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Titelaufnahme

Titel
Influence of surface curvature on unfolding of proteins on nanoparticles / eingereicht von Peter Satzer
VerfasserSatzer, Peter
Begutachter / BegutachterinSvec, Frantisek ; Messner, Paul
Betreuer / BetreuerinJungbauer, Alois
ErschienenWien, October 2015
UmfangV, 40, 27 Blätter : Illustrationen, Diagramme
HochschulschriftUniversität für Bodenkultur Wien, Univ., Dissertation, 2015
Anmerkung
Zusammenfassung in deutscher Sprache
SpracheEnglisch
Bibl. ReferenzOeBB
DokumenttypDissertation
Schlagwörter (DE)Nanopartikel / Größe / Protein / Adsorption / Konformation / Aufreinigung / Kontinuierlich
Schlagwörter (EN)Nanoparticle / Size / Protein / Adsorption / Conformation / Purification / Continuous
Schlagwörter (GND)Arzneimittel / Nanopartikel / Trennverfahren / Chromatographie
URNurn:nbn:at:at-ubbw:1-15943 Persistent Identifier (URN)
Zugriffsbeschränkung
 Das Werk ist frei verfügbar
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Influence of surface curvature on unfolding of proteins on nanoparticles [3.9 mb]
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Zusammenfassung (Deutsch)

Im Rahmen dieser Dissertation wurde eine Aufreinigungsmethode entwickelt, die dazu geeignet ist, Nanopartikel, die mit einem Arzneistoff beschichtet wurden in industriell relevanten Mengen aufzureinigen. Größenausschluss-Chromatographie wurde dazu in einem kontinuierlichen Modus mit der „Simulated Moving Bed“-Technologie verwendet und erreichte eine Produktivität von 0.25g / h / L Chromatographie-Material. Diese Methode ergänzt traditionelle Ansätze die auf Zentrifugation oder Filtration basieren um eine Methode die kontinuierlich und großtechnologisch eingesetzt werden kann. Für die Untersuchung der Interaktion zwischen Proteinen und Nanopartikeln verwendeten wir 9 Modell-Proteine und Silikat-Nanopartikeln in den Größen 30-1000 nm. Von neun Modellproteinen zeigten zwei (BSA und Myoglobin) eine Konformationsänderung bei der Bindung an Nanopartikel, und in beiden Fällen war diese Konformationsänderung abhängig von der Größe der Nanopartikel: kleinere Nanopartikel (<100nm) führten zu keiner Konformationsänderung, während größere Nanopartikel (>300nm) zu signifikanter Änderung der Sekundärstruktur dieser zwei Modellproteine führte. Die Konformationsänderung bei beiden Proteinen fand bei ähnlicher Partikelgröße statt. Beide Proteine verloren wenn sie an größere Nanopartikel adsorbiert waren einen Teil ihrer Sekundärstruktur. Bei BSA führte die Bindung an Nanopartikel zu einer sehr langsamen Abnahme der alpha-Helix-Struktur des Proteins über Stunden, während bei Myoglobin die alpha-helikale Struktur sehr schnell nach der Adsorption an das Partikel abnahm. Diese Daten, in Zusammenhang mit der Modellierung der gängigen Erklärungstheorien ermöglichte es uns zu zeigen dass diese Theorien nicht in der Lage sind dieses Phänomen zu erklären, es handelt sich also nicht wie oft behauptet um einen direkten Einfluss der Krümmung der Nanopartikel.

Zusammenfassung (Englisch)

In this doctoral work, a solution to the problem of purification of nanoparticle-protein conjugates from any other non-particular substance in solution was achieved by size exclusion chromatography. This approach was then transferred to a continuous operation mode by using a 4 zone closed loop simulated moving bed technique to achieve pilot scale productivities in the range of 0.25 g /h /L chromatography medium. Silica nanoparticles of sizes ranging from 30 nm to 1000 nm obtained by a commercial manufacturer were intensively characterized to get high quality data on the surface properties and particle properties of the nanoparticle material. Nine model proteins, selected to span a wide variety of different protein characteristics like size, charge and thermal stability, were investigated on how they interact with these particles. Structural changes in the conformation of these model proteins were monitored by circular dichroism and related to the particle size at which they occurred. Two model proteins (bovine serum albumin and myoglobin) showed structural changes, and both also showed nanoparticle size dependent structural changes. With small particle size (< 100 nm), the protein conformation remains unchanged while on larger particles (> 300nm) significant conformational changes occur. The range in which these structural changes occurred was the same for both proteins, in both cases the structural ordering of the proteins was reduced when interacting with large particles. Myoglobin and BSA showed significantly different kinetics: While myoglobin immediately changes its conformation upon adsorption, albumin first adsorbs, and then slowly changes its conformation in a timeframe of hours. This study proofed that none of the explanations proposed in any literature till now is able to fit the data. Especially the commonly used explanation of a direct influence of the surface curvature on the structural changes of the proteins is not applicable.