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Titelaufnahme

Titel
Enzyme-substrate interactions in bioactive materials / eingereicht von DI Gregor Tegl
Weitere Titel
Enzym-Substrat Interaktionen in bioaktiven Materialien
VerfasserTegl, Gregor
Begutachter / BegutachterinStaudacher, Erika ; Henniges, Ute
Betreuer / BetreuerinGübitz, Georg M.
ErschienenWien, Juli 2016
Umfang111 Blätter : Diagramme
HochschulschriftUniversität für Bodenkultur Wien, Dissertation, 2016
Anmerkung
Abweichender Titel laut Übersetzung der Verfasserin/des Verfassers
Zusammenfassung in deutscher Sprache
SpracheEnglisch
Bibl. ReferenzOeBB
DokumenttypDissertation
Schlagwörter (DE)Wundinfektion / Infektionsdetektion / Cellobiose Dehydrogenase / Cellobiohydrolase / Chito-oligosaccharide / Antimikrobiotika / Chitosan / Lysozym / Myeloperoxidase
Schlagwörter (EN)wound infection / infection detection / cellobiose dehydrogenase / cellobiohydrolase / chito-oligosaccharides / antimocrobials / chitosan / lysozyme / myeloperoxidase
Schlagwörter (GND)Wundinfektion / Nachweis / Chitosan / Peroxidase / Lysozyme / Wundversorgung / Antimikrobieller Wirkstoff / Cellobiose-Dehydrogenase
URNurn:nbn:at:at-ubbw:1-17213 Persistent Identifier (URN)
Zugriffsbeschränkung
 Das Werk ist frei verfügbar
Dateien
Enzyme-substrate interactions in bioactive materials [2.8 mb]
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Nachweis
Klassifikation
Zusammenfassung (Deutsch)

Bioaktive Materialen sind allgegenwärtig und ihre Interaktionen mit den unterschiedlichsten Enzymen bestimmen eine Vielzahl biologischer Prozesse. Spezifische Enzym-Substrat Interaktionen wurden in Rahmen dieser Arbeit untersucht, um ihre Tauglichkeit für die Detektion von Wundinfektion und Infektionsprevention zu testen. Es wurden Enzymsubtrate für die Detektion von Lysozym und Myeloperoxidase hergestellt, zwei Infektionsbiomarker, die vom Immunsystem in einer frühen Phase einer beginnenden Infektion produziert werden und in die Wundflüssigkeit abgegeben werden. In diesem konnte mit Hilfe der hergestellen Substrate eine Infektion schon in einer frühen Phase durch Farbänderung signalisiert werden. Diese funktionalen Enzymsubstrate können in Diagnosesysteme eingebaut werden und dort durch schnelle Infektionsdetektion eine rechtzeitge Wundbehandlung einleiten. Aufgrund der vermehrten Probleme mit bakteriellen Resistenzen bei Infektionbehandlungen liegt weltweit Augenmerk in der Entwicklung neuer antimikrobieller Behandlungsmethoden. In dieser Arbeit wurde ein alternatives antimikrobielles System entwickelt, dass kontinuierlich Wasserstoffperoxid (H2O2) über 24 h produzieren kann. Das System beruht auf dem H2O2 produzierendem Enzym Cellobiose Dehydrogenase, welches auf Chitosan immobilisiert wurde und das Wachstum representativer Bakterien vollständig inhibieren konnte. Dabei wurde H2O2 in Konzentrationen produziert, die nicht schädlich für intaktes Gewebe ist, was bei herkömmlichen H2O2-Behandlungsmethoden bei längerer Behandlungsdauer der Fall ist. Im weiteren Verlauf der Arbeit wurde eine neue Methode zu Produktion antimikrobieller Chitooligosaccharide entwickelt, basierend auf Cellobiohydralasen, dessen Fähigkeit zur Hydrolyse von Chitosan nicht bekannt war. Durch unzureichende Produktion und Analyse von bisher beschriebenen Chitooligosacchariden ist wenig über Auswirkung struktureller Merkmale auf ihre biologisch Aktivität bekannt, weshalb ein Hauptaugenmerk dieser Arbeit in der genauen Analyse der Reaktionsprodukte lag.

Zusammenfassung (Englisch)

Bioactive materials are ubiquitous in nature and their interactions with specific enzymes drive a variety of biological processes, which can be utilized for various biomedical applications. In this work, various enzymes were studied regarding their suitability for the detection wound infection and infection prevention. Substrates were synthesized for the detection of the immune system-derived wound infection biomarkers lysozyme and myeloperoxidase. These enzymes show highly elevated activities in wound fluids from infected wounds already before an infection is evident. Wound fluids were investigated using the enzyme-responsive substrates and occurring infections could be visually detected within short-time of incubation. The functional substrates are possible candidates for the incorporation in point-of-care-diagnostics to allow early infection detection, which enables a timely initiation of treatment. Another issue in wound treatment is the emergence of bacterial resistances, which complicates wound treatment and strengthens the need for new antimicrobial strategies. An antimicrobial system was developed based on cellobiose dehydrogenase immobilized on chitosan, which led to the continuous production of hydrogen peroxide (H2O2) over 24 h and completely inhibited the growth of representative bacteria. A concentration of H2O2 was produced that is not harmful for intact skin, which was the main obstacle of former treatments. In course of this thesis, an alternative route for the production of antimicrobial chito-oligosaccharides was developed based on the hydrolysis of chitosan by cellobiohydrolases, enzymes with so far unknown activity towards chitosan. Insufficient production and analysis limited the knowledge about structure-function relationships and thus special emphasis was put to the thorough product analysis.