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The use of polymerizable hosts in anion imprinting has led to powerful receptors with high oxyanion affinity and specificity in both aqueous and non-aqueous environments. As demonstrated in previous reports, a carefully tuned combination of orthogonally interacting binding groups, for example, positively charged and neutral hydrogen bonding monomers, allows receptors to be constructed for use in either organic or aqueous environments, in spite of the polymer being prepared in non-competitive solvent systems. We here report on a detailed experimental design of phenylphosphonic and benzoic acid-imprinted polymer libraries prepared using either urea- or thiourea-based host monomers in the presence or absence of cationic comonomers for charge-assisted anion recognition. A comparison of hydrophobic and hydrophilic crosslinking monomers allowed optimum conditions to be identified for oxyanion binding in non-aqueous, fully aqueous, or high-salt media. This showed that recognition improved with the water content for thiourea-based molecularly imprinted polymers (MIPs) based on hydrophobic EGDMA with an opposite behavior shown by the polymers prepared using the more hydrophilic crosslinker PETA. While the affinity of thiourea-based MIPs increased with the water content, the opposite was observed for the oxourea counterparts. Binding to the latter could however be enhanced by raising the pH or by the introduction of cationic amine- or Na+-complexing crown ether-based comonomers. Use of high-salt media as expected suppressed the amine-based charge assistance, whereas it enhanced the effect of the crown ether function. Use of the optimized receptors for removing the ubiquitous pesticide glyphosate from urine finally demonstrated their practical utility.

Sialylations are post-translational modifications of proteins and lipids that play important roles in many cellular events, including cell-cell interactions, proliferation, and migration. Tumor cells express high levels of sialic acid (SA), which are often associated with the increased invasive potential in clinical tumors, correlating with poor prognosis. To overcome the lack of natural SA-receptors, such as antibodies and lectins with high enough specificity and sensitivity, we have used molecularly imprinted polymers (MIPs), or “plastic antibodies”, as nanoprobes. Because high expression of epithelial cell adhesion molecule (EpCAM) in primary tumors is often associated with proliferation and a more aggressive phenotype, the expression of EpCAM and CD44 was initially analyzed. The SA-MIPs were used for the detection of SA on the cell surface of breast cancer cells. Lectins that specifically bind to the a-2,3 SA and a-2,6 SA variants were used for analysis of SA expression, with both flow cytometry and confocal microscopy. Here we show a correlation of EpCAM and SA expression when using the SA-MIPs for detection of SA. We also demonstrate the binding pattern of the SA-MIPs on the breast cancer cell lines using confocal microscopy. Pre-incubation of the SA-MIPs with SA-derivatives as inhibitors could reduce the binding of the SA-MIPs to the tumor cells, indicating the specificity of the SA-MIPs. In conclusion, the SA-MIPs may be a new powerful tool in the diagnostic analysis of breast cancer cells.

Aberrant sialic acid expression is one of the key indicators of pathological processes. This acidic saccharide is overexpressed in tumor cells and is a potent biomarker. Development of specific capture tools for various sialylated targets is an important step for early cancer diagnosis. However, sialic acid recognition by synthetic hosts is often complicated due to the competition for the anion binding by their counterions, such as Na+ and K+. Here we report on the design of a sialic acid receptor via simultaneous recognition of both the anion and cation of the target analyte. The polymeric receptor was produced using neutral (thio)urea and crown ether based monomers for simultaneous complexation of sialic acid's carboxylate group and its countercation. Thiourea and urea based functional monomers were tested both in solution by 1H NMR titration and in a polymer matrix system for their ability to complex the sodium salt of sialic acid alone and in the presence of crown ether. Combination of both orthogonally acting monomers resulted in higher affinities for the template in organic solvent media. The imprinted polymers displayed enhanced sialic acid recognition driven to a significant extent by the addition of the macrocyclic cation host. The effect of various counterions and solvent systems on the binding affinities is reported. Binding of K+, Na+ and NH4+ salts of sialic acid exceeded the uptake of bulky lipophilic salts. Polymers imprinted with sialic or glucuronic acids displayed a preference for their corresponding templates and showed a promising enrichment of sialylated peptides from the tryptic digest of glycoprotein bovine fetuin.

We report an approach integrating the synthesis of protein‐imprinted nanogels (“plastic antibodies”) with a highly sensitive assay employing templates attached to magnetic carriers. The enzymes trypsin and pepsin were immobilized on amino‐functionalized solgel‐coated magnetic nanoparticles (magNPs). Lightly crosslinked fluorescently doped polyacrylamide nanogels were subsequently produced by high‐dilution polymerization of monomers in the presence of the magNPs. The nanogels were characterised by a novel competitive fluorescence assay employing identical protein‐conjugated nanoparticles as ligands to reversibly immobilize the corresponding nanogels. Both nanogels exhibited K d

Two templating approaches to produce imprinted phosphotyrosine capture beads with a controllable pore structure are reported and compared with respect to their ability to enrich phosphopeptides from a tryptic peptide mixture. The beads were prepared by the polymerization of urea-based host monomers and crosslinkers inside the pores of macroporous silica beads with both free and immobilized template. In the final step the silica was removed by fluoride etching resulting in mesoporous polymer replicas with narrow pore size distributions, pore diameters ≈ 10 nm and surface area > 260 m2 g-1. The beads displayed pronounced phosphotyrosine affinity and selectivity in binding tests using model peptides in acetonitrile rich solutions with a performance surpassing solution polymerized bulk imprinted materials. Tests of the beads for the enrichment of phosphopeptides from tryptic digests of twelve proteins revealed both pY/pS and pY/Y selectivity. This was reflected in a nearly 6-fold increase in the enrichment factor of a 23-mer pY-peptide and pY/pS normalized intensity ratios up to 1.5, when comparing the template mesoporous beads with the bulk materials.

Background: Different parts of Colocynth, Citrullus colocynthis (L.) Schrad., are used in traditional phytotherapy and homeopathy. Objective: In our new approach, a molecularly imprinted polymer was synthesized to absorb colocynthin, the major plant marker, and its capability was evaluated using HPLC-UV. Method: A new method was considered to achieve optimal conditions. FT-infrared, N2 adsorption porosimetry, fluorescent and scanning electron microscopy and thermo gravimetric profile of the polymers were studied. The imprinted polymer was applied as molecularly imprinted solid phase extraction sorbent to enrich colocynthin from colocynth oil extract, a traditional medicine dosage form. Results: The imprinted polymer showed high capacity and affinity toward colocynthin. Physical assessments demonstrated no major differences between imprinted and non-imprinted polymers. The imprinted polymer was able to absorb colocynthin more efficiently than non-imprinted and control simple solvent extraction from the real sample. Conclusion: In conclusion, this polymer is capable of being applied as a promising adsorbent for analysis of colocynth traditional medicine products.

Free radical polymerization is often used to prepare protein and peptide-loaded hydrogels for the design of controlled release systems and molecular imprinting materials. Peroxodisulfates (ammonium peroxodisulfates (APS) or potassium peroxodisulfates (KPS)) with N,N,N,N-tetramethylethylenediamine (TEMED) are frequently used as initiator and catalyst. However, exposure to these free radical polymerization reagents may lead to modification of the protein and peptide. In this work, we show the modification of lysine residues by ammonium peroxodisulfate (APS)/TEMED of the immunostimulant thymopentin (TP5). Parallel studies on a decapeptide and a library of 15 dipeptides were performed to reveal the mechanism of modification. LC-MS of APS/TEMED-exposed TP5 revealed a major reaction product with an increased mass (+12 Da) with respect to TP5. LC-MS2 and LC-MS3 were performed to obtain structural information on the modified peptide and localize the actual modification site. Interpretation of the obtained data demonstrates the formation of a methylene bridge between the lysine and arginine residue in the presence of TEMED, while replacing TEMED with a sodium bisulfite catalyst did not show this modification. Studies with the other peptides showed that the TEMED radical can induce methyleneation on peptides when lysine is next to arginine, proline, cysteine, aspargine, glutamine, histidine, tyrosine, tryptophan, and aspartic acid residues. Stability of peptides and protein needs to be considered when using APS/TEMED in in situ polymerization systems. The use of an alternative catalyst such as sodium bisulfite may preserve the chemical integrity of peptides during in situ polymerization.

Direct, selective solid-phase extraction of triazines from aqueous samples is presented using a molecularly imprinted polymer (MIP) made with terbutylazine as template molecule. After optimization of the steps of the procedure, 14 triazines including degradation products were studied and satisfactory extraction recoveries were obtained except for thiotriazines. By comparing results obtained with the terbutylazine MIP and a similar non-imprinted polymer, it was determined that retention was achieved via specific interactions except for hydroxyterbutylazine. Selectivity of the extraction procedure was also verified by applying the MIP for the extraction of phenylureas that were not retained on it. The effects of the charge distribution and of molecular volume of the triazines (obtained by molecular modeling) on the selectivity of interactions between the analytes and the MIP were studied. However, when the optimized procedure was applied to real samples, low extraction recoveries were obtained due to strong matrix effects: ion-exchange occurs between the carboxylate groups of the MIP and the ionic species of the sample, that prevents subsequent specific interactions. By introducing an acid wash step, the procedure was successfully applied for the class-selective extraction of triazines from industrial effluent and surface water samples. Finally, increased extraction recoveries were achieved for the polar degradation products of triazines by using a mixed-phase composed of a polymeric sorbent and the MIP.

Glycosylation plays an important role in various pathological processes such as cancer. One key alteration in the glycosylation pattern correlated with cancer progression is an increased level as well as changes in the type of sialylation. Developing molecularly-imprinted polymers (MIPs) with high affinity for sialic acid able to distinguish different glycoforms such as sialic acid linkages is an important task which can help in early cancer diagnosis. Sialyllactose with alpha 2,6 ' vs. alpha 2,3 ' sialic acid linkage served as a model trisaccharide template. Boronate chemistry was employed in combination with a library of imidazolium-based monomers targeting the carboxylate group of sialic acid. The influence of counterions of the cationic monomers and template on their interactions was investigated by means of H-1 NMR titration studies. The highest affinities were afforded using a combination of Br- and Na+ counterions of the monomers and template, respectively. The boronate ester formation was confirmed by MS and H-1/B-11 NMR, indicating 1 : 2 stoichiometries between sialyllactoses and boronic acid monomer. Polymers were synthesized in the form of microparticles using boronate and imidazolium monomers. This combinatorial approach afforded MIPs selective for the sialic acid linkages and compatible with an aqueous environment. The molecular recognition properties with respect to saccharide templates and glycosylated targets were reported.

The presented work is part of a DFG project. The goal of the project was the design, synthesis and evaluation of molecularly imprinted polymers (MIPs) with optical sensing properties, aimed at the selective detection of anionic guest-molecules. The projects combines the rapidly growing field of anion-detection with molecular imprinting. Upon integration of tailor-made monomers with fluorogenic properties into MIPs, selective materials with the dual ability to bind a specific anionic analyte and simultaneously report the binding by a luminescence change were developed. In order to meet this goal in a first step urea-based monomers containing a chromophoric π-system were designed and synthesised. Their affinity towards anionic guestmolecules and thus their applicability for the integration into MIPs was investigated. Furthermore, it was evaluated, if the binding event is transduced into a spectroscopically detectable signal. Based on the monomers showing the desired properties, MIPs in different formats were developed and investigated. Monolithic bulk polymers were prepared in order to evaluate the separation properties of the polymers. For applications with the focus on sensory characteristics thin-film MIPs on glass-supports were synthesised. The materials prepared for the presented work meet the goal of the project in an outstanding way. Upon chromatographic evaluation, MIPs prepared from the novel monomers showed pronounced discrimination between their template and structurally related analytes. Furthermore, the polymers were able to discriminate enantioselectively. Also the polymers in film-format revealed strong enantioselective discrimination and selectivity towards structurally related analytes. The binding of the template induces pronounced fluorescence quenching. This quenching is not, respectively less pronounced observed for the other enantiomer and other analytes. In summary MIPs based on tailor-made monomers with fluorogenic properties were successfully prepared. These polymers detect their respective template selectively, leading to high imprinting factors in chromatographic evaluations and strong luminescence changes in spectroscopical tests., Ziel der vorliegenden, im Rahmen eines DFG Projektes erstellten Arbeit waren das Design, die Synthese und die Untersuchung molekular geprägter Polymere (MIPs) mit optischen Sensoreigenschaften zur selektiven Detektion anionischer Gastmoleküle. Das Projekt verbindet das wachsende Feld der Anion-Detektion mit dem Bereich der molekularen Prägung. Durch den Einbau speziell entwickelter, funktioneller Monomere mit fluorogenen Eigenschaften in molekular geprägte Polymere wurden selektive Materialien hergestellt, die die Bindung eines spezifischen, anionischen Analyten durch eine einfach zu detektierende Änderung in der Luminiszenz anzeigen. Im Zuge dessen wurden zunächst Harnstoff-basierte, ein chromophores π-System enthaltende, Monomere entwickelt. Um ihre Attraktivität für den Einbau in ein Sensor-MIP zu überprüfen, wurden die Affinität der Monomere zu anionischen Gastmolekülen überprüft und ermittelt, ob die Interaktion mit einer Änderung in den spektroskopischen Eigenschaften verbunden ist. Die vielversprechendsten Monomere wurden für die Synthese von MIPs in verschiedenen Formaten ausgewählt. Zur Untersuchung der Trennungseigenschaften in chromatographischen Anwendungen wurden zunächst monolithische Polymere synthetisiert. Für Anwendungen, bei denen Sensoreigenschaften im Vordergrund stehen, wurden geprägte Filmsysteme auf Glassoberflächen entwickelt. Die im Rahmen dieser Arbeit hergestellten Materialien erfüllen in herausragender Weise die Zielstellung des Projektes. MIPs basierend auf den neu entwickelten Monomeren zeigen sehr gute Diskriminierung zwischen ihrem Templat und strukturell verwandten Analyten in chromatographischen Untersuchungen und zeigen Enantioselektivität. Auch die Polymere in Filmformat zeigen starke enantioselektive Diskriminierung und Selektivität gegenüber anderen Analyten. Die Bindung des Templats wird in diesem Fall indiziert durch eine Verringerung der Fluoreszenz, die nicht oder wesentlich schwächer für das andere Enantiomer und andere Analyten beobachtet wird. Zusammenfassend ist es gelungen, MIPs in verschiedenen Formaten basierend auf neu entwickelten, fluorogenen Monomeren herzustellen. Diese Polymere reagieren selektiv auf ihr jeweiliges Templat; resultierend in hohen Imprinting-Faktoren in chromatographischen Anwendungen und stark selektiver Fluoreszenzabnahme in spektroskopischen Tests.

Die vorliegende Arbeit beschreibt die Entwicklung neuer Methoden zur Herstellung molekular geprägter Polymermaterialien mit verbesserten Eigenschaften für analytischen und präparative Anwendungen. Die Arbeit ist in zwei Teile gegliedert. Der erste Teil der Arbeit beschreibt den Einfluß von Chain-transfer agents auf die Performanz von geprägten Polymeren, die mit Hilfe der Bulk-Polymerization hergestellt wurden. Die Reversible Additions-Fragmentierungs-Kettenübertragungspolymerization (RAFT), kontrolliert durch a-cyanobenzyldithiobenzoate wurde eingesetzt in der Synthese eines konventionellen MIPs für L-Phenylalanin Anilid bestehend aus Polymethacrylsäure-coethylenglycol-dimethacrylat. Anhand dieses Systems wurden die grundlegenden Synthesebedingungen einschließlich des Verhältnisses von RAFT/ABDV und des Pre-Polymerizationskomplexes mit Hilfe von dynamischer Differenzkalorimetrie studiert. Das Polymer wurde mit FTIR, Elementaranalyse und Rasterelektronenmikroskopie analysiert. Die Porengröße in geschwollenem Zustand wurde im Vergleich zum trockenen Zustand gemessen mit Hilfe von inverser Größenexklusionschromatographie (ISEC), Thermoporosität und Stickstoffadsorption. Die RAFT Polymere zeigten ein größeres Schwellverhältnis als die Nicht-RAFT Polymere. Die kann auf ihrer kleineren Porengröße und ihrer engeren Größenverteilung basieren. Diese Beobachtung wurde begleitet von einer erhöhten Thermostabilität bis zu 100°C. Die RAFT Polymere wurden im Hinblick auf ihre Fähigkeit getestet, ein Racemat des Templates in einer HPLC Analyse aufzutrennen. Als optimaler Gehalt an RAFT Agent während der Polymerization wurden 1,56 w % ermittelt. Dieser Gehalt resultierte in wesentlich stärkerer Selektivität, Säuleneffizienz und Auflösung, begleitet von einer wesentlich höheren Probenbeladungskapazität. Gleichgewichtsbindungsexperimente zeigten eine 30 % höhere Bindungskapazität der RAFT MIPs im Vergleich zu konventionell hergestellten MIPs. Der zweite Teil der Arbeit beschreibt einen neuen Ansatz im Hinblick auf die klassischen Schwachpunkte molekular geprägter Polymere (MIPs). Hier wären z.B. zu nennen die geringe Bindungskapazität und inhomogene Bindungsstellen, geringe Effizienz und Nutzbarkeit in chromatographischen Anwendungen. Darüber hinaus werden die Vorteile der lebenden Polymerization beschrieben. Dünnwandige Beads wurden in einer Zweistufen-Synthese hergestellt. Im ersten Schritt wurden dünne MIP Filme unter kontrollierten (RAFT) und nichtkontrollierten Bedingungen von porösen Silica-Partikeln gebildet. Die entstehenden Komposite wurden im Hinblick auf Filmdicke, Homogenität der entstehenden Schichten, dem Effekt verschiedener Trägermaterialien und ihre Performanz in chromatographischen Experimenten bezüglich Effizienz und Enantioselektivität untersucht. Die Filmdicke wurde stöchiometrisch kontrolliert. Auf L-Phenylalanin Anilid (L-PA) geprägte poly (MAA-co-EDMA) Silica-Komposite wurden unter Verwendung von Azo- oder RAFT modifizierten Trägermaterialien hergestellt. Alle materialien wurden mit Hilfe von Mikroanalyse, FT-IR, Stickstoffsorption, Fluoreszenzmikroskopie, TGA, SEM und EDX charakterisiert. Die Schichtdicke der entstehenden Polymere wurde mit Hilfe von zwei unabhängigen experimentellen Methoden ermittelt und die Materialien wurden in HPLC Experimenten verwendet. Die Azokomposite zeigten eine starke Enantioselektivität, die stark von der Filmdicke, der Monomerverdünnung, dem RAFT/Initiatorverhältnis und der Grafting-Methode abhing. Bei Kompositen, die durch vollständige Polymerization unter verdünnten Bedingungen hergestellt wurden zeigten hohe RAFT/Initiator Verhältnisse stark verbessertes chromatographisches Verhalten im Hinblick auf Retentionszeit und Enantioselektivität. Im zweiten Schritt wurde das Silica-Trägermaterial mit Hilfe von Etching aus den Kompositmaterialien entfernt. Hierbei entstanden dünnwändige Partikel mit nanometer-Stärke, deren Struktur, Morphologie und Erkennungseigenschaften stark von der Herstellungsmethode (RAFT oder nicht RAFT) und der Filmdicke des Originalpartikels abhing. Es wurde beobachtet, daß die Materialen mit dickeren Wänden ihre mesopore Morphologie erhalten. Sie zeigten verbesserte Enantioselektivität, Beladungskapazität und größere Oberflächen im Vergleich zu ihren Komposit-Vorstufen. Die dünneren Beads zeigten eine geringere Oberfläche. Dies deutet auf einen Zusammenbruch des Netzwerkes hin. Die dünnwandigen Beads, die in Abwesenheit des RAFT agents hergestellt wurden zeigten eine perfekt uniforme Bindungsstellenverteilung und eine Sättigungskapazität größer als für ein konventionelles monolithisches MIP. Die Partikel die RAFT-kontrolliert hergestellt wurden zeigten eine abermals erhöhte Sättigungskapazität, die signifikant höher war als die des Referenzmaterials. Durch den verringerten hydrophoben Charakter der dünnwändigen Materialien wurde die Existenz zweier separater Porensysteme mit unterschiedlicher Benetzbarkeit indiziert. Dieser Ansatz wurde weiterhin verifiziert in dem Versuch, den Schichtaufbau gegrafteter MIPs zu demonstrieren. Die erste Schicht wurde mit einem poly (MAA-co-EDMA) dünnen Film mit einer durchschnittlichen Dicke von 5 nm in Anwesenheit von L-PA als Templatmolekül hergestellt. Die enstehenden Komposite banden in chromatographischen Tests vorzugsweise das L-Enantiomer. Nachfolgend wurde ein auf D-PA geprägter Film (d=5nm) auf den ersten Film aufgetragen. Die stationäre Phase zeigte nun D-Selektivität und somit eine Änderung in der chiralen Präferenz. Um die D-selektiven Bindungsstellen zu blockieren wurde eine nicht-geprägte Schicht auf die obere Sicht aufgetragen. Das entstehende Kompositmaterial zeigte nun keine chirale Diskriminierung. Das Schichtsystem der Komposite wurde bewiesen durch die Entfernung des zugrundeliegenden Silica-Trägermaterials. Das erhaltene Kompositmaterial band vorzugsweise das L-Enantiomer, da die zuvor bedeckten L-selektiven Bindungsstellen freigelegt wurden.

Genotoxische Verbindungen sind Verunreinigungen, die in geringen Konzentrationen in pharmazeutischen Produkten vorhanden sein können. Eine breite Palette von Verbindungen ist identifiziert worden, welche die Produktsicherheit bedrohen können. Die Entfernung von bedenklichen, genotoxischen Reststoffen in pharmazeutischen Wirkstoffen ist in der pharmazeutischen Industrie gegebenermassen von hohem Interesse und ist ein wichtiger Schwerpunkt auf der Tagesordnung der zuständigen Behörden und den Produzenten aus der pharmazeutischen Industrie. Es ist deswegen wichtig, sowohl die Bildung dieser Stoffe zu verhindern, als auch die Entfernung, wie in dieser Arbeit beschrieben wird, zu bewerkstelligen. In der vorliegenden Arbeit wird die Entwicklung, Identifizierung und Untersuchung von Adsorptionsmaterialien beschrieben, die für die praktische Entfernung von genotoxischen erunreinigungen (GTIs) aus pharmazeutischen Wirkstoffen (APIs) mit Hilfe von molekular geprägten Polymeren (MIPs) und reaktiven Harzen verwendet werden können. In dieser Arbeit werden drei genotoxische Verbindungen behandelt, nämlich Methyl-p-Toluolsulfonat, Acrolein und eine Gruppe von Aminopyridinen. Der erste Teil der Arbeit beschäftigt sich mit der Entfernung von Methyl-p- Toluolsulfonat von Model-APIs. Um geeignete Adsorbentien zu ermitteln, wurden zuerst Screening Experimente mit MIP Bibliotheken durchgeführt. Dann wurden neuartige MIPs designed, synthetisiert und ausgewertet und als letztes wurden reaktive Scavengers untersucht. Aus dem Screening hat sich zwar kein Harz-Kandidat ergeben, der eine hohe Bindung aufweist, jedoch wurde ein Harz identifiziert, welches eine hohe Selektivität für das GTI gegenüber dem API aufweist. In der chromatographischen Anwendung konnte dieses Harz das GTI erfolgreich vom API trennen. In diesem Teil der Arbeit wurden auch neue MIPs synthetisiert, charakterisiert und untersucht, wie effektiv diese neuartigen MIPs das GTI vom API entfernen können. Als letzte Methode wurden im diesem Teil der Arbeit reaktive Harze, basierend auf Polystyrol und Silika, auf ihre Leistungsfähigkeit bezüglich der selektiven Separation von Methyl-p-Toluolsulfonat gegenüber dem Modelwirkstoff API 21-Chlorodiflorason in organischen Lösungsmitteln untersucht. Hier erwies sich die Anwendung von reaktiven Harzen für die Aufreinigung als sehr wirksam und es konnte gezeigt werden, dass das genotoxische Methyl-p-Toluolsulfonat erfolgreich vom API entfernt werden konnte. Im zweiten Teil der Arbeit wurde Acrolein als Zielmolekül untersucht. Hier wurden geprägte Polymere synthetisiert, charakterisiert und deren Bindungseigenschaften bezüglich Acrolein untersucht. Darüber hinaus wurden reaktive Harze, basierend auf Polystyrol und Silika, auf ihre Leistungsfähigkeit bezüglich der selektiven Separation von Acrolein vom Modelwirkstoff Iodixanol untersucht. Hier erwies sich die Anwendung von reaktiven Aldehyd-Harzen für die Aufreinigung als sehr wirksam. Im dritten Teil der Arbeit wurde eine Gruppe von Aminopyridenen untersucht. Auch hier wurden Screening-Experimente mit MIP Bibliotheken durchgeführt, um selektive Harze für die Bindung von genotoxischen Aminopyridinen zu ermitteln. Es wurde ein leistungsstarkes, geprägtes Material identifiziert, welches Aminopyridine gut von den pharmazeutischen Wirkstoffen Piroxicam und Tenoxicam unterscheiden kann. Des Weiteren zeigte das selektive MIP auch deutliche Prägungseigenschaften. In dieser Arbeit wurden reaktive Harze, welche Methyl-p-Toluolsulfonat und Acrolein selektiv entfernen können und auch ein MIP, welches Aminopyridine selektiv bindet, identifiziert. Diese sind vielversprechende Materialen, die in industriellen Aufreinigungsprozessen für pharmazeutische Wirkstoffe praktische Anwendung finden können.

In dieser Arbeit wurden das molekulare Prägen (MI) und die Nanofiltration organischer Lösungsmittel (OSN) als Werkzeuge für die Entfernung genotoxischer Substanzen aus pharmazeutischen Stoffen untersucht. Die Herstellung von aktiven pharmazeutischen Wirkstoffen (APIs) beinhaltet oft die Verwendung von hochreaktiven Reagenzien welche als bedenkliche, genotoxische Reststoffe im Endprodukt verbleiben können. Genotoxische Verunreiningen (GTIs) stellen hierbei eine Gruppe von Stoffen dar, die elektrophile Reaktionen mit nucleophilen Gruppen der DNS eingehen können. In der pharmazeutischen Industrie ist das Interesse bezüglich der Entfernung von GTIs von höchster Bedeutung, da GTIs gegebnermassen ein erhöhtes Risiko für das pharmazeutische Produkt darstellen. Zwei herkömmliche API Aufreinigungstechniken, die Flash Chromatographie und die Umkristallisierung wurden in einer Machbarkeitsstudie mit OSN verglichen um deren Tragfähigkeit als Aufreiniungsschritt zu ermitteln. Hierbei wurden das Recycling des Lösungsmittels, Massenverluste, Kohlenstoffbelastung und Energieverbrauch berücksichtigt. Es wurde auch eine Kostenanalyse vorgnommen, um die wirtschaftlichen und umweltrelevanten Aspekte der verschiedenen Prozesse zu vergleichen. Dabei hat sich ergeben, dass OSN eine gleichwertige Leistung aufzeigt, weswegen die Untersuchung auf lösungsmittelresistente Membranen erweitert wurde. Eine Reihe von APIs und dazugehörigen GTIs wurden als Modelsubstanzen in verschiedenen Diafiltrationsversuchen untersucht. Dies erwies sich als technische Herausforderung, da GTIs ebenfalls von den Membranen ausgeschlossen wurden. Um die Entfernung von GTIs zu optimieren und die Verluste von API zu verringern, wurde der Einfluss von Druck auf den Ausschluss von gelösten Stoffen untersucht. In einer weiteren Studie wurden molekular geprägte Materialien auf ihre Selektivität bezüglich 1,3-Diisoproylurea (IPU) untersucht, da diese einen höheren Ausschluss aufweisen. Handelsübliche ExploraSep® Platten A basierend auf selektiv bindenden Harzen mit hydrophoben und Carbonsäure-Gruppen wurden auf Bindung zu IPU untersucht. Da diese jedoch eine unzureichende Funktionalität aufwiesen, wurden neue Harze mit Methacrylsäure und mit Hilfe eines Deprotonierungsreagenzes synthetisiert. Diese neuartigen geprägten Polymere und die entsprechenden nicht-geprägten Kontrollpolymere zeigten eine erfolgreiche Entfernung von GTIs von verschieden APIs. Der Vergleich von geprägten Polymeren und OSN ergab, dass die geprägten Harze besser bei geringen GTI Konzentrationen funktionieren und die OSN Membranen besser bei hohen. Diese Erkenntis führte dann zu einer synergistischen Kombination von OSN und MI um IPU zu entfernen und unspezifisch gebundenes API in einem selektiven Waschschritt vom Harz zu lösen. Mittels NMR wurde der Einfluss des Deprotonierungsreagenzes sowohl auf die Vorpolymerisation als auch auf die Wiedererkennungseigenschaften des Harzes untersucht. Es wurde beobachtet, dass sich Komplexe höherer Ordnung und auch Selbst-Assoziationen ausbilden, welche dann in der Bestimmung der Assoziationskonstanten berücksichtigt wurden. Die Einführung von Leistungs-Änderungs-Indikatoren, wie zum Beispiel Kapazitäts-Änderungs-Index, Beschleunigungs-Index und Gesamtleistungs-Indikatoren wurden vorgeschlagen.