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Untersuchung des Zusammenhangs von Körperzusammensetzung - bestimmt mittels Bioelektrischer Impedanzanalyse (BIA) - und unerwünschten Arzneimittelwirkungen bei der zytostatischen Therapie am Beispiel des Morbus Hodgkin
(2003)
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Frank Behrens
- Im Rahmen einer prospektiven Studie wurde untersucht, ob ein Zusammenhang besteht zwischen der Körperzellmasse als wesentliches Kompartiment des Körpergewichtes und dem Auftreten von unerwünschten Ereignissen (UAW) unter einer Chemotherapie. Zunächst wurden Patienten (n=23) mit verschiedenen malignen Erkrankungen (M. Hodgkin, Bronchialkarzinom, malignes Melanom, NHL) bezüglich ihrer Körperzusammensetzung untersucht mit der Frage ob überhaupt relevante Unterschiede zu verzeichnen sind. Im Verlauf wurden dann aus diesem Kollektiv die Patienten mit M.Hodgkin (n=11) über den gesamten Therapieverlauf untersucht, um einen Zusammenhang zwischen Zellmasse und Nebenwirkungen einer Chemotherapie zeigen zu können. Zur Beurteilung der Wirksamkeit der Therapie erfolgte eine Nachbeobachtung über 60 Monate. Die Bestimmung der Körperzusammensetzung bzw. der Körperzellmasse erfolgte mittels der bioelektrischen Impedanzanalyse, die während der Therapie aufgetretenen UAW wurden durch einen modifizierten WHO-Nebenwirkungsscore erfaßt. Es konnte gezeigt werden, daß im Gesamtkollektiv der Patienten mit malignen Erkrankungen deutliche Unterschiede in der Körperzusammensetzung bestehen. So reicht die ermittelte Körperzellmasse (BCM) der Patienten von 17,65 bis zu 38,95 kg. Im Hodgkin-Kollektiv war die Bestimmung der Körperoberfläche nicht in der Lage, die Unterschiede in der Zusammensetzung abzubilden. Errechnet man die Dosis der Chemotherapeutika bezogen auf die unterschiedlich großen Zellmassen so zeigen sich deutliche Unterschiede (rel. Dosis in % des Mittelwertes bezogen auf BCM: 78,3-129,8%). Die klinische Relevanz der ermittelten Dosisunterschiede bezogen auf die BCM zeigt sich in der strengen Korrelation von rel. Dosis/BCM und dem Auftreten von UAW verschiedener Schweregrade (UAW-Score) mit r = 0,83 (p = 0,002). In der Nachbeobachtungszeit traten 2 Rezidive auf (nach 10 bzw. 19 Monaten), beide Patienten erhielten eine bezogen auf die BCM relativ niedrige Dosis (78,3 bzw.83,7 % vom MW). In Folge dieser Ergebnisse stellt sich die Körperzusammensetzung als eine wesentliche Variable zur prädiktiven Bestimmung des Nebenwirkungsprofils von Patienten unter Chemotherapie dar, auch die Suffizienz hing in diesem Kollektiv von der Dosis pro Zellmasse ab. Die Berücksichtigung von Ergebnissen aus der Bestimmung der Körperzusammensetzung bei der Ermittlung einer Chemotherapie-Dosis könnte in Zukunft eine Verbesserung in der individuellen Therapie von Patienten mit malignen Erkrankungen darstellen.
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Funktionelle und strukturelle Untersuchungen an der Diisopropylfluorophosphatase aus L.vulgaris
(2003)
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Evdokia Katsemi
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Der Brantas : ökologische Analyse eines ostjavanischen Flusses und ihre umweltpädagogischen Konsequenzen
(2003)
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Bärbel von Römer-Seel
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Chemical ozone loss in the arctic polar stratosphere derived from satellite observations
(2003)
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Simone Tilmes
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Zelluläre und molekulare Regulationsmechanismen der Melatoninbiosynthese
(2003)
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Marco Koch
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Einsatz der isothermen Wärmeleitungsmikrokalorimetrie zur Stabilitätsbeurteilung von Transdermalen Therapeutischen Systemen (TTS)
(2003)
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Silvia Latsch
- Transdermale Therapeutische Systeme (TTS) sind Arzneiformen, die über einen längeren Zeitraum eine kontrollierte Arzneistoffabgabe durch die Haut ermöglichen. Um ausreichende Permeationsraten zu erreichen, sind häufig hohe Arzneistoffkonzentrationen im Reservoir notwendig. In TTS, deren Arzneistoffkonzentration über der Sättigungskonzentration der Matrix liegt, neigen die Wirkstoffe dazu auszukristallisieren. Die Kristallisation stellt ein wichtiges Stabilitätsproblem bei der Entwicklung solcher Systeme dar, da die Bioverfügbarkeit negativ beeinflusst werden kann. Diese Studie zeigt, dass Kristallisationsprozesse in TTS mithilfe der isothermen Wärmeleitungsmikrokalorimetrie über eine Messzeit von 7 Tagen mit hoher Empfindlichkeit erfasst werden können, denn die Kristallisation stellt einen exothermen Prozess dar. Die mikrokalorimetrische Messkurve zeigte sowohl bei Placebo- als auch bei wirkstoffhaltigen Zubereitungen einen starken initialen, exothermen Wärmefluss, der über einige Tage langsam abfiel bis ein konstantes Wärmeflussplateau erreicht wurde. Der hohe initiale Wärmefluss entstand durch das Ausstanzen der Laminate und die damit verbundene mechanische Beanspruchung. Die Kristallisation wurde von den Stanzrändern ausgehend initiiert und war damit an den Schnittkanten auch stärker ausgeprägt als im Inneren der Laminate. An den Schnittstellen des TTS waren mikroskopisch wesentlich mehr Kristalle nachweisbar als in den nicht mechanisch beanspruchten Bereichen. Die messbare Arzneistoff-immanente Wärmemenge stieg mit erhöhtem Arzneistoffgehalt an, war aber über 7 Tage bei den E2-haltigen und NEA-haltigen TTS-Laminaten nicht proportional zum Arzneistoffgehalt, da die Kristallisation nach dieser Messzeit nicht beendet war. Dieses Ergebnis konnte durch die mit steigender Übersättigung beschleunigte Kristallisation erklärt werden, die für alle untersuchten Messreihen beobachtet wurde. Je höher die Arzneistoffkonzentration in den Laminaten war, desto stärker war auch die Triebkraft für Kristallisationsvorgänge. Das Kristallisationsende war rascher erreicht. War die Kristallisationsgeschwindigkeit dagegen über einen gewissen Konzentrationsbereich konstant oder war der Kristallisationsprozess während der Messzeit bereits beendet, so stieg die Arzneistoff-immanente Wärmemenge proportional zur erhöhten Arzneistoffkonzentration. Eine konstante Kristallisationsgeschwindigkeit wurde für NEA im Bereich von 4 bis 10 % beobachtet. Bei höherer Übersättigung verlief der Kristallisationsprozess allerdings ebenfalls beschleunigt. Die Kristallisationsgeschwindigkeitskonstante sowie der Avrami-Exponent als Parameter für den Kristallisationsmechanismus konnten anhand der mikrokalorimetrischen Daten berechnet werden, ebenso wie die Kristallisationsenthalpien in Höhe von -23,3 ± 1,2 kJ/mol für E2-hemihydrat, -22,8 ± 2,6 kJ/mol für NEA sowie -7,9 ± 0,95 kJ/mol für die 1:3- Mischung. Alle Kristallisationsvorgänge waren durch die hohe Viskosität der Matrix diffusionskontrolliert und zeigten ein eindimensionales Kristallwachstum. Bei der Mikrokalorimetrie handelt sich um eine unspezifische Methode, bei der der Ursprung der Wärmeeffekte durch zusätzliche Methoden aufgeklärt werden muss. Als weitere Untersuchungsmethoden bei der Kristallisation in transdermalen Systemen boten sich die Polarisationsmikroskopie und die Pulverröntgenbeugung an. Die DSC war ungeeignet. Im Vergleich zur Mikrokalorimetrie war die polarisationsmikroskopische Untersuchung von Kristallisationsprozessen jedoch wesentlich zeitaufwendiger, wobei sich die Empfindlichkeit als höher erwiesen hat. Die Mikrokalorimetrie detektierte im Vergleich zur Mikroskopie erst eine Kristallmenge von ungefähr 0,5 % zuverlässig. Die Pulverröntgenbeugung stellte im Vergleich zu Mikroskopie und Mikrokalorimetrie eine weniger empfindliche analytische Methode für die Erkennung von kristallinem organischen Material in einer polymeren amorphen Matrix dar. Während kleine Kristalle in den Polymerfilmen bereits mit bloßem Auge zu sehen waren, traten zum Teil keine Reflexe im Pulverdiagramm auf. Die Detektionsgrenze lag im Vergleich zur Mikroskopie bei ungefähr 1 bis 1,5 % Kristallen in der polymeren Umgebung. Dagegen ist die Pulverröntgenbeugung für verschiedene Kristalltypen sehr spezifisch. Sie erlaubt die Aufklärung von Strukturen sowie eine quantitative Auswertung der Kristallmengen in Mischungen, sofern die Kristalltypen bekannt sind. Mithilfe der Polarisationsmikroskopie und Pulverröntgenbeugung wurden die Kristallstrukturen der Arzneistoffe in der polymeren Matrix der TTS untersucht. Für Systeme, die nur einen der Arzneistoffe enthielten, wurde eine unveränderte Kristallisation in der Matrix in Form von E2-hemihydrat bzw. NEA beobachtet. Die Kombination von E2-hemihydrat und NEA veränderte die Kristallstruktur der gebildeten Kristalle im Vergleich zu den reinen Arzneistoffen und führte zur Ausbildung einer neuen Kristallstruktur in der Matrix, die sich in den Reflexlagen auch von der aus Ethylacetat kristallisierten unterschied. Sogar geringe E2-Konzentrationen führten zu einer deutlichen Veränderung der Kristallform und des Röntgenbeugungsmusters der NEA-Kristalle. Außerdem wurde der Kristallisationsprozess durch die Kombination der Hormone stark beschleunigt. Bei der neuen Kristallform handelte es sich um eine thermodynamisch weniger stabile Struktur, da die Kristallisationsenthalpie geringer war, allerdings war die Kristallisation kinetisch bevorzugt. Trotz der Unterschiede in der Empfindlichkeit der Methoden, die zur Bestimmung der Sättigungslöslichkeit angewendet wurden, stehen die erhaltenen Ergebnisse entsprechend den Detektionsgrenzen in guter Übereinstimmung, wobei es sich bei den ermittelten Werten von 1,5 % für E2-hemihydrat und 4 % für NEA unter Umgebungsbedingungen um die Sättigungslöslichkeit unter Kristallisationsbedingungen und nicht um die wahre Sättigungslöslichkeit handelt. Hohe Feuchtigkeit in der polymeren Matrix fördert die E2-hemihydrat- sowie NEA-Kristallisation durch die geringe Wasserlöslichkeit der Steroidhormone. Die Trocknungsbedingungen konnten die physikalische Stabilität der Pflaster stark beeinflussen, was eventuell auch durch die Ausbildung einer besser löslichen, wasserfreien Kristallform des Estradiols begründet sein könnte. Die Vorbehandlung der Laminate bei 80°C scheint eine gute Möglichkeit zu sein, die TTS vor Kristallisationsprozessen zu schützen, wobei bei der Lagerdauer ein Kompromiss zwischen der physikalischen Stabilisierung und der chemischen Zersetzung gefunden werden muss. Zusammenfassend wurde festgestellt, dass es sich bei der Mikrokalorimetrie um eine zeitsparende und effektive Methode für die Beurteilung einer Vorbehandlung bei 80°C sowie des Einflusses von verschiedenen Hilfsstoffen auf den Kristallisationsprozess der Arzneistoffe im TTS handelt. Die Mikrokalorimetrie ermöglichte dabei innerhalb von 7 Tagen die Klassifikation verschiedener Zusatzstoffe nach deren Effizienz, die Kristallisation in den Pflastern zu initiieren. Dagegen sind häufig viele Monate nötig, um ähnlich zuverlässige Ergebnisse mit der Polarisationsmikroskopie bzw. der Pulverröntgenbeugung zu erhalten. Die Mikrokalorimetrie stellt demnach eine interessante Methode für ein Hilfsstoffscreening und die Optimierung von Rezepturen dar.
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Synthese und Eigenschaften unpolarer Rückgrat-modifizierter DNA sowie deren Anwendung als antisense-Oligonucleotide gegen Hepatitis-C-Virus RNA
(2003)
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Stefan Amberg
- Im Rahmen dieser Arbeit werden die Synthese, Eigenschaften und Anwendungsmöglichkeiten von Arylalkyl-Rückgrat modifizierten DNA-Oligonucleotiden untersucht. Das erste Ziel der vorliegenden Arbeit war, lipophile, arylalkylmodifizierte Oligonucleotide zu synthetisieren und die Auswirkungen der absoluten Konfiguration der Modifikationen auf die Eigenschaften der resultierenden Duplexe zu untersuchen. Als zweites sollten die Modifikationen in Antisense-Oligonucleotide eingebaut werden um diese auf ihre Anwendbarkeit für die lnhibierung der HCV Genexpression zu testen. Im Rahmen dieser Arbeit wurden 18 unterschiedliche Rückgrat-Modifikationen synthetisiert. Dabei wurde die Alkylkettenlänge wie auch die Größe des aromatischen Systems variiert. Zudem wurde untersucht, welchen Einfluss Ringsubstituenten auf die Eigenschaften der resultierenden Oligonucleotide ausüben. Die Rückgratmodifikationen wurden über die Festphasensynthese nach der Phosphoramiditmethode in Oligonucleotide eingebaut. Als Ausgangsverbindungen für die modifizierten Phosphoramidite dienten die Arylalkylhalogide. Diese wurden in einer dreistufigen in situ Reaktion - über das Grignard-Reagenz zu der entsprechenden cadmiumorganischen Verbindung und deren weitere Reaktion mit Phosphortrichlorid - zu den Arylalkyldichlorphosphanen umgesetzt. Die als Phosphorylierungsreagenzien fungierenden (Arylalkyl)(diisopropylamin)-chlorphosphane konnten durch Umsetzung mit N,N-Diisopropylamin erhalten werden. Die folgende Reaktion mit den 5'-hydroxyl- und aminogeschützten, natürlichen Nucleosiden führte zu den modifizierten Phosphoramidit-Bausteinen. Diese wurden mittels der OligonucleotidFestphasensynthese selektiv, an verschiedenen Positionen in sehr guten Ausbeuten in ModellOligonucleotide eingebaut und die erhaltenen Diastereoisomeren mittels RP-HPLC getrennt. Die einfach modifizierten, diastereoisomerenreinen Oligonucleotide zeigten eine signifikant erhöhte Lipophilie im Vergleich zu den unmodifizierten Strängen. Die Lipophilie nahm bei der Verlängerung der Alkylkettenlänge und der Vergrößerung des aromatischen Ringsystems pro (CH2)-Gruppe sowie pro weiterem Sechsring in konstanten Schritten zu, wodurch die Lipophilie gezielt gesteuert werden kann. Um den Einfluss der Modifikationen im Doppelstrang zu untersuchen wurden die Tm-Werte der Duplexe bestimmt und diese zudem CD- und Fluoreszenzspektroskopisch untersucht. Die erhaltenen Tm-Werte variierten sehr stark in Abhängigkeit der Alkylkettenlänge, der Ringgröße und der absoluten Konfiguration. Mit den Rp-konfigurierten benzyl- (B), (naphth-1-yl)methyl- (I) und 2,4-difluorbenzylmodifizierten (M) Oligonucleotid-Duplexen konnte eine Schmelzpunktserhöhung erzielt werden. Auch konnte mit den 3-(Anthracen-9-yl)propylphosphonaten K eine signifikante Tm-Wert Steigerung aufgrund eines "Dangling-End-Effektes" beobachtet werden. Die erhaltenen Tm-Werte korrelierten hervorragend mit den erhaltenen CD- und Fluoreszenz-Daten. Für die Zuordnung der absoluten Konfiguration der Modifikation wurden drei 3-Phenylpropylphosphonat-Dimere E synthetisiert. Die Zuordnung erfolgte mittels der 2D-ROESY-NMR-Spektren und den berechneten Protonenabständen der diastereoisomerenreinen Dimere sowie über empirische Regeln die von den Methylphosphonaten S abgeleitet wurden. Diese Ergebnisse lassen sich auf längere Oligonucleotide übertragen. Neben den Untersuchungen der Charakteristika der Arylalkyl-Rückgrat modifizierten Oligonucleotide wurden während dieser Arbeit einige Modifikationen gezielt auf ihre Einsetzbarkeit für den Antisense-Einsatz getestet. Als RNA-Zielsequenz wurden die Nucleotide 326-342 der 5'-nicht codierenden Region des Hepatitis C Virus gewählt. Im Rahmen dieser Arbeit wurden fünf unterschiedlich modifizierte Antisense-Oligonucleotide synthetisiert. Die arylalkylmodifizierten Oligonucleotide zeigten gute Hybridisierungseigenschaften gegenüber der sense-DNA bzw. sense-RNA und eine deutlich erhöhte Stabilität gegenüber der Nuclease Pl. Ferner konnte die Lipophilie der Oligonucleotide signifikant gesteigert werden. Die 2-Phenylethylphosphonate (D) und 2,4-Difluorbenzylphosphonate (M) sind zudem in der Lage die RNase H zu aktivieren. Alle dargestellten Antisense-Oligonucleotide wurden in einem zellfreien in vitro- sowie in einem in vitro-Zellkultur-Translations-Assay auf ihr lnhibierungspotential gegen die Hepatitis C Virus Genexpression getestet. Dabei zeigten die Benzylphosphonate (B), Phosphorthioate (Ps) und die 2-Phenylethylphosphonate (D) im zellfreien in vitro Testsystem hohe, spezifische Inhibierungsraten (>87%), bei einer Oligonucleotid-Konzentration von 5 µM. Auch erwiesen sich die arylalkylmodifizierten Antisense-Oligonucleotide, mit Ausnahme der 4-Phenylbutylphosphonate F, als sehr gute lnhibitoren der HCV-Genexpression in CCI13- und HepG2-Zellen.
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Mapping the interactions between ATP and the sarcoplasmic reticulum Ca 2 + -ATPase with ATP and ATP analogs studied by Fourier transform infrared spectroscopy
(2003)
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Man Liu
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Chemieausbildung von Medizinstudierenden : Evaluation und Ansätze zur Verbesserung
(2003)
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Eva Germer
- Ausgangslage der Dissertation war die an vielen Universitäten unbefriedigende Lehr- und Lernsituation im Chemiepraktikum für Medizinstudierende. Auf der Basis einer umfassenden Untersuchung der Lernausgangslage sollten Ansätze zu einer Verbesserung der Ausbildung entwickelt und am Beispiel des Praktikums an der Johann Wolfgang Goethe-Universität Frankfurt am Main erprobt werden. In einer Voruntersuchung wurde eine bundesweite Bestandsaufnahme der Chemiepraktika für Medizinstudierende durchgeführt. Die Ergebnisse zeigten überraschend große Unterschiede in der praktischen Ausbildung bezüglich der Inhalte und des Umfangs. Leider wurde auch deutlich, dass die äußerst wünschenswerten medizinischen Bezüge nur vereinzelt hergestellt wurden. Zentraler Teil der Bestandsaufnahme war die Ermittlung der Lernausgangslage der Medizinstudierenden vor Praktikumsbeginn. Hierzu wurde in einem ersten Schritt ein Fragebogen auf der Grundlage eines für die Gegebenheiten eines Laborpraktikums angepassten Modells der Lehrveranstaltungsqualität entwickelt. Die anschließende Datenerhebung umfasste über 700 Studierende der Human- und Zahnmedizin an drei bundesdeutschen Hochschulen. Die Ergebnisse zeigen u.a., dass die meisten Studierenden nur über wenige chemische Kenntnisse verfügen, insgesamt aber sehr motiviert für die universitäre Ausbildung sind, was auch die Chemie mit einbezieht. Die angenommene negative Einstellung gegenüber dem schulischen oder universitären Chemieunterricht konnte hier nicht bestätigt werden. Die folgende Lehrevaluation während des Praktikums sowie dessen Neukonzeption wurden am Beispiel der Universität Frankfurt durchgeführt. Bei zwei Befragungen im WS 99/00 und 00/01 (N = 231) kristallisierten sich als verbesserungswürdige Punkte der Umfang der medizinischen Bezüge sowie des Übungsmaterials heraus. Auch eine stärkere Verknüpfung von Fachinhalten und den durchzuführenden Versuchen schien wünschenswert, um die im Praktikum erlebte Transparenz zu erhöhen. Die anschließende Neukonzeption des Chemiepraktikums erfolgte aufgrund der gewonnenen Evaluationsergebnisse sowie chemiedidaktischer und lernpsychologischer Erkenntnisse, wobei dem Praktikumskript als (Kurz-)lehrbuch und Arbeitsbuch eine zentrale Rolle zukommt. Bedingt durch die völlige Umstrukturierung des vorklinischen Studienabschnitts an der Universität Frankfurt wurde gleichzeitig die Anpassung an die veränderten Rahmenbedingungen notwendig. Das neu konzipierte Praktikum wurde erstmals im WS 2001/2002 mit über 500 Studierenden erprobt. Es erwies sich mit seinen Versuchen und dem Praktikumkskript als tragfähig und wird, bis auf wenige Änderungen, auch in Zukunft in dieser Form an der Universität Frankfurt durchgeführt werden. Die parallel durchgeführte Evaluierung zeigte, dass vor allem die Lehr- und Praktikumserfahrung der Assistentinnen und Assistenten zu einem wichtigen Kriterium dafür wird, wie die Studierenden die Veranstaltung erleben. In der Schulung und Unterstützung der Assistentinnen und Assistenten liegt demnach das größte Potential im Hinblick auf eine Qualitätssteigerung. Weiterhin wurde deutlich, dass die gegebenen engen zeitlichen und organisatorischen Rahmenbedingungen einem besseren Lernerfolg in der Chemieausbildung der Medizinstudierenden entgegenstehen.
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Untersuchungen zur Genregulation durch Discoidin-Domain-Rezeptoren und deren Bedeutung in der Brustdrüsenentwicklung
(2003)
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Elena Faraci-Orf
