Bereich A - Neue Architekturen

Der Projektbereich A fasst alle Projekte zusammen, die mittels chemischer Synthese multivalente Wirt-Gast-Systeme erzeugen und Multivalenz einsetzen, um in ihrer Molekulararchitektur neuartige Strukturen zu realisieren. Wesentlich zu klärende Fragestellungen im Bereich Multivalenz sind:

a) Welche multivalenten Systeme sind positiv kooperativ, welche sind negativ kooperativ, obwohl sie trotzdem insgesamt zu einer Bindungsverstärkung führen? Gibt es Designkriterien die man aus Bindungsstudien ableiten kann, die dabei helfen nicht nur eine Bindungsverstärkung an sich zu erreichen, sondern eine positive Kooperativität der Bindungsstellen zu erhalten?

b) Da bei molekularer Erkennung generell die räumliche Organisation eine Rolle spielt: Welche Entropiebeiträge lassen sich als wesentlich für eine kooperative Bindungsverstärkung ermitteln?

c) Welchen Einfluss hat die Spacerstruktur, die die verschiedenen Bindungsstellen miteinander zu einem multivalenten Bindungspartner verknüpft? Welcher Grad an konformationeller Fixierung ist notwendig? Ab welcher Starrheit fehlt schließlich die Anpassungsfähigkeit an den Wirt? Kann man die verbrückenden Einheiten immer als unbeteiligte Zuschauer auffassen oder tragen die Spacer möglicherweise selbst zur Bindung bei?

d) Welche Rolle spielt die Solvatation bei der multivalenten Bindung?

Zur Beantwortung dieser zentralen Fragen ist die Bereitstellung einer Reihe von unterschiedlich starren,synthetischen und damit präzise einstellbaren Gerüststrukturen ein gemeinsames Merkmal aller Teilprojekte im A-Bereich. Die Gerüste finden auch in Projekten aus den anderen Bereichen des SFB Anwendung. Innerhalb des Projektbereichs A als auch in Vernetzungen mit Projekten in den anderen Projektbereichen entstehen so Synergien, die für eine detaillierte Untersuchung von Multivalenz unabdingbar sind.

Alles ausblendenAlles einblenden

Das Teilprojekt A1 strebt durch die Nutzung von Selbstorganisationsprozessen, Templateffekten und Multivalenz eine deutliche Vereinfachung und Effizienzsteigerung mehrfach durchgefädelter Oligocatenane oder Oligorotaxane an. Die synthetisch zugänglichen multivalenten Wirtkomplexe und Gastmoleküle erlauben eine systematische Evaluierung der thermodynamischen und kinetischen Eigenschaften und geben so einen präzisen Einblick in grundlegende Prinzipien multivalenter Bindung, die auf biologische Systeme angewandt werden können.

Publikationen

Direktlink

Im Teilprojekt A2 werden multivalente Pyridinderivate unterschiedlicher Topologie und Elektronendichte als Liganden in artifiziellen molekularen Architekturen untersucht. Insbesondere sollen Ordnungs-Unordnungs-Übergänge von Pyridin-Metallkomplexen auf Oberflächen, koordinative und kovalente Bindungen mit Nanopartikeln sowie das Verhalten in metallosupramolekularen Komplexen studiert werden. Das flexible Synthesekonzept wird das rasche Variieren der Pyridinliganden ermöglichen, so dass Multivalenzeffekte in den unterschiedlichen Bindungssituationen systematisch evaluiert werden können.

Publikationen

Direktlink

Im Teilprojekt A3 wird eine strukturelle Variation der Ligandengerüstarchitektur durchgeführt, um die Rolle von Flexibilität, Polarität und Topologie der multivalenten Liganden auf die resultierenden Bindungseigenschaften systematisch zu untersuchen. Durch eine gezielte Versteifung der Spacerdomäne sollen Rückschlüsse auf den Einfluß von entropischen Parametern, insbesondere von Konformations- und Solvatationsentropie, abgeleitet und darauf aufbauend ein allgemeines Designkonzept für hochaffine multivalente Liganden entwickelt werden. 

Publikationen

Direktlink

Die Zielsetzung des Teilprojekts A4 ist die Untersuchung multivalenter Wechselwirkungen an und mit funktionalisierten kolloidalen Nanopartikeln. Dabei werden die Bindungsgleichgewichte von mehrzähnigen schwefel- und stickstoffhaltigen Liganden an der Partikeloberfläche einen Kernbereich des Projekts darstellen (Schnittstelle Partikelkern/multivalente Liganden). Der zweite Fokus des Projekts liegt auf der Wechselwirkung mehrfach präsentierter terminaler Funktionalitäten der Ligandenhüllen mit komplementär funktionalisierten Nanopartikeln und mit Rezeptormolekülen (Schnittstelle Partikelhülle/Umgebung). 

Publikationen

Direktlink

Proteine und Peptide besitzen aufgrund ihrer Funktionalitäten und Faltung eine Vielzahl an Möglichkeiten, multivalente Wechselwirkungen komplexer Natur einzugehen. Im Teilprojekt A5 werden Modellpeptide entwickelt, die in der Lage sind, verschiedene Funktionalitäten für multivalente Wechselwirkungen sowohl mit Rezeptoren als auch mit geladenen Metall- bzw. Halbleiternanopartikeln zu präsentieren. Dabei fungiert das α-helikale coiled coil-Proteinfaltungsmotiv zentral als Organisationselement für multivalente Wechselwirkungen. 

Publikationen

Direktlink

Das Projekt befasst sich mit der Entwicklung modularer Gerüstarchitekturen für multivalente Wechselwirkungen mit biologischen Systemen (Proteine, Viren und Zellen) auf allen Längenskalen und ist in drei Unterprojekte unterteilt: i) die modulare Synthese von dendritischen Polyglycerinen bzw. Hybridträgersystemen mit unterschiedlichen Funktionalitätsdichten und Partikelgrößen; ii) Funktionalisierung dieser Gerüst¬architekturen mit biologisch aktiven Oligosacchariden (Sialinsäurederivate bzw. Selektinliganden), und iii) Synthese linearer biokompatibler Oligoglycerinspacer. 

Publikationen

Direktlink