Dokument: Optische Schalter und Fluoreszenzsonden - Design, Synthese und Untersuchung von neuen Werkzeugen für biophysikalische und medizinische Studien
| Titel: | Optische Schalter und Fluoreszenzsonden - Design, Synthese und Untersuchung von neuen Werkzeugen für biophysikalische und medizinische Studien | |||||||
| URL für Lesezeichen: | https://docserv.uni-duesseldorf.de/servlets/DocumentServlet?id=20302 | |||||||
| URN (NBN): | urn:nbn:de:hbz:061-20120118-110505-0 | |||||||
| Kollektion: | Dissertationen | |||||||
| Sprache: | Deutsch | |||||||
| Dokumententyp: | Wissenschaftliche Abschlussarbeiten » Dissertation | |||||||
| Medientyp: | Text | |||||||
| Autor: | Bier, Brigitte [Autor] | |||||||
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| Dewey Dezimal-Klassifikation: | 500 Naturwissenschaften und Mathematik » 540 Chemie | |||||||
| Beschreibungen: | Kurzzusammenfassung
Farbstoffe sind wichtige Werkzeuge für biophysikalische Untersuchungen. Durch Lichtabsorption werden Prozesse wie Fluoreszenz oder Photolyse in Chromophoren induziert, welche für Untersuchungen an biologischem Material von Nutzen sind. Die caged Compounds sind solche Chromophore. Sie ermöglichen die hoch aufgelöste räumliche und zeitliche Freisetzung von biologischen Wirkstoffen durch den Einsatz photolabiler Schutzgruppen. Die Eigenschaften der caged Compounds hängen maßgeblich von der Beschaffenheit dieser Schutzgruppen ab. Im Rahmen dieser Arbeit wurde eine neue Caginggruppe, die 3,4-(Methylendioxy)-2,6-dinitrobenzylgruppe (MDdiNB), aufgrund physikochemischer Überlegungen entworfen und synthetisiert. MDdiNB-geschützte Acetate und Benzoate wurden hergestellt und ihr photophysikalisches Verhalten mit entsprechenden Derivaten gängiger photolabiler Schutzgruppen verglichen. Die hier vorgestellte neue Schutzgruppe hat eine Quantenausbeute von 0.06 und kann bei Bestrahlungen mit Licht bis 400 nm effektiv eingesetzt werden. Sie zeigt sogar geringe Absorbanz bis 510 nm, so dass bei ausreichender Lichtintensität auch Photolysen bis 500 nm an Verbindungen dieses Typs durchgeführt werden können. Diese neue MDdiNB-Caginggruppe bereichert mit ihrer bathochromen Absorption die bisherige Auswahl an photolabilen Schutzgruppen für die Uncagingtechnik. Fluoreszenzfarbstoffe sind ebenfalls effiziente Werkzeuge für biophysikalische Studien. Die Besetzung langlebiger Triplettzustände in solchen Farbstoffen bei hohen Bestrahlungsintensitäten durch Intersystem Crossing (ISC) kann eine Vielzahl von Problemen mit sich bringen. So führt ISC dazu, dass die Chromophore nur teilweise für die Fluoreszenz zur Verfügung stehen. Sogar eine Zerstörung der Verbindung aufgrund von Redoxreaktionen aus dem T1-Zustand ist möglich. Diese Population des T1-Zustandes führt speziell bei einzelmolekülspektroskopischen Methoden, wie z. B. der Fluoreszenzkorrelations Spektroskopie (FCS), zum Signalverlust. Im Rahmen dieser Arbeit wurden Azobenzole, Diphenylhexatriene und Cyclooctatetraenderivate als potentielle Triplettquencher für Fluoreszenzfarbstoffe mit hohen Fluoreszenzintensitäten, wie z. B. Rhodamine, identifiziert. Die Zugabe dieser Quencher ermöglicht einen Triplettenergietransfer vom Fluorophor im T1 auf den Quencher. Eine Substanzbibliothek aus 59 Quenchern wurde synthetisiert und untersucht. Signifikante Steigerungen der Signalstärke und Photostabilität der Fluoreszenzfarbstoffe konnten beobachtet werden. Zur weiteren Steigerung der Effizienz des Energietransfers wurden 6 Bichromophore aus je einer Fluoreszenzfarbstoff- und einer Quenchereinheit, die kovalent über einen Linker verbunden wurden, synthetisiert und untersucht. Diese neuen Verbindungen weisen vergleichbare Steigerungen der Signalstärke und Photostabilität auf.Abstract Dyes are essential tools for biophysical investigations. Via the absorption of light processes in chromophores such as fluorescence or photolysis can be triggered, which are important for studies of biological material. Caged Compounds are such chromophores. Due to their photolabile protecting groups they enable the release of biological active substances with high temporal and spatial resolution. The properties of caged Compounds rely significantly on the characteristics of the caging group. In the course of this work a new caging group, the 3,4-(methylen¬di¬oxy)-2,6-dinitrobenzylgroup (MDdiNB) was designed on the basis of physicochemical considerations and synthesized. MDdiNB-protected acetates and benzoates were synthesized and their photophysical behavior was compared to that of the respective derivatives with established caging groups. The novel MDdiNB-protecting group has a quantum yield of 0.06 and can be used effectively in irradiations with light up to 400 nm. Due to the small absorbance up to 510 nm compounds of this kind can be used in uncaging experiments in the presence of sufficiently high intensities of light up to 500 nm. With its bathochromic absorption the novel MDdiNB-protecting group successfully complements the available range of established photolabile protecting groups. Fluorescent dyes are also efficient tools for biophysical studies. The population of long living triplet states in these dyes by high light intensities via intersystem crossing (ISC) can lead to a number of problems. Due to this ISC only part of the chromophores are available for fluorescence. Even the destruction of the compound is possible via redox processes from the T1-state. Especially in single molecule techniques such as the fluorescence correlation spectroscopy (FCS) this population of the T1-state leads to a loss in signal intensity. In the course of this thesis azobenzenes, diphenylhexatrienes and cyclooctatetraene derivatives were identified as adequate quenchers for fluorescent dyes with high fluorescence intensities such as rhodamines. The supplement of these quenchers enables a triplet energy transfer from the T1-state of the dye to the quencher. A compound library of 59 derivatives was synthesized and investigated. In additive Studies notable increases in signal strength and photostability could be observed. In order to further increase the efficiency of the energy transfer 6 bichromophores consisting of a fluorescent dye and a triplet quencher covalently bridged by a linker were synthesized and investigated. These new substances show a high increase in signal strength and photostability comparable to the additive studies. | |||||||
| Lizenz: |  Urheberrechtsschutz | |||||||
| Fachbereich / Einrichtung: | Mathematisch- Naturwissenschaftliche Fakultät » WE Chemie » Organische Chemie und Makromolekulare Chemie | |||||||
| Dokument erstellt am: | 18.01.2012 | |||||||
| Dateien geändert am: | 18.01.2012 | |||||||
| Promotionsantrag am: | 12.09.2011 | |||||||
| Datum der Promotion: | 14.12.2011 |
