Protein adsorption studies on biomimetic silica particles

Sowohl die Weiterentwicklung von bereits bestehenden als auch die Entwicklung von neuen Methoden für den Transport von Wirkstoffen ist von großer Wichtigkeit, da die Menge an neu entdeckten bioaktiven Substanzen steigt. Biomimetisches Silica vereint eine exzellente physikochemische Stabilität mit geringer Toxizität und milden Synthese Bedingungen, sodass eine Anwendung als Wirkstoff Transporter ermöglicht wird. In dieser Arbeit beschreiben wir die Synthese von Silica Partikeln, durch Verwendung von frisch hydrolysiertem TMOS und Kondensationsreaktion der resultierenden Kieselsäure in Anwesenheit des Silaffin Peptids R5. Diese Methode machte es möglich, einen fluoreszierenden Farbstoff an das Peptid R5 zu koppeln, dass im Silica, während dessen Bildung, eingeschlossen wurde. Die Eigenschaften von R5 Silica Partikeln, ein Protein zu adsorbieren, wurden mithilfe des verstärkt grün fluoreszierenden Proteins (eGFP) und Thioredoxin (TRX) beurteilt. Zusätzlich wurden alternative Silica Partikel, unter Verwendung des R5 Konjugats mit Cyanine-5 (Cy5), synthetisiert. Wir haben beobachtet, dass eGFP unter basischen (pH 9) und Cy5-R5 unter sauren (pH 3) Bedingungen wieder freigesetzt werden konnte. Dieser Ansatz zur Ladung und Freisetzung von Cargo Molekülen funktionierte auch für Silica Partikel, die gleichzeitig mit eGFP und Cy5-R5 beladen waren. Hier kam es zu einer spezifischen Freisetzung einer Cargo, während die andere im Partikel verblieb. Zusammenfassend zeigten die durchgeführten Experimente, dass R5 Silica Partikel als multifunktionelle Transporter von molekularer Fracht dienen können, die unter spezifischen, orthogonalen Bedingungen wieder freigesetzt werden können.Both improving already existing and developing innovative drug carrier methods is of high relevance due to the increasing amounts of newly discovered bioactive substances. Biomimetic silica combines excellent physicochemical stability with low toxicity and mild synthesis conditions which facilitates its use as drug carrier. In this thesis, we describe the synthesis of silica particles by using freshly hydrolyzed TMOS and condensation of the resulting silicic acid in presence of the silaffin peptide R5. This method offered the opportunity to attach a fluorescent dye to the peptide, that was then encapsulated in silica during its formation reaction. Protein adsorption properties of R5 silica particles were evaluated with the enhanced green fluorescent protein (eGFP) and thioredoxin (TRX). Additionally, alternative silica particles were synthesized using an R5 conjugate with cyanine-5 (Cy5). We observed that eGFP was released under basic conditions (pH 9) and Cy5-R5 under acidic conditions (pH 3). This load/release approach also worked for silica particles concurrently loaded with eGFP and Cy5-R5, resulting in a specific release of one cargo while the other was retained in the particles. To conclude, the performed experiments have shown that R5 silica particles can be used as multifunctional carriers of molecular cargo that can be released under specific, orthogonal conditions