Synthese und biologische Evaluierung von fluorierten und carbaanalogen Glycopeptiden für die Entwicklung von tumorselektiven Vakzinen

Tumorassoziierte Kohlenhydrat-Antigene werden von einer Vielzahl epithelialer Tumoren in erhöhtem Maße exprimiert und können sowohl als selektive Tumormarker, als auch als Zielstrukturen zur Entwicklung von synthetischen Krebsvakzinen dienen. Mucine, allen voran MUC1, sind hochgradig O-glycosylierte Zelloberflächenproteine, die im Fall maligner Zellen in deutlich überexprimierter Form mit charakteristisch veränderten Glycosylierungsmustern auftreten und somit vom Immunsystem erkannt werden können. Die relativ schwache Immunogenität und die geringe metabolische Stabilität dieser Glycopeptid-Epitope stehen jedoch der Entwicklung effizienter, auf Kohlenhydraten basierender Krebsvakzine entgegen.rnEin interessanter Ansatz, die Stabilität und Immunogenität der Vakzinbausteine zu erhöhen, ohne dabei deren Tumorspezifität nennenswert zu beeinträchtigen, stellt die Verwendung von modifizierten Glycopeptid-Konjugaten mit Kohlenhydratmimetika dar, z.B. basierend auf Fluor- und Carbazuckern. rnUm die Eignung solcher bislang unbekannter MUC1-Antigenanaloga als Vakzinbausteine zu untersuchen, konnten im Rahmen dieses Promotionsvorhabens Synthesen zu verschiedenen, modifizierten Antigen-Threonin-Konjugaten erarbeitet werden. Dabei konnte neben der erstmaligen Synthese eines in 6-Position fluorierten Carbazuckers auch ein 1→3 verknüpftes Carbadisaccharid synthetisiert werden. Zudem wurden mehrere Vertreter der in Position 6 bzw. 6‘ fluorierten TN, T und der beiden ST-Antigene dargestellt und über eine Festphasenpeptidsynthese in die aus 20 Aminosäuren bestehende tandem-repeat-Sequenz des MUC1 eingebaut. Eine anschließende Konjugation dieser Glycopeptide über einen nicht-immunogenen Spacer auf Triethylenglycol Basis an Carrierproteine wie BSA und das Tetanus Toxoid lieferte nicht nur potente Tumorvakzine, sondern auch die für die Durchführung von ELISA-Studien benötigten Glycopeptid-Konjugate. rnIn ersten ELISA und Neutralisationsexperimenten konnte gezeigt werden, dass bereits erhaltene Antikörper gegen strukturell sehr ähnliche Vakzine in der Lage sind, die neuartigen fluorierten Glycopeptide zu erkennen und an ihnen zu binden. Zusätzlich konnte erstmals in Impfstudien gezeigt werden, dass mit diesen neuen fluorierten Glycopeptid-TTox-Konjugaten nicht nur eine stakt toleranzbrechende humorale Immunantwort induziert werden kann, sondern auch dass diese MUC1 spezifischen Antikörper zudem in der Lage sind Brustkrebszellen der Linie MCF-7 zu erkennen und zu binden. rnrn

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

Synthese von MUC1-Glycopeptid-Konjugaten mit fluorierten Analoga des Thomsen-Friedenreich-Antigens

Krebserkrankungen gehen oft mit der Überexpression von mucinartigen Glycoproteinen auf der Zelloberfläche einher. In vielen Krebserkrankungen wird aufgrund der fehlerhaften Expression verschiedener Glycosyltransferasen das transmembranständige Glycoprotein MUC1, mit verkürzten Glycanstrukturen, überexprimiert. Das Auftreten der verschiedenen tumor-assoziierten Antigene (TACA) korreliert meist mit dem Fortschreiten des Krebs und der Metastasierung. Daher stellen TACAs interessante Zielmoleküle für die Entwicklung einer aktiven Tumorimmuntherapie zur spezifischen Behandlung von Adenokarzinomen dar. In dieser Arbeit galt das Interesse dem epithelialen Mucin MUC1, auf Basis dessen ein synthetischer Zugang zu einheitlichen Antitumorvakzinen, welche aus mucinanalogen Glyco-peptid¬konjugaten des MUC1 und Carrierproteinen bestehen, hergestellt werden sollten.rnUm eine tumorspezifische Immunantwort zu erhalten, müssen die selbst schwach immunogenen MUC1-Antigene über einen nicht-immunogenen Spacer mit einem geeigneten Trägerprotein, wie Tetanus Toxoid oder Rinderserumalbumin (BSA), verbunden werden. rnDa ein Einsatz von Glycokonjugaten in Impfstoffen durch die metabolische Labilität der O-glycosidischen Bindungen eingeschränkt ist, wurden hierzu erstmals fluorierte Vetreter von MUC1-analogen Glycopeptiden verwendet, in denen das Kohlenhydrat-Epitop durch den strategischen Einbau von Fluor¬atomen gegenüber einem raschen Abbau durch Glycosidasen geschützt werden soll. Dazu wurden auf Basis des literaturbekannten Thomsen-Friedenreich-Antigens Synthesestrategien zur Herstellung eines 2’F- und eines 2’,6’-bisfluorierten-Analogons erarbeitet. rnSchlüsselschritte in der Synthese stellten neben der elektrophilen Fluorierung eines Galactalvorläufers auch die -selektive 3-Galactosylierung des TN-Antigen-Bausteins zum 2’F- und 2’,6’-bisfluorierten-Analogons des TF-Disaccharids dar. Durch entsprechende Schutzgruppentransformationen wurden die beiden Derivate in entsprechende Glycosyl¬amino-säure-Bausteine für die Festphasensynthese überführt.rnNeben den beiden Analoga des TF-Antigens wurde auch erstmals ein 2F-Analogon des 2,6-Sialyl-T-Antigens hergestellt. Dazu wurde der entsprechende 2’F-TF-Baustein mit Sialinsäure-xanthogenat nach bereits bekannten Syntheseprotokollen umgesetzt. Aufgrund von Substanzmangel konnte die Verbindung nicht zur Synthese eines MUC1-Glycopeptid-Analogons herangezogen werden.rnDer Einbau der hergestellten Glycosylaminosäure-Bausteine erfolgte in die aus 20 Amino-säuren bestehende vollständige Wiederholungseinheit aus der tandem repeat-Sequenz des MUC1, wobei die entsprechenden Glycanseitenketten stets in Position 6 eingeführt wurden. Um die erhaltenen Glycopeptide für immunologische Studien an Carrier-Proteine anbinden zu können und so ggf. zu funktionsfähigen Impfstoff-Konjugaten zu gelangen, wurden diese stets N-terminal mit einem nicht-immunogenen Triethylenglycol-Spacer verknüpft. Die anschließende Funktionalisierung mit Quadratsäurediethylester erlaubte die spätere chemoselektive Konjugation an Trägerproteine, wie Tetanus Toxoid oder BSA.rnIn ersten immunologischen Bindungsstudien wurden die synthetisierten BSA-Glycopeptid-Konjugate mit Serum-Antikörpern aus Vakzinierungsstudien von MUC1-Tetanus Toxoid-Konjugaten, die (i) eine natürliche TF-Antigenstruktur und (ii) ein entsprechendes TF-Antigenderivat mit Fluorsubstituenten an C-6 des Galactosamin-Bausteins und C-6’ des Galactoserests tragen, untersucht.rn

Darstellung von fluorierten Amphiphilen zur Modifikation von Grenzflächeneigenschaften

Die vorliegende Arbeit behandelt die Darstellung von neuen fluorierten Amphiphilen in Hinblick auf deren spätere Anwendung zur Modifikation von flüssig-gasförmigen, flüssig-flüssigen und flüssig-festen Grenzflächen. Jedes der drei Themengebiete richtete sich an eine andere Grenzfläche. Die erste Aufgabe wurde mit der Darstellung und Charakterisierung von Fluortensiden kurzen Perfluoralkyl-Ketten erfüllt, welche als möglichen umweltfreundlichen Ersatz für die Derivate der langkettigen Perfluoroktancarbonsäure und Perfluoroktansulfonsäure Anwendung finden. Es wurden Fluortenside entwickelt, welche die Oberflächenspannung von Wasser auf bis zu 18 mN/m absenken können. Der zweite Fokus lag auf der Stabilisierung einer fluorierten Emulsion, die sich für die carbo-kationische Polymerisationen eignete. Im Rahmen der Arbeit wurde das neue Blockcopolymer Poly(isobutylen-b-pentafluorstyrol) dargestellt. Neben der Homopolymerisation von Isobutylen zur PIB-Partikelsynthese wurde die Eignung des Stabilisator-Emulsionssystems durch die Darstellung von hart-weichen PS-PIB-Hybridpartikeln erfolgreich verfolgt. Dazu wurde die Synthese von quervernetzten PS-Kernpartikeln und der anschließenden Umhüllung durch PIB in einem weiteren Schritt. Im dritten Teil wurde die Adsorption von amphiphilen Fluorpolymeren zur Solvophobierung von rauen anorganischen Oberflächen untersucht. Es konnten sowohl superhydrophobe als auch superoleophobe Eigenschaften erzielt werden.

Unraveling efficiency-limiting processes in organic solar cells by ultrafast spectroscopy - impact of chemical structure and morphology on photophysics and efficiency

Diese Arbeit widmet sich der Untersuchung der photophysikalischen Prozesse, die in Mischungen von Elektronendonoren mit Elektronenakzeptoren zur Anwendung in organischen Solarzellen auftreten. Als Elektronendonoren werden das Copolymer PBDTTT-C, das aus Benzodithiophen- und Thienothiophene-Einheiten besteht, und das kleine Molekül p-DTS(FBTTh2)2, welches Silizium-überbrücktes Dithiophen, sowie fluoriertes Benzothiadiazol und Dithiophen beinhaltet, verwendet. Als Elektronenakzeptor finden ein planares 3,4:9,10-Perylentetracarbonsäurediimid-(PDI)-Derivat und verschiedene Fullerenderivate Anwendung. PDI-Derivate gelten als vielversprechende Alternativen zu Fullerenen aufgrund der durch chemische Synthese abstimmbaren strukturellen, optischen und elektronischen Eigenschaften. Das gewichtigste Argument für PDI-Derivate ist deren Absorption im sichtbaren Bereich des Sonnenspektrums was den Photostrom verbessern kann. Fulleren-basierte Mischungen übertreffen jedoch für gewöhnlich die Effizienz von Donor-PDI-Mischungen.rnUm den Nachteil der PDI-basierten Mischungen im Vergleich zu den entsprechenden Fulleren-basierten Mischungen zu identifizieren, werden die verschiedenen Donor-Akzeptor-Kombinationen auf ihre optischen, elektronischen und strukturellen Eigenschaften untersucht. Zeitaufgelöste Spektroskopie, vor allem transiente Absorptionsspektroskopie (TA), wird zur Analyse der Ladungsgeneration angewendet und der Vergleich der Donor-PDI Mischfilme mit den Donor-Fulleren Mischfilmen zeigt, dass die Bildung von Ladungstransferzuständen einen der Hauptverlustkanäle darstellt.rnWeiterhin werden Mischungen aus PBDTTT-C und [6,6]-Phenyl-C61-buttersäuremethylesther (PC61BM) mittels TA-Spektroskopie auf einer Zeitskala von ps bis µs untersucht und es kann gezeigt werden, dass der Triplettzustand des Polymers über die nicht-geminale Rekombination freier Ladungen auf einer sub-ns Zeitskala bevölkert wird. Hochentwickelte Methoden zur Datenanalyse, wie multivariate curve resolution (MCR), werden angewendet um überlagernde Datensignale zu trennen. Zusätzlich kann die Regeneration von Ladungsträgern durch Triplett-Triplett-Annihilation auf einer ns-µs Zeitskala gezeigt werden. Darüber hinaus wird der Einfluss des Lösungsmitteladditivs 1,8-Diiodooctan (DIO) auf die Leistungsfähigkeit von p-DTS(FBTTh2)2:PDI Solarzellen untersucht. Die Erkenntnisse von morphologischen und photophysikalischen Experimenten werden kombiniert, um die strukturellen Eigenschaften und die Photophysik mit den relevanten Kenngrößen des Bauteils in Verbindung zu setzen. Zeitaufgelöste Photolumineszenzmessungen (time-resolved photoluminescence, TRPL) zeigen, dass der Einsatz von DIO zu einer geringeren Reduzierung der Photolumineszenz führt, was auf eine größere Phasentrennung zurückgeführt werden kann. Außerdem kann mittels TA Spektroskopie gezeigt werden, dass die Verwendung von DIO zu einer verbesserten Kristallinität der aktiven Schicht führt und die Generation freier Ladungen fördert. Zur genauen Analyse des Signalzerfalls wird ein Modell angewendet, das den gleichzeitigen Zerfall gebundener CT-Zustände und freier Ladungen berücksichtigt und optimierte Donor-Akzeptor-Mischungen zeigen einen größeren Anteil an nicht-geminaler Rekombination freier Ladungsträger.rnIn einer weiteren Fallstudie wird der Einfluss des Fullerenderivats, namentlich IC60BA und PC71BM, auf die Leistungsfähigkeit und Photophysik der Solarzellen untersucht. Eine Kombination aus einer Untersuchung der Struktur des Dünnfilms sowie zeitaufgelöster Spektroskopie ergibt, dass Mischungen, die ICBA als Elektronenakzeptor verwenden, eine schlechtere Trennung von Ladungstransferzuständen zeigen und unter einer stärkeren geminalen Rekombination im Vergleich zu PCBM-basierten Mischungen leiden. Dies kann auf die kleinere Triebkraft zur Ladungstrennung sowie auf die höhere Unordnung der ICBA-basierten Mischungen, die die Ladungstrennung hemmen, zurückgeführt werden. Außerdem wird der Einfluss reiner Fullerendomänen auf die Funktionsfähigkeit organischer Solarzellen, die aus Mischungen des Thienothienophen-basierenden Polymers pBTTT-C14 und PC61BM bestehen, untersucht. Aus diesem Grund wird die Photophysik von Filmen mit einem Donor-Akzeptor-Mischungsverhältnis von 1:1 sowie 1:4 verglichen. Während 1:1-Mischungen lediglich eine co-kristalline Phase, in der Fullerene zwischen den Seitenketten von pBTTT interkalieren, zeigen, resultiert der Überschuss an Fulleren in den 1:4-Proben in der Ausbildung reiner Fullerendomänen zusätzlich zu der co kristallinen Phase. Transiente Absorptionsspektroskopie verdeutlicht, dass Ladungstransferzustände in 1:1-Mischungen hauptsächlich über geminale Rekombination zerfallen, während in 1:4 Mischungen ein beträchtlicher Anteil an Ladungen ihre wechselseitige Coulombanziehung überwinden und freie Ladungsträger bilden kann, die schließlich nicht-geminal rekombinieren.

