17. Mai 2022
Sie sind kreisrund und umschließen einen Raum mit einem Durchmesser von etwa zwei Nanometern. Einen solchen Hohlraum eines Moleküls auf Basis von Molybdän und Sauerstoff wollen Forschende der Jacobs University um Chemie-Professor Dr. Ulrich Kortz nutzen, um gezielt medizinisch wirksame Stoffe in den Körper transportieren zu können. Das auf drei Jahre angelegte Projekt der Grundlagenforschung wird von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) mit rund 230.000 Euro gefördert.
Die genaue, dauerhafte und gleichmäßige Zuführung und Freisetzung von Wirkstoffen zur Bekämpfung von Krankheiten, ist eine der großen Herausforderungen der Medizin. Die Wirt-Gast-Chemie kann hier einen wesentlichen Beitrag leisten. Bei ihr gehen jeweils ein Wirts- und ein Gastmolekül eine chemische Bindung ein.
Das Trägersystem, der Wirt, an dem die Wissenschaftler:innen der Jacobs University forschen, ist ein ringförmiges Molekül auf Basis des Übergangsmetalls Molybdän. Die molekulare Metall-Sauerstoff-Verbindung gehört zu der Verbindungsklasse der Polyoxometallate, die Professor Kortz und sein Team seit über drei Jahrzenten erforschen. Sie lassen sich mithilfe von Wasser und verschiedenen Reagenzien im Labor herstellen. Einige Ringe existieren bereits, weitere will das Team um Professor Kortz neu schaffen.
Der Hohlraum, in dem die biomedizinisch relevanten Gastmoleküle unterkommen, ist aus chemischer Sicht mit zwei Nanometern – das entspricht zwei Millionstel Millimeter – relativ groß. Eine der Herausforderungen der Forschung ist es, durch entsprechende Modellierung des Rings eine Balance zwischen Wirt und Gast zu erreichen. „Die Bindung des Gastmoleküls an den Wirt muss stark genug sein, um es temporär zu halten. Es muss aber auch locker genug sein, um den Gast wieder entlassen zu können“, erläutert Kortz. Hier spielen insbesondere supramolekulare Wechselwirkungen eine entscheidende Rolle. Als Gäste kommen verschiedene organische Moleküle mit pharmazeutischer Wirkung wie Antibiotika oder Antiarrhythmika in Frage. Untersucht werden sowohl Wirtmoleküle in wässriger Lösung bei physiologischem pH-Wert von 7-8 als auch festkörperbasierte Wirtsysteme.
Das Forschungsprojekt beinhaltet Kooperationen mit Wissenschaftler:innen der Universität Oldenburg, aus Spanien und Serbien. Es ist verbunden mit der Schaffung neuer wissenschaftlicher Stellen an der Jacobs University Bremen.
Fragen beantwortet:
Dr. Ulrich Kortz
Professor für Chemie
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