Oxidativer Stress und elektrochemische Dekontaminations-Verfahren in der Dialyse

Abstract

Die Zielsetzung dieser Arbeit war die Erforschung und Entwicklung neuer innovativer, ökonomischer und ökologischer Reinigungsmethoden, auf Basis elektrochemischer Verfahren, für Dialyseapparaturen der Firma Fresenius Medical Care. Die Dialyse spielt eine immer größere Rolle bei der Behandlung von Patienten mit Nierenversagen oder chronischen Nierenschäden. Damit nimmt auch die Bedeutung der Entwicklung und Vermarktung von kostengünstigen Reinigungsmethoden für die verwendeten Dialyseapparaturen einen immer höheren Stellenwert ein. Selbst kleinste Einsparungen können hier zu deutlichen Kostensenkungen führen und diese Behandlungsmethode daher auch für Krankenkassen und Patienten erschwinglicher machen. Die hier vorliegende Arbeit beinhaltet die chemischen und biologischen Grundlagen zur Entwicklung einer Reinigungsmethode auf Basis elektrochemischer Erzeugung von reaktiven Sauerstoffspezies (ROS) und deren Anwendung im biologischen System. Des Weiteren werden chemische "Sauerstofflieferanten" zur Verstärkung der Bildung von ROS vorgestellt und elektrochemisch untersucht. Ein zweiter Abschnitt dieser Arbeit beschäftigt sich mit der Erforschung und Entwicklung von neuen Wirkstoffen gegen Oxidativen Stress (OS) auf Basis chinon- und chalkogenhaltiger Derivate und der elektrochemischen Untersuchung von Redoxkatalysatoren gegen oxidativ gestresste Zellen. Schwefelhaltige Naturstoffderivate auf Grundlage des Allicins wurden auf ihre Verwendung als "grüne" Pestizide oder als potentielle Krebswirkstoffe hin analysiert und charakterisiert.

The objective of this thesis was the research and development of an innovative, economicaly and environmentally friendly method for cleaning the dialysis equipment of the Fresenius Medical Care Company. Dialysis plays an increasingly important role in the treatment of patients with renal failure or chronic kidney damage. Therefore, the importance of development and commercialisation of new cost-effective cleaning methods in dialysis will also increase. Even the smallest savings can lead to significant cost reductions and this could therefore make this treatment more affordable for patients and for the health insurance funds. The present work involves the chemical and biological basis for the development of a purification method based on the electrochemical generation of reactive oxygen species (ROS) and their application in the biological system. Also presented and electrochemically investigated are chemical "oxygen suppliers" to strengthen the generation of ROS. A second section of this paper deals with the research and development of new drugs against oxidative stress (OS) (quinone-based derivatives) and the electro-chemical study of redox catalysts against oxidatively stressed cells. Sulfur-containing natural derivatives based on the allicin were investigated for their use as "green" pesticides or as potential cancer drugs.