Comparison of magnetic resonance imaging of inhaled SF6 with respiratory gas analysis

Magnetic resonance imaging of inhaled fluorinated inert gases ((19)F-MRI) such as sulfur hexafluoride (SF(6)) allows for analysis of ventilated air spaces. In this study, the possibility of using this technique to image lung function was assessed. For this, (19)F-MRI of inhaled SF(6) was compared with respiratory gas analysis, which is a global but reliable measure of alveolar gas fraction. Five anesthetized pigs underwent multiple-breath wash-in procedures with a gas mixture of 70% SF(6) and 30% oxygen. Two-dimensional (19)F-MRI and end-expiratory gas fraction analysis were performed after 4 to 24 inhaled breaths. Signal intensity of (19)F-MRI and end-expiratory SF(6) fraction were evaluated with respect to linear correlation and reproducibility. Time constants were estimated by both MRI and respiratory gas analysis data and compared for agreement. A good linear correlation between signal intensity and end-expiratory gas fraction was found (correlation coefficient 0.99+/-0.01). The data were reproducible (standard error of signal intensity 8% vs. that of gas fraction 5%) and the comparison of time constants yielded a sufficient agreement. According to the good linear correlation and the acceptable reproducibility, we suggest the (19)F-MRI to be a valuable tool for quantification of intrapulmonary SF(6) and hence lung function.

Unprecedented Trapping of Difluorooctamolybdate Anions within an α-Polonium Type Coordination Network

