Universität zu Köln

Fendinger, Carolina (2023). Konzepte zur Aktivierung von photodynamischen Substraten durch tiefes Licht. PhD thesis, Universität zu Köln.

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Abstract

Photoinduzierte Therapien werden in der Medizin, z.B. gegen Hautkrankheiten oder -krebs genutzt und stetig weiterentwickelt. Dabei ist ein limitierender Faktor die Penetrationstiefe von elektromagnetischer Strahlung, sodass die Anwendung auf oberflächliche und von außen zu erreichende Arealen begrenzt ist. Durch die Kombination eines photodynamischen Substrats mit einem Photosensibilisator/Katalysator unter Verwendung von „tiefem Licht“, welches erst am Wirkort freigesetzt oder generiert wird, kann dieses Problem gelöst werden. In dieser Arbeit werden zwei Konzepte entwickelt, bei denen die drei Komponenten kombiniert und auf ihre synergetische photodynamische Wirkung untersucht werden. Dabei wird zum einen ein PDT-Effekt mit Cerenkov-Lumineszenz als tiefe Lichtquelle untersucht und zum anderen die photoinitiierte Freisetzung von pharmakologisch aktiven Abbauprodukten des Artemisinins. Dabei konnte für das erste Konzept nach Entwicklung und Anwendung einer spektroskopischen Nachweismethode von Singulett-Sauerstoff gezeigt werden, dass die emittierte Cerenkov-Strahlung des Isotops Gallium-68 ausreicht, um einen PDT-Effekt zu initiieren. Dabei konnte geschlussfolgert werden, dass für eine möglichst effiziente Nutzung der Cerenkov-Strahlung als tiefe Lichtquelle, Photosensibilisatoren eingesetzt werden sollten, welche im UV-Bereich hohe Extinktionskoeffizienten aufweisen. Das zweite Konzepte der Aktivierung von Artemisinin durch tiefes Licht konnte nicht vollständig untersucht werden, jedoch wurde eine Funktionalisierungsmethode an SiO2-Nanopartikeln entwickelt, die bei Anwendung auf geeignete UCNPs eine Oberflächendekoration sowohl mit Benzophenon als auch Artemisinin ermöglicht. Bei dieser Funktionalisierung entstandene Moleküle wurden in Hinblick auf deren Aktivität gegen Pankreas-Tumorzellen, als auch auf ihre Triplett-Lebensdauern untersucht. Dabei konnte gezeigt werden, dass ein erhöhtes Verhältnis von Artemisinin zu Benzophenon sowohl in einer erhöhten biologischen Aktivität als auch in einer verkürzten Triplett-Lebensdauer resultieren.

Item Type:	Thesis (PhD thesis)
Translated title:	Title Language Konzepte zur Aktivierung von photodynamischen Substraten durch tiefes Licht German
Translated abstract:	Abstract Language Photoinduced therapies are used in medicine, e.g. against skin diseases or skin cancer, and are constantly being further developed. However, a limiting factor is the penetration depth of electromagnetic radiation, which is why the application is limited to superficial areas that can only be reached from the outside. This problem can be solved by combining a photodynamic substrate with a photosensitizer/catalyst using "deep light“, which is only released or generated at the site of action. In this work, two concepts are developed in which the three components are combined and investigated for their synergistic pphotodynamic effect. In the first concept a system is developed that should show a PDT-effect using Cerenkov-luminescence as deep light source. The second concept focuses on the photoinduced decomposition of the pharmacologically active artemisinin. For the first concept, after development and application of a spectroscopic detection method of singlet oxygen, it could be shown that the emitted Cerenkov-radiation of the isotope gallium-68 is sufficient to initiate a PDT effect. It was concluded that for the most efficient use of Cerenkov-radiation as a deep light source, photosensitizers should be used that have high extinction coefficients in the UV region. The second concept of activation of artemisinin by deep light could not be fully explored, but a functionalization method on SiO2 nanoparticles was developed that, when applied to suitable UCNPs, allows surface decoration with both benzophenone and artemisinin. Molecules generated within this functionalization were investigated with respect to their activity against pancreatic tumor cells, as well as their triplet lifetimes. It was shown that an increased ratio of artemisinin to benzophenone resulted in both increased biological activity and shortened triplet lifetimes. English
Creators:	Creators Email ORCID ORCID Put Code Fendinger, Carolina carolinafendinger@gmail.com UNSPECIFIED UNSPECIFIED
URN:	urn:nbn:de:hbz:38-706166
Date:	30 April 2023
Language:	German
Faculty:	Faculty of Mathematics and Natural Sciences
Divisions:	Faculty of Mathematics and Natural Sciences > Department of Chemistry > Institute of Organic Chemistry
Subjects:	Chemistry and allied sciences
Uncontrolled Keywords:	Keywords Language tiefes Licht German photodynamische Therapie German Artemisinin UNSPECIFIED
Date of oral exam:	19 July 2023
Referee:	Name Academic Title Griesbeck, Axel Prof. Wickleder, Mathias Prof.
Refereed:	Yes
URI:	http://kups.ub.uni-koeln.de/id/eprint/70616