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Forschungsprojekt aus §26 oder §27 Mitteln
Laufzeit : 2020-11-01 - 2021-10-31

Die Aufreinigung von Nanoparikeln systhetischen oder biologischen Ursprungs ist eine Herausforderung, da ihre Eigenschaften oft nicht ähnlich denen anderer Molekülen ihrer umgebung sind. Wir planen ein neues Gerät zur Lösung derzeitiger Probleme in der Anwendung der elektrophoretischen Separation. Mit einer neuen Geometrie können wir den Durchsatz der Separation von Nanopartikeln und Makromolekülen erheblich steigern. Diese Geometrie erlaubt synergistisch angelegte elektrophoretische und dielektrophoretische Kräfte während einem kontinuierlichen Durchfluss, gleichzeitig werden thermoelektrische Effekte und elektroosmotischer Fluss unterdrückt. Das aus dem Projekt resultierende Gerät findet Anwendung in diversen Sparten mit wissenschaftlicher und industrieller Wichtigkeit, inklusive dem PhD Projekt des Antragstellers, über Polymer gecoatete Core-Shell Nanopartikel für neue Kombinationsmaterialien.
Forschungsprojekt aus §26 oder §27 Mitteln
Laufzeit : 2020-09-01 - 2022-08-31

Breiterer Forschungskontext / theoretischer Rahmen: Cholesterin spielt eine entscheidende Rolle bei den wichtigsten kardiovaskulären und neurodegenerativen Erkrankungen, einschließlich einiger seltener genetischer Störungen, die einen veränderten Cholesterinstoffwechsel zeigen, wie z.B. Niemann-Pick Typ C. Cyclodextrine (CDs) haben aufgrund ihrer Fähigkeit, Cholesterin zu sequestrieren und zu mobilisieren, eine vielversprechende therapeutische Wirksamkeit gezeigt. Die Verabreichung von monomeren CDs leidet jedoch aufgrund ihrer mangelnden Spezifität und ihrer schlechten Pharmakokinetik unter mehreren Nachteilen. Hypothesen / Forschungsfragen / Ziele: Die Funktionalisierung von CDs auf SPIONs könnte eine attraktive theranostische Plattform darstellen, um die Freisetzung des cholesterinspaltenden Makrozyklus zu verbessern und so eine verbesserte Therapie neurodegenerativer Erkrankungen zu ermöglichen. Wir stellen die Hypothese auf, dass CD-basierte, pH-reaktive Eisenoxidnanopartikel (SPIONs) durch einen Prozess der rezeptorvermittelten Akkumulation CDs spezifisch in das Lysosom freisetzen, wo die Cholesterin-Mopping-Aktivität am meisten benötigt wird. Ansatz/Methoden: Monodisperse biokompatible SPIONs werden mit Dimercaptobernsteinsäure für lysosomales Targeting und durch pH-spaltbare Chemie mit CDs modifiziert. Ersteres gewährleistet eine hohe Cholesterinkonzentration am Ort der gewünschten Wirkung; letzteres gewährleistet die Freisetzung des Therapeutikums nur am Wirkort.
Forschungsprojekt aus §26 oder §27 Mitteln
Laufzeit : 2020-12-01 - 2023-11-30

Tannerella sp. HOT-286, a recently identified, novel Gram-negative oral anaerobe, is the closest phylogenetic relative to the periodontal pathogen T. forsythia, but is not periodontal disease-associated itself. It possesses a predictably glycosylated S-layer whose morphology is reminiscent to that of the pathogenic type strain. The S-layer proteins as well as other proteins contain O-glycosylation sequons typical of the Bacteroidetes phylum of bacteria, indicative of a diverse glycoproteome in Tannerella sp. HOT-286. However, the region in its genome corresponding to that of the glycosylation gene clusters in the pathogenic strains shows a different gene composition lacking several of the common genes, including those for nonulosonic acid biosynthesis. The absence of these and other virulence-associated genes may explain the lack of periodontal pathogenesis by this species and provides a new foundation to further understand the genome evolution and mechanisms of bacteria-host interaction in closely related oral microbes with different pathogenicity potential. Supportive of the genomic data, we have obtained preliminary evidence of an altered cell envelope glycobiology of Tannerella sp. HOT-286 in comparison to the pathogen T. forsythia by (i) mass-spectrometry revealing an S-layer O-glycan of smaller monoisotropic value and the failure of Tannerella sp. HOT-286 cells to react with S-layer antibodies specific for the type-strain; (ii) the identification of a novel glycosylation machinery; and (iii) the demonstration that Tannerella sp. HOT-286 is not auxotrophic for the peptidoglycan constituent N-acetylmuramic acid. Our recent success in cultivating Tannerella sp. HOT-286 in pure culture, makes now detailed glycobiological investigations possible. To learn about the glycobiology and, eventually, delineate glycobiology-based mechanisms that might support the association of Tannerella sp. HOT-286 with periodontal health, we aim at determining details about the bacterium's cell envelope glycobiology and possible implications for its lifestyle and interaction with the host. This work can inform about novel antimicrobial strategies against periodontitis, for which – despite its global occurrence and link to systemic diseases – no effective treatment is currently available.

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