Hochaufgelöste Strukturcharakterisierung und Stabilisierung supramolekularer Architekturen durch Verwendung neuer perfluoralkyl-funktionalisierter Dendron-Amphiphile mit Farbstoffspacern als optischen Sonden

• Antragsteller: Privatdozent Dr. Christoph Böttcher; Professor Dr. Rainer Haag
• Fachliche Zuordnung: Organische Molekülchemie - Synthese, Charakterisierung
• Förderung: Förderung von 2016 bis 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 317551446

Supramolekulare Aggregate können mit Hilfe kryogener Transmissionselektronenmikroskopie (Kryo-TEM) im nativen Zustand auf nanoskaliger Ebene strukturell charakterisiert werden, jedoch ist die genaue Bestimmung der molekularen Organisation nur in wenigen Einzelfällen möglich. Verwendet man allerdings bestimmte Cyanin-Farbstoffe als integralen Bestandteil selbstorganisierender amphiphiler Systeme, lassen sich deren optische Eigenschaften, die sich bei der Aggregation in spezifischer Weise (z.B. durch Bildung von H- oder J-Aggregaten) ändern, zur komplementären Bestimmung der molekularen Anordnung innerhalb des nanoskopischen Gerüstes nutzen. Damit sind entscheidende Parameter für ein Verständnis molekularer Selbstorganisation zugänglich.Auf der Basis dieses Befundes wollen wir einen neuen Typus von amphiphilen Molekülen synthetisieren, mit den Zielsetzungen (a) ihre selbstorganisierte Architektur auf molekularer Ebene untersuchen zu können, (b) photostabile supramolekulare Aggregate herzustellen und (c) diagnostische Transportsysteme mit selbstanzeigender Wirkstofffreigabe zu etablieren. Unser Ansatz kombiniert dabei die besonderen strukturdirigierenden Eigenschaften dendritischer Kopfgruppen unterschiedlicher Generationen (G1-G3) auf Polyglycerolbasis mit den optischen Eigenschaften von Cyanin-Farbstoffsonden. Ferner sollen im hydrophoben Molekülteil alkylierte und fluorierte Ketten eingeführt und hinsichtlich ihrer Strukturbildungseigenschaften spektroskopisch und mit Hilfe der Kryo-TEM bzw. Kryo-Elektronentomographie (Kryo-ET) direkt abbildend charakterisiert werden. Die kombinierte Wirksamkeit von hydrophobem Effekt, dirigierenden Eigenschaften der dendritischen Kopfgruppen, Aggregationstendenz der Farbstoffsysteme sowie dem Kompartimentierungsbestreben (Mikrophasenseparation) der fluorierten Ketten zielt auf die Herstellung von besonders stabilen und strukturell definierten Überstrukturen, die zum einen aufgrund ihrer photostabilsierenden Eigenschaften, zum anderen aufgrund ihrer optischen Eigenschaften als spezielle Wirkstoffträger von Anwendungsrelevanz sind.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen