Mikrotubuli-Netzwerkes noch immer offen, insbesondere was die Rolle des γ-Tubulins betrifft. Ziel der vorliegenden Arbeit war die Etablierung von BY-2 Modell-Zelllinien (Nicotiana), die verschiedene mit fluoreszierenden Proteinen (FP) markierte Elemente des Cytoskeletts exprimieren, um eine fluoreszenzmikroskopische Detektion in vivo zu ermöglichen.rnAls Grundlage für alle weiteren Versuche wurde eine zuverlässige Methode zur A. tumefaciens vermittelten stabilen Transfektion von BY-2 Zellen erarbeitet. Für die Expression von FP-markierten Cytoskelettproteinen, wurden entsprechende Fusionskonstrukte kloniert und via A. tumefaciens in BY-2 Zellen transferiert. So gelang zunächst die Herstellung transgener Zelllinien, die GFP-markiertes α- bzw. γ-Tubulin exprimierten. Diese sollten später als Basis für die Untersuchung des dynamischen Mikrotubuli-Netzwerkes bzw. dessen Regulation dienen. In beiden Zelllinien standen die Konstrukte zunächst unter Kontrolle eines doppelten 35S-Promotors, was zu einer starken, konstitutiven Expression der Transgene führte. Fluoreszenzmikroskopisch konnten Strukturen, an deren Aufbau Mikrotubuli beteiligt sind, detektiert werden. Aufgrund einer starken Hintergrundfluoreszenz, vermutlich bedingt durch die konstitutive Überexpression, war die Darstellung feinerer Bereiche, wie sie im Cytoskelett häufig auftreten, jedoch äußerst schwierig. Deshalb wurde eine schwächere bzw. adäquate Expressionsrate angestrebt. rnPhysiologische Expressionsraten sollten vor allem durch den endogenen γ-Tubulin-Promotor ermöglicht werden. Da die entsprechende Sequenz noch unbekannt war, wurde sie zunächst bestimmt und in ein passendes Konstrukt integriert. Fluoreszenzmikroskopische Untersuchungen der resultierenden Zelllinie ließen auf eine stark reduzierte Expressionsrate schließen. Tatsächlich war die Detektion von Cytoskelettstrukturen, wenn überhaupt, erst bei deutlich längeren Belichtungszeiten möglich. Bedingt durch die langen Belichtungszeiten wurde die Dokumentation durch eine latente pflanzentypische Autofluoreszenz der Zellen erschwert. Auch wenn hier keine detailreicheren Aufnahmen der Cytoskelettstrukturen möglich waren, ist die Zellkultur für weiterführende Untersuchungen, z.B. in Studien bezüglich des zeitlichen Expressionsmusters des γ-Tubulins, potentiell geeignet. Der Einsatz eines sensibleren Mikroskopsystems ist allerdings erforderlich. rnUm klären zu können, inwieweit γ-Tubulin mit den Mikrotubuli co-lokalisiert, wurden Zelllinien benötigt, bei denen die entsprechenden Elemente unterschiedlich markiert waren. Zu diesem Zweck wurde der Einsatz von RFP-markiertem Tubulin getestet. Eine deutliche Überexpression von RFP alleine war möglich. Trotz mehrfacher Wiederholung der Versuche war aber keine Expression von RFP-markiertem α-Tubulin in BY-2 Zellen zur Visualisierung der Mikrotubuli detektierbar. Die DNA-Sequenzen waren im Genom nachweisbar, eine Transkription jedoch nicht. Möglicherweise spielten hier gene silencing Effekte eine Rolle. Das verwendete RFP (TagRFP) und GFP stammten aus unterschiedlichen Organismen, aus einer Seeanemone bzw. einer Qualle. Eine Lösung könnte der Austausch des TagRFP durch ein Quallen-Derivat, das in einer von grün unterscheidbaren Farbe fluoresziert, bringen. Da bereits BY-2 Zelllinien vorliegen, die GFP-markiertes α- bzw. γ-Tubulin exprimieren, sollte es, nach Klonieren eines entsprechenden Konstruktes, zeitnah möglich sein, eine doppelt transfizierte Zelllinie herzustellen.