New fluorinated hybrid solids [Mo2F2O5(tr2pr)] (1), [Co3(tr2pr)2(MoO4)2F2]·7H2O (2), and [Co3(H2O)2(tr2pr)3(Mo8O26F2)]·3H2O (3) (tr2pr = 1,3-bis(1,2,4-triazol-4-yl)propane) were prepared from the reaction systems consisting of Co(OAc)2/CoF2 and MoO3/(NH4)6Mo7O24, as CoII and MoVI sources, in water (2) or in aqueous HF (1, 3) employing mild hydrothermal conditions. The tr2pr ligand serves as a conformationally flexible tetradentate donor. In complex 1, the octahedrally coordinated Mo atoms are linked in the discrete corner-sharing {Mo2(μ2-O)F2O4N4} unit in which a pair of tr-heterocycles (tr = 1,2,4-triazole) is arranged in cis-positions opposite to “molybdenyl” oxygen atoms. The anti−anti conformation type of tr2pr facilitates the tight zigzag chain packing motif. The crystal structure of the mixed-anion complex salt 2 consists of trinuclear [Co3(μ3-MoO4)2(μ2-F)2] units self-assembling in CoII-undulating chains (Co···Co 3.0709(15) and 3.3596(7) Å), which are cross-linked by tr2pr in layers. In 3, containing condensed oxyfluoromolybdate species, linear centrosymmetric [Co3(μ2-tr)6]6+ SBUs are organized at distances of 10.72−12.45 Å in an α-Po-like network using bitopic tr-linkers. The octahedral {N6} and {N3O3} environments of the central and peripheral cobalt atoms, respectively, are filled by triazole N atoms, water molecules, and coordinating [Mo8O26F2]6− anions. Acting as a tetradentate O-donor, each difluorooctamolybdate anion anchors four [Co3(μ2-tr)6]6+ units through their peripheral Co-sites, which consequently leads to a novel type of a two-nodal 4,10-c net with the Schläfli symbol {32.43.5}{34.420.516.65}. The 2D and 3D coordination networks of 2 and 3, respectively, are characterized by significant overall antiferromagnetic exchange interactions (J/k) between the CoII spin centers on the order of −8 and −4 K. The [Mo8O26F2]6− anion is investigated in detail by quantum chemical calculations.

Pentafluorophenyl phenyl interaction in biphenyl DNA

We prepared and investigated oligonucleotide duplexes of the sequence d(GATGAC(X)(n)GCTAG)d(CTAGC(Y)(n)GTCATC), in which X and Y designate biphenyl- (bph) and pentafluorobiphenyl- ((5F)bph) C-nucleotides, respectively, and n varies from 0-4. These hydrophobic base substitutes are expected to adopt a zipperlike, interstrand stacking motif, in which not only bph/bph or (5F)bph/(5F)bph homo pairs, but also (5F)bph/bph mixed pairs can be formed. By performing UV-melting curve analysis we found that incorporation of a single (5F)bph/(5F)bph pair leads to a duplex that is essentially as stable as the unmodified duplex (n=0), and 2.4 K more stable than the duplex with the nonfluorinated bph/bph pair. The T(m) of the mixed bph/(5F)bph pair was in between the T(m) values of the respective homo pairs. Additional, unnatural aromatic pairs increased the T(m) by +3.0-4.4 K/couple, irrespective of the nature of the aromatic residue. A thermodynamic analysis using isothermal titration calorimetry (ITC) of a series of duplexes with n=3 revealed lower (less negative) duplex formation enthalpies (DeltaH) in the (5F)bph/(5F)bph case than in the bph/bph case, and confirmed the higher thermodynamic stability (DeltaG) of the fluorinated duplex, suggesting it to be of entropic origin. Our data are compatible with a model in which the stacking of (5F)bph versus bph is dominated by dehydration of the aromatic units upon duplex formation. They do not support a model in which van der Waals dispersive forces (induced dipoles) or electrostatic (quadrupole) interactions play a dominant role

18F-RB390: innovative ligand for imaging the T877A androgen receptor mutant in prostate cancer via positron emission tomography (PET).

BACKGROUND Detecting prostate cancer before spreading or predicting a favorable therapy are challenging issues for impacting patient's survival. Presently, 2-[(18) F]-fluoro-2-deoxy-D-glucose ((18) F-FDG) and/or (18) F-fluorocholine ((18) F-FCH) are the generally used PET-tracers in oncology yet do not emphasize the T877A androgen receptor (AR) mutation being exclusively present in cancerous tissue and escaping androgen deprivation treatment. METHODS We designed and synthesized fluorinated 5α-dihydrotestosterone (DHT) derivatives to target T877A-AR. We performed binding assays to select suitable candidates using COS-7 cells transfected with wild-type or T877A AR (WT-AR, T877A-AR) expressing plasmids and investigated cellular uptake of candidate (18) F-RB390. Stability, biodistribution analyses and PET-Imaging were assessed by injecting (18) F-RB390 (10MBq), with and without co-injection of an excess of unlabeled DHT in C4-2 and PC-3 tumor bearing male SCID mice (n = 12). RESULTS RB390 presented a higher relative binding affinity (RBA) (28.1%, IC50  = 32 nM) for T877A-AR than for WT-AR (1.7%, IC50  = 357 nM) related to DHT (RBA = 100%). A small fraction of (18) F-RB390 was metabolized when incubated with murine liver homogenate or human blood for 3 hr. The metabolite of RB390, 3-hydroxysteroid RB448, presented similar binding characteristics as RB390. (18) F-RB390 but not (18) F-FDG or (18) F-FCH accumulated 2.5× more in COS-7 cells transfected with pSG5AR-T877A than with control plasmid. Accumulation was reduced with an excess of DHT. PET/CT imaging and biodistribution studies revealed a significantly higher uptake of (18) F-RB390 in T877A mutation positive xenografts compared to PC-3 control tumors. This effect was blunted with DHT. CONCLUSION Given the differential binding capacity and the favorable radioactivity pattern, (18) F-RB390 represents the portrayal of the first imaging ligand with predictive potential for mutant T877A-AR in prostate cancer for guiding therapy. Prostate 75:348-359, 2015. © 2014 Wiley Periodicals, Inc.

Synthesis and Properties of 6′-Fluoro-tricyclo-DNA

The synthesis of the two fluorinated tricyclic nucleosides 6?-F-tc-T and 6?-F-tc-5MeC, as well as the corresponding building blocks for oligonucleotide assembly, was accomplished. An X-ray analysis of N4-benzoylated 6?-F-tc-5MeC reavealed a 2?-exo (north) conformation of the furanose ring, characterizing it as an RNA mimic. In contrast to observations in the bicyclo-DNA series, no short contact between the fluorine atom and the H6 of the base, reminiscent of a nonclassical F···H hydrogen bond, could be observed. Tm measurements of modified oligodeoxynucleotides with complementary RNA showed slightly sequence-dependent duplex stabilization profiles with maximum ?Tm/mod values of +4.5 °C for 6?-F-tc-5MeC and +1 °C for 6?-F-tc-T. In comparison with parent tc-modified oligonucleotides, no relevant changes in Tm were detected, attributing the fluorine substituent a neutral role in RNA affinity. A structural analysis of duplexes with DNA and RNA by CD-spectroscopy revealed a shift from B- to A-type conformation induced by the 6?-F-tc-nucleosides. This is not a specific ?fluorine effect?, as the same is also observed for the parent tc-modifications. The two fluorinated tc-nucleosides were also incorporated into a pure tricyclo-DNA backbone and showed no discrimination in Tm with complementary RNA, demonstrating that 6?-F substitution is also compatible within fully modified tc-oligonucleotides.

Estimación de biomasa forestal mediante el uso de imágenes radar.

La importancia de la Biomasa a nivel mundial, ha llevado a que más de 130 países celebren el protocolo de Kioto sobre el cambio climático dictaminando como objetivo la reducción de las emisiones de seis gases de efecto invernadero y tres gases industriales fluorados, así como la incorporación de la fijación del CO2 como un objetivo dentro de los criterios de gestión de bosques. Entre las metodologías no destructivas para estimación de biomasa, aquí desarrolladas se describen tres técnicas que varios autores han propuesto para calcular los valores de biomasa y carbono, tal como el uso de ecuaciones alométricas por medio de la medición de variables dasométricas como el DAP, la aplicación de la teoría de huecos (v.g. DHP, TRAC), y la obtención de biomasa mediante información radar. Las imágenes radar proporcionan una clara ventaja al poder ser adquiridas en cualquier momento del día e independientemente de las condiciones climatológicas. Se han adquirido dos imágenes de sensores diferentes, tal como ALOSPALSAR que trabaja en la banda L y RADARSAT-2 que trabaja en la banda C, se aplica la metodología descrita por Saatchi et al. (2007), desarrollando los algoritmos semiempíricos propuestos para la estimación de biomasa del fuste (Ws) y biomasa de la copa (Wc), obteniendo los coeficientes a partir de información adquirida en campo. ABSTRACT The importance of biomass worldwide has led to more than 130 countries to celebrate the Kyoto Protocol, aimed at reducing emissions of six greenhouse gases and three fluorinated industrial gases, and the incorporation of the fixation of CO2 as an objective within forest management criteria. Among the non-destructive methods for estimating biomass, three techniques were developed. These have been described by some authors, as the use of allometric equations by measuring forest variables such as the DAP, the application of the Gap Theory (e.g. DHP, TRAC), as well as deriving biomass by radar information. The radar images provide a clear advantage since they can be gathered at any time of the day regardless of the weather conditions. For this purpose, two radar products have acquired from different sensors, such as ALOSPALSAR operating on L frequency band and RADARSAT-2 operating on C frequency band. The methodology applied in this work is described in Saatchi et al. (2007), that develop semiempirical algorithms for estimating stem biomass (Ws) and crown biomass (Wc). The corresponding coefficients are determined by means of regression procedures using field information derived from allometric and radiation measurements.

Using O2 to probe membrane immersion depth by 19F NMR

A fluorinated detergent, CF3(CF2)5C2H4-O-maltose, was reconstituted into a lipid bilayer model membrane system to demonstrate the feasibility of determining solvent accessibility and membrane immersion depth of each fluorinated group by 19F NMR. Apolar oxygen, which is known to partition with an increasing concentration gradient toward the hydrophobic membrane interior, exhibits a range of paramagnetic relaxation effects on 19F nuclei, depending on its depth in the membrane. This effect, which is predominately associated with spin-lattice relaxation rates (R1) and chemical shifts, can be amplified greatly with minimal line broadening by increasing the partial pressure of O2 at least 100-fold (i.e., PO2 greater than 20 bar). The differences of longitudinal relaxation rates at 20 bar of oxygen pressure to those under ambient pressure (R120bar − R10) are largest for those fluorine groups expected to be most deeply buried in the membrane bilayer. This result contrasts with the reverse trend, which is observed on addition of a membrane surface-associated paramagnetic species, 4-(N,N-dimethyl-N-hexadecyl) ammonium-2,2,6,6-tetramethylpiperidine-1-oxyl iodide (CAT-16) at ambient pressures. Thus, differential relaxation rates may be observed in 19F-labeled membrane-associated molecules resulting from the addition of apolar oxygen under high pressure. The results demonstrate that the degree of solvent accessibility and membrane immersion depth of specific fluorinated species in membrane-associated macromolecules can be probed by 19F NMR.

An investigation of the nitroxide-mediated preirradiation grafting of styrene onto PFA

Simultaneous and preirradiation grafting of styrene onto fluorinated polyolefins does not enable control of the molecular weights or polydispersities of the styrene grafts. The nitroxide-mediated grafting of styrene onto PFA with TEMPO and TEISO using a preirradiation method has been investigated as a means of controlling the graft properties and especially to produce grafts with improved suitability for SPOC. The yields of graft were found to be in the range 15-20% for nitroxide concentrations between 5 x 10(-3) and 2 x 10(-2) M and were similar for the two nitroxides studied. Raman mapping was used to obtain the depth profile for the styrene grafts. The grafts were found to be principally located within the PFA substrate, and little graft was formed at the PFA surface. Fmoc loading tests were performed to assess the suitability of the grafted PFA as a support for SPOC, but these showed no significant loading was achieved, thus indicating that the graft properties are not suitable for SPOC. However, the study has important implications for the applications of PFA-grafted polymers in other areas, such as chemically resistant ion-exchange and separation membranes.

Liposomes:Formulation and characterisation as contrast agents and as vaccine delivery systems

Liposome systems are well reported for their activity as vaccine adjuvants; however novel lipid-based microbubbles have also been reported to enhance the targeting of antigens into dendritic cells (DCs) in cancer immunotherapy (Suzuki et al 2009). This research initially focused on the formulation of gas-filled lipid coated microbubbles and their potential activation of macrophages using in vitro models. Further studies in the thesis concentrated on aqueous-filled liposomes as vaccine delivery systems. Initial work involved formulating and characterising four different methods of producing lipid-coated microbubbles (sometimes referred to as gas-filled liposomes), by homogenisation, sonication, a gas-releasing chemical reaction and agitation/pressurisation in terms of stability and physico-chemical characteristics. Two of the preparations were tested as pressure probes in MRI studies. The first preparation composed of a standard phospholipid (DSPC) filled with air or nitrogen (N2), whilst in the second method the microbubbles were composed of a fluorinated phospholipid (F-GPC) filled with a fluorocarbon saturated gas. The studies showed that whilst maintaining high sensitivity, a novel contrast agent which allows stable MRI measurements of fluid pressure over time, could be produced using lipid-coated microbubbles. The F-GPC microbubbles were found to withstand pressures up to 2.6 bar with minimal damage as opposed to the DSPC microbubbles, which were damaged at above 1.3 bar. However, it was also found that DSPC-filled with N2 microbubbles were also extremely robust to pressure and their performance was similar to that of F-GPC based microbubbles. Following on from the MRI studies, the DSPC-air and N2 filled lipid-based microbubbles were assessed for their potential activation of macrophages using in vitro models and compared to equivalent aqueous-filled liposomes. The microbubble formulations did not stimulate macrophage uptake, so studies thereafter focused on aqueous-filled liposomes. Further studies concentrated on formulating and characterising, both physico-chemically and immunologically, cationic liposomes based on the potent adjuvant dimethyldioctadecylammonium (DDA) and immunomodulatory trehalose dibehenate (TDB) with the addition of polyethylene glycol (PEG). One of the proposed hypotheses for the mechanism behind the immunostimulatory effect obtained with DDA:TDB is the ‘depot effect’ in which the liposomal carrier helps to retain the antigen at the injection site thereby increasing the time of vaccine exposure to the immune cells. The depot effect has been suggested to be primarily due to their cationic nature. Results reported within this thesis demonstrate that higher levels of PEG i.e. 25 % were able to significantly inhibit the formation of a liposome depot at the injection site and also severely limit the retention of antigen at the site. This therefore resulted in a faster drainage of the liposomes from the site of injection. The versatility of cationic liposomes based on DDA:TDB in combination with different immunostimulatory ligands including, polyinosinic-polycytidylic acid (poly (I:C), TLR 3 ligand), and CpG (TLR 9 ligand) either entrapped within the vesicles or adsorbed onto the liposome surface was investigated for immunogenic capacity as vaccine adjuvants. Small unilamellar (SUV) DDA:TDB vesicles (20-100 nm native size) with protein antigen adsorbed to the vesicle surface were the most potent in inducing both T cell (7-fold increase) and antibody (up to 2 log increase) antigen specific responses. The addition of TLR agonists poly(I:C) and CpG to SUV liposomes had small or no effect on their adjuvanticity. Finally, threitol ceramide (ThrCer), a new mmunostimulatory agent, was incorporated into the bilayers of liposomes composed of DDA or DSPC to investigate the uptake of ThrCer, by dendritic cells (DCs), and presentation on CD1d molecules to invariant natural killer T cells. These systems were prepared both as multilamellar vesicles (MLV) and Small unilamellar (SUV). It was demonstrated that the IFN-g secretion was higher for DDA SUV liposome formulation (p<0.05), suggesting that ThrCer encapsulation in this liposome formulation resulted in a higher uptake by DCs.

Development of a novel magnetic resonance imaging contrast agent for pressure measurements using lipid-coated microbubbles

The aim of this study was to prepare gas-filled lipid-coated microbubbles as potential MRI contrast agents for imaging of fluid pressure. Air-filled microbubbles were produced with phospholipid 1,2-distearoyl-sn-glycero-3-phosphocholine (DSPC) in the presence or absence of cholesterol and/or polyethylene-glycol distearate (PEG-distearate). Microbubbles were also prepared containing a fluorinated phospholipid, perfluoroalkylated glycerol-phosphatidylcholine, F-GPC shells encompassing perfluorohexane-saturated nitrogen gas. These microbubbles were evaluated in terms of physico-chemical characteristics such as size and stability. In parallel to these studies, DSPC microbubbles were also formulated containing nitrogen (N2) gas and compared to air-filled microbubbles. By preventing advection, signal drifts were used to assess their stability. DSPC microbubbles were found to have a drift of 20% signal change per bar of applied pressure in contrast to the F-GPC microbubbles which are considerably more stable with a lower drift of 5% signal change per bar of applied pressure. By increasing the pressure of the system and monitoring the MR signal intensity, the point at which the majority of the microbubbles have been damaged was determined. For the DSPC microbubbles this occurs at 1.3 bar whilst the F-GPC microbubbles withstand pressures up to 2.6 bar. For the comparison between air-filled and N2-filled microbubbles, the MRI sensitivity is assessed by cycling the pressure of the system and monitoring the MR signal intensity. It was found that the sensitivity exhibited by the N2-filled microbubbles remained constant, whilst the air-filled microbubbles demonstrated a continuous drop in sensitivity due to continuous bubble damage.