Ziel der vorliegenden Arbeit war die Entwicklung neuartiger universeller polymerer kohlenhydratbasierender Adsorbenzien für die klinische Behandlung von Multiorganversagen und Autoimmunerkrankungen. Ausgehend von Galactarsäure wurden neue universelle hydrophile permanent-poröse Polymerträger hergestellt. Um den Vernetzungsgrad und damit die mechanischen Eigenschaften sowie die Quellbarkeit der Polymere zu beeinflussen, wurden neue monofunktionelle (Meth)acrylamide als Reaktivverdünner gemeinsam mit Galactarsäure bis(meth)acrylamiden eingesetzt. Um die Hydrophilie der Monomere für Polymerisationen in organischen Lösungsmitteln herabzusetzen wurden Isopropyliden-Schutzgruppen verwendet, die eine Einstellung des Hydrolysegrades nach der Polymerisation ermöglichten. Zur Adaptierung der Morphologie wurden sphärische Polymerpartikel mittels Suspensionspolymerisation (Partikelgröße: 200-500 µm) und Seed Polymerisation (1-3 µm, monodispers) in Gegenwart inerter porogener Lösungsmittel dargestellt. Die Partikelcharakteristika wurden mittels REM, DLS N2 Adsorptionsanalytik und Hg Porosimetrie untersucht. Aufgrund der Abwesenheit chemisch labiler und reaktiver Gruppen wurde eine ausgezeichnete Anwendbarkeit der neuen hydrophilen Polymerträger in der Affinitätschromatographie als auch in der direkten Peptid-Festphasensynthese nachgewiesen. Die Eignung für Fmoc/t-Bu und t-Boc/Bzl Festphasenroutinen wurde durch Untersuchung der Quellbarkeit in typischen Medien, sowie insbesondere durch Studien der chemischen Beständigkeit gegenüber gängigen Reagenzien bestätigt. Zur Immobilisierung verschiedener Affinitätsliganden wurden geeignete Aktivierungsmethoden (z.B. Periodat-Oxidation, Epoxidierung) eingesetzt. Infolgedessen wurden anti-TNF-[alpha] Antikörper auf aktivierten Polymerträgern unterschiedlicher Partikelgröße und Morphologie immobilisiert sowie Peptide als Affinitätsliganden für IgG gemäß Fmoc/t-Bu und t-Boc/Bzl Routinen direkt auf den Adsorberpartikeln synthetisiert. Die rasche Entfernung von Zielmolekülen aus Humanplasma mittels Galactarsäure- basierender Adsorbersysteme konnte erfolgreich nachgewiesen werden.
In the present work, novel universal polymeric carbohydrate-based adsorbent matrices were developed for the clinical treatment of multiple organ failure and autoimmune diseases. Starting from galactaric acid as a renewable, low-cost material, novel universal hydrophilic permanently porous polymer supports were designed. In order to control the degree of cross linking and therefore mechanical properties and swelling capability, new monofunctional (meth)acrylamides were employed together with galactaric acid bis(meth)acrylamides. Isopropylidene protecting groups were transitionally introduced for polymerizations in organic solvents, yielding a variable degree of hydrolysis after subsequent removal of the protecting groups. In order to control the porosity and pore size distribution of the resins and thus enhance the performance of affinity purifications, suspension polymerization (particle size: 200-500 µm) and seeded polymerization (1-3 µm, monosized) were applied to produce spherical beads of tuneable morphology utilizing different inert porogenic solvents. Resultant particle characteristics were studied by SEM, DLS, N2 adsorption and Hg porosimetry. Because of the absence of reducing sugar residues and functional groups that are easily cleavable by acid or base hydrolysis, the new hydrophilic polymer matrices have shown significantly enhanced suitability for both, affinity chromatography applications and the direct solid phase synthesis of peptide based affinity ligands. Moreover, investigations of chemical stability and swelling capability confirmed the novel resin type as an ideal carrier not only for Fmoc/t-Bu but also for t-Boc/Bzl solid phase-routines after quenching of remaining hydroxyl groups. For the immobilization of appropriate ligands to the supports, different techniques for the activation of hydroxyl groups (e.g. periodate oxidation, epoxidation) have been employed. Anti-TNF-[alpha]-antibodies were immobilized on activated microspheres of different particle size and morphology. Peptide ligands with high affinity for IgG were directly synthesized on galactaric acid-based resins according to Fmoc/t-Bu and t-Boc/Bzl strategies. The removal of target biomolecules from human plasma by galactaric acid based adsorbent systems has been successfully demonstrated.
