GRK 2662:  "Charging into the future”: Verständnis der Wechselwirkung von Polyelektrolyten mit Biosystemen

• Fachliche Zuordnung: Polymerforschung ; Analytische Chemie ; Chemische Festkörper- und Oberflächenforschung ; Physikalische Chemie
• Förderung: Förderung seit 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 434130070

Polyelektrolyte sind lineare oder verzweigte Makromoleküle mit mehreren geladenen Gruppen. Natürliche Polyelektrolyte wie DNA, Proteine und Heparin spielen eine zentrale Rolle in nahezu allen biochemischen Prozessen. Ein grundlegendes Verständnis der Kräfte, die ihre Wechselwirkungen mit Biomolekülen steuern, ist entscheidend für Anwendungen wie die Entwicklung neuer Wirkstoffe. Um diese Fragen zu untersuchen, arbeiten Forschende der Freien Universität Berlin (Deutschland), der McGill University und der University of British Columbia (Kanada) im Rahmen des Internationalen Graduiertenkollegs (IRTG) eng zusammen. Sie bündeln ihre Fachkenntnisse in einem gemeinsamen, interdisziplinären Forschungsprogramm. Seit 2021 wird die Forschung an der Freien Universität Berlin durch die DFG gefördert und konzentriert sich auf die physikalischen und chemischen Grundlagen der Wechselwirkungen zwischen Polyelektrolyten und biologischen Systemen. Die kanadischen Partner, die seit 2023 durch den NSERC gefördert werden, übertragen dieses Wissen auf pharmazeutische Fragestellungen und schlagen so eine Brücke zwischen Grundlagenforschung und Anwendung. Die Forschung im IRTG gliedert sich in drei Hauptthemen: (A) Polyelektrolyt–Biomolekül-Wechselwirkungen, mit einem Fokus auf fundamentale Mechanismen und theoretische Modellierung; (B) Zelluläre Wechselwirkungen von Polyelektrolyten, insbesondere mit komplexen Systemen wie neuronalen Zellen; und (C) Polyelektrolytverhalten in komplexen Umgebungen, beispielsweise im Blut oder bei der Verabreichung von mRNA mittels Lipidnanopartikeln. Diese Themenbereiche sind eng miteinander verknüpft und werden durch regelmäßigen Austausch sowie gemeinsame Projekte gestärkt. Ein weiterer zentraler Bestandteil des IRTG ist das interdisziplinäre Qualifizierungsprogramm für Promovierende, das von erfahrenen Wissenschaftlerinnen verschiedener Fachrichtungen koordiniert wird. Die Teilnehmenden profitieren von einem sechsmonatigen Forschungsaufenthalt im Partnerland sowