Wortmann, Laura

Kölner UniversitätsPublikationsServer

Kurzzusammenfassung In der vorliegenden Arbeit wird die Synthesen von metalloxidischen Nanopartikeln und deren Konjugate mit bifunktionalen Einheiten in Hinblick auf ihren Einsatz im biomedizinischen Bereich untersucht. Dabei können durch die Entwicklung präziser Synthesestrategien größeneinheitliche Partikel mit skalierbarem Durchmesser und definierter Morphologie erhalten werden, die als Basis für den nachfolgenden Aufbau multifunktionaler, nanopartikulärer Systeme mit maßgeschneiderten physikalischen und oberflächenchemischen Eigenschaften dienen. Durch die vergleichende Darstellung von Kobaltoxid-Nanopartikeln, welche mittels konventioneller und mikrowellenassistierter Solvothermalsynthese in einem Zweiphasensystem dargestellt werden, werden Rückschlüsse bezüglich der Einflussnahme der verwendeten Reaktionsparameter auf die Partikelbildung gezogen. Durch entsprechende Oberflächenmodifizierung können die in der organischen Phase erhaltenen Partikel in die wässrige Phase überführt und deren zytotoxischen Eigenschaften in vitro untersucht werden. Weiterhin werden Eisenoxid-Nanopartikel über passgenaue Funktionalisierung mit interaktiven organischen und anorganischen Hüllen (Polyethylenglykol, Polyethylenimin bzw. SiO2) funktionalisiert. So wird über in situ Funktionalisierung mit Polyethylenglykol beschichtete Magnetit-Nanopartikel dargestellt und deren Eignung für die Magnetfeld-Hyperthermie überprüft.  Außerdem wird die Synthese Siliziumdioxid beschichteter Eisenoxidnanopartikel unterschiedlicher Phase und Morphologie etabliert. Durch das Auslaugen des Eisenoxidkerns von SiO2@Fe2O3-Nanokompositen werden stabförmige SiO2-Hohlpartikel erhalten. An einem auf kubischen Kernpartikeln beruhenden Kern-Schale-System wird die Anbindung des zellspezifischen Liganden Folsäure, der Radionuklide 68Ga, 177Lu und katalytisch aktivem Gold beschrieben. Die gute Bioverträglichkeit dieser bifunktionalen Nanopartikel wird in vitro mittels MTT-Test an diversen Zelllinien bestätigt.  Abstract In this thesis the synthesis of metal oxide nanoparticles and their conjugates with bio-functional units in view of their biomedical application is examined. Monodisperse nanoparticles with scalable size and morphology are obtained by the development of reliable synthetic strategies. These particles serve as basis for the subsequent generation of multi-functional nano-particulate systems with tailored physical and surface chemical properties. By the comparative synthesis of cobalt oxide nanoparticles in a two-phase system via conventional and microwave assisted solvothermal synthesis, conclusions regarding the influence of reaction parameters on the particle-formation are drawn. By surface modification the nanoparticles, received in the organic phase, can be transferred into the aqueous phase to investigate their in vitro cytotoxicity. Furthermore, iron oxide nanoparticles are functionalized by customized, interactive organic and inorganic (polyethylene glycol, polyethylenimine and SiO2) coatings. In a first approach magnetite nanoparticles, in situ functionalized with polyethylene glycol, are synthesized and their suitability for magnetic field hyperthermia is evaluated.  Additionally, a general coating procedure for the coating of iron oxide nanoparticles with different phases and morphologies is established. By leaching the iron oxide core of SiO2@Fe2O3-nanocomposites, rod-shaped SiO2-hollow particles are obtained. On the surface of another core-shell-system based on cubic iron oxide particles, the targetingligand folic acid, the chelator DOTA for the radionuclides 68Ga and 177Lu and catalytically active gold-nanoparticles are immobilized. A high biocompatibility of these bifunctional nanoprobes is confirmed in vitro by MTT-assays using various cell lines.  

Darstellung von Eisen- und Kobaltoxid-Nanopartikeln und deren Biokonjugate: Steuerung der kolloidalen Stabilität, Zytotoxizität und biologischen Spezifität durch maßgeschneiderte Oberflächenfunktionalisierung

Darstellung von Eisen- und Kobaltoxid-Nanopartikeln und deren Biokonjugate: Steuerung der kolloidalen Stabilität, Zytotoxizität und biologischen Spezifität durch maßgeschneiderte Oberflächenfunktionalisierung

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