Determination of DNA via resonance light scattering technique using new probes derived from ruthenium ligands complexes and investigation of their binding mode [Elektronische Ressource] / vorgelegt von Doris Marianne Burger

Doris Hayman

Sujets

• Biologie

Informations

• Publié par: universitat_regensburg
• Publié le: 01 janvier 2009
• Nombre de lectures: 24
• Langue: Deutsch

Extrait

Determination of DNA via Resonance Light
Scattering Technique Using New Probes
Derived from Ruthenium Ligands
Complexes and Investigation of their
Binding Mode
DISSERTATION ZUR ERLANGUNG DES
DOKTORGRADES DER NATURWISSENSCHAFTEN
(Dr. rer. nat.)
DER NATURWISSENSCHAFTLICHEN FAKULTÄT -
CHEMIE UND PHARMAZIE
DER UNIVERSITÄT REGENSBURG
vorgelegt von
Doris Marianne Burger
aus Eschenbach, Landkreis Neustadt a. d. Waldnaab
November 2008Determination of DNA via Resonance Light
Scattering Technique Using New Probes
Derived from Ruthenium Complexes and
Investigation of their Binding Mode
Doctorial Thesis
by
Doris Marianne Burger
Für meine FamilieDiese Doktorarbeit entstand in der Zeit von März 2005 bis November 2008 am Institut für
Analytische Chemie, Chemo- und Biosensorik an der Universität Regensburg.
Die Arbeit wurde angeleitet von Prof. Dr. Otto S. Wolfbeis.
Promotionsgesuch eingereicht am: 19.12.2008
Kolloquiumstermin: 02.02.2009
Prüfungsausschuss: Vorsitzender: Prof. Dr. Frank-Michael Matysik
Erstgutachter: Prof. Dr. Otto S. Wolfbeis
Zweitgutachter: Prof. Dr. Achim Wagenknecht
Drittprüfer: Prof. Dr. Achim GöpferichDanksagung
Mein erster Dank gilt Herrn Prof. Dr. Otto S. Wolfbeis für die Bereitstellung des
interessanten Themas, die stets anregenden Diskussionen und Hilfestellung bei Problemen bei
meiner Arbeit und die hervorragenden Arbeitsbedingungen am Lehrstuhl.
Für die gute Laborgemeinschaft, die anregenden Diskussionen, die nicht immer nur einen
wissenschaftlichen Hintergrund hatten danke ich meinen Laborkollegen Petra
Schrenkammer und Robert Meier, der auch das Kulturelle im Labor nicht hat zu kurz
kommen lassen. Außerdem möchte ich mich bei meinem Kommilitonen Jochen Weh und
Michael Linseis bedanken, die mich durchs Studium begleitet haben und mit denen es nie
langweilig wurde. Und bei Christine Schmelzer die uns Chemiker immer beim Mittagessen
ertragen hat.
Weiterhin bedanke ich mich bei Barbara Goricnik, Gisela Hierlmeier, Gisela Emmert,
Edeltraud Schmid, Nadja Hinterreiter, Martin Link, Matthias Stich, Corinna Spangler,
Christian Spangler, Simone Moises, Mark-Steven Steiner, Dr. Xiaohua Li, Katrin
Uhlmann, Daniela Achatz, Heike Mader und allen weitern Mitarbeitern für die
wissenschaftlichen und nicht wissenschaftlichen Diskussionen, die netten Kaffeerunden,
Spielabende und die sehr gute Stimmung am Lehrstuhl.
Ferner möchte mich bei Prof. Dr. Werner Kunz bedanken für die Bereitstellung des
Viskosimeters und bei Bernhard Ramsauer für die Hilfe bei den Messungen.
Ebenso bei Prof. Dr. Achim Wagenknecht und seinen Mitarbeitern für die Hilfe bei der
Aufnahme der Schmelzkurven.
Für die finanzielle Unterstützung während dieser Arbeit danke ich dem Graduiertenkolleg
"Sensorische Photorezeptoren in natürlichen und künstlichen Systemen".
Abschließend möchte ich mich noch bei meiner Familie bedanken. Mein größter Dank gilt
dabei meinen Eltern Richard und Brigitte Burger, die mir das Studium finanziert und mir
immer mit Rat und Tat zur Seite gestanden haben. Und ganz herzlich bedanke ich mich bei all
meinen Freunden, die mich immer unterstützt, abgelenkt und aufgemuntert haben, wenn es
notwendig war. Table of Contents
1. Introduction....................................................................... 1
1.1 Ruthenium Ligand Complexes .................................................................... 1
1.1.1 Luminescence Emission Mechanism of Ruthenium Ligand Complexes.................. 1
1.1.2 Features of Ruthenium Ligand Complexes............................................................... 3
1.1.3 Applications .............................................................................................................. 4
1.2 Binding Modes.............................................................................................7
1.3 Motivation and Aim of Work ...................................................................... 9
1.4 References..................................................................................................11
2. Resonance Light Scattering Technique (RLS) ............. 17
2.1 Introduction of the RLS Technique in Analytical Chemistry ...................17
2.2 Theory of Resonance Light Scattering according to Pasternack et al.......18
2.3 RLS Techniques.........................................................................................21
2.3.1 RLS Imaging Technique ......................................................................................... 21
2.3.2 Backward Light Scattering (BLS)........... 22
2.3.3 Total Internal Reflection Resonance Light Scattering (TIR-RLS) ......................... 22
2.3.4 Flow Injection Resonance Light Scattering (FIA-RLS) ......................................... 23
2.3.5 Surface Enhanced Light Scattering (SELS)............................................................ 23
2.3.6 Wavelength-Ratiometric Resonance Light Scattering (WR-RLS........................... 24
2.4 New RLS Probes........................................................................................24
2.5 Application and Future of the RLS Technique..........................................26
2.6 References..................................................................................................28
3. Investigation of Binding Mode of the Probes to DNA.. 36
3.1 Introduction................................................................................................36
3.2 Material and methods.................................................................................38
3. 2. 1 Chemicals.............................................................................................................. 38
3.2.2 Buffers..................... 38
3.2.3 Instrumentation........ 38
3.3 Syntheses....................................................................................................41
3.3.1 Synthesis of Compounds 3 a-e ................................................................................ 41
i3.3.2 Synthesis of Probe 1................................................................................................ 42
3.3.3 Synthesis of Dinuclear Complexes......... 42
3.4 Results and Discussion ..............................................................................43
3.4.1. Absorption Spectra................................................................................................. 44
3.4.2 Luminescence Titration........................... 45
3.4.4 Thermal Denaturation............................. 48
3.4.5 Polarization of the Emission ................................................................................... 49
3.4.6 Fluorescence Lifetime Studies................ 51
3.4.7 Viscosity Studies..................................................................................................... 52
3.5 Conclusions................................................................................................53
3.6 References..................................................................................................55
4. Determination of DNA via Resonance Light Scattering
Technique with New Ruthenium Derived Probes ............ 59
4.1 Introduction................................................................................................59
4.2 Materials and Methods...............................................................................60
4.2.1 Chemicals................................................................................................................ 60
4.2.2 Apparatus 60
4.2.3 General Procedure................................................................................................... 61
4.2.4 Standard Operational Protocol for Determination of DNA.... 61
4.3 Results........................................................................................................62
4.3.1 Features of RLS Spectra.......................................................................................... 62
4.3.2 Effect of pH............................................. 64
4.3.3 Effect of Probe Concentration................................................................................. 65
4.3.4 Effect of Ionic Strength........................... 66
4.3.5 Effect of Reaction Time .......................................................................................... 66
4.3.6 Effect of the Order of the Addition of Reagents..................... 67
4.3.7 Effect of Potential Interferents ................................................................................ 67
4.3.8 Calibration Plot ....................................... 68
4.3.9 Determination of DNA in Synthetic Samples ......................................................... 69
4.4 Conclusion .................................................................................................72
4.5 References..................................................................................................73
ii5. Experimental Part........................................................... 78
5.1 Material and Methods ................................................................................78
5.1.1 Chemicals, Solvents and DNA..............................................................