Inhomogenitäten und Phasenseparation in Lipid-Extrakten der Lunge

• Antragsteller: Tiago Mendes Ferreira, Ph.D.
• Fachliche Zuordnung: Physikalische Chemie von Molekülen, Flüssigkeiten und Grenzflächen, Biophysikalische Chemie
• Förderung: Förderung von 2015 bis 2018
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 271742075

Kenntnisse über die molekulare Struktur und Dynamik in Lipidsystemen der Lunge (LL) sind für die Entwicklung exogener lipid-basierter Heilmethoden von großer Bedeutung. Nach dem Stand der Forschung bilden LL Mehrschichtsysteme, in denen voneinander abgegrenzte Doppelschicht-Phasen koexistieren. Die genaue Identität dieser Phasen wird jedoch kontrovers diskutiert, da die Koexistenz sowohl fluider L_alpha-Phasen als auch einer L_alpha-Phase mit einer höher geordneten Gelphase relevante experimentelle Daten erklären kann. Dieses Projekt wird sich dieser Frage mit Hilfe moderne Methoden der Festkörper-Kernresonanzspektroskopie (NMR) annehmen, um die inhomogene Dynamik in LL zu quantifizieren. Dabei liegt der Hautaugenmerk auf Bewegungen im ms-microsec-Bereich, dem sog. intermediären dynamischen Regime, welches für viele NMR-Methoden eine spezielle Herausforderung darstellt. Geeignete Methoden werden am Beispiel einfacher Lipidmodelle getested und etabliert, welche aus DPPC, Cholesterin und den hydrophoben Proteinen SP-B und SP-C bestehen. Solche Modelle zeigen die Koexistenz voneinander abgegrenzter L_alpha- und Gel-Phasen, in denen die molekulare Beweglichkeit i.W. vom schnellen bzw. intermediären Regime dominiert wird. Sie sind daher geeignet, neue NMR-Methoden zu etablieren die dazu geeignet sind (i) die jeweiligen Phasen und ihre chemische Zusammensetzung selektiv zu detektieren, (ii) die molekulare Struktur und Dynamik zu charakterisieren und (iii) die Größenverteilung der diskontinuierlichen Phase abzuschätzen. Diese Methoden werden dann auf LL-Extrakte und Lipide aus aktuell in Heilbehandlungen verwendeten Wirkstoffen angewandt. Die Implementierung neuer Experimente, speziell homo- und heteronuklearer dipolarer Wiedereinkopplungs-, Doppelquanten- und Spindiffusionsmethoden wird mit dynamischen Spindynamiksimulationen unterstützt.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen