English Title: Labeling of lipophilic liquids by adding oligomeric peptide nucleic acids (PNAs) and deoxyribonucleic acids (DNAs)

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Abstract

Fälschungen industrieller Produkte, die erhebliche ökonomische und auch Sicherheitsprobleme aufwerfen, nehmen für zahllose Produktkategorien kontinuierlich zu. Neben monetären Einbußen sind vor allem gesundheitliche Risiken für die Verbraucher eine große Gefahr, welche beispielsweise von gefälschten Medikamenten ausgeht. Die Hersteller versuchen als Gegenmaßnahme ihre Waren fälschungssicher zu markieren, aktuell mit DNA als Markierungssubstanz. In ähnlicher Weise können auch Peptidnukleinsäure (PNAs) eingesetzt werden, die erhebliche Vorteile gegenüber der DNA besitzen. Das Ziel der vorliegenden Arbeit ist die Etablierung eines solchen Systems für lipophile Medien, wie z.B. Öle und Künstlerfarben. Als Markierungssequenzen wählt man einsträngige 10- bis 25mere PNAs. Es werden durch beidseitig angehängte Phenylalaninreste lipophilisierte PNAs neben analogen, unmodifizierten PNAs, untersucht. Beide Substanzgruppen eignen sich gleichermaßen zur Dotierung lipophiler Flüssigkeiten, wie Nujol, Sonnenblumen-, Diesel- sowie Leinöl. Aus diesen Medien erfolgt die Extraktion mittels wässriger Säure. Die extrahierte PNA lässt sich im Anschluss am besten auf einer PEGMA-Microarray-Oberfläche detektieren, da diese eine ausreichende Passivierung gegenüber dem stark adsorbierenden Polymer aufweist. Mittels eines im Rahmen dieser Arbeit entwickelten Dreistranghybridisierungssystems,bestehend aus zwei weiteren Oligomeren, ist die PNA-Detektion bis zu 300 amol möglich. Das vorgestellte System wurde im Folgenden auf seine Tauglichkeit überprüft, um PNA-markierte Bleistifte von nicht markierten zu unterscheiden. Die Markierung wurde vom Hersteller (Faber-Castell) vorgenommen und war nicht bekannt. Die derart präparierten Stifte konnten mittels der beschriebenen Dreistranghybridisierung zweifelsfrei identifiziert werden.

Translation of abstract (English)

Fakes of industrial products being the cause of tremendous economical and safety problems are going to increase in many product categories. Besides financial losses also health risks caused by fake drugs are great threats for the consumers. For the sake of anti-counterfeiting manufacturers start tagging their goods what is lately done with DNA being added. A similar way of labeling could be done by Peptide Nucleic Acids (PNAs), which have certain advantages over DNA. The ultimate aim of this thesis is the establishment of such a system. For this purpose single stranded PNAs of 10 to 25 units in length are chosen. The method is thought to be applied primarily to label lipophilic liquids like oils or artist colors. Thus besides PNAs also analogous PNAs modified at both ends with phenylalanine residues (to enhance lipophilicity) are used. Both types are suitable to tag lipophilic liquids such as nujol, sunflower oil, diesel oil and linseed oil. From these materials the PNAs can be extracted by aqueous acid. Using highly passivated PEGMA microarray surfaces which effectively repell these strong adsorptive molecules, the PNAs can be subsequently detected by a three strand hybridization assay with a sensitivity of 300 amol. This assay was developed within this thesis. The system presented was challenged to identify unlabeled from PNA labeled pencils. The labeling was introduced directly by the manufacturer (Faber-Castell) and had not been declared. The label could be found out without any doubt by the procedure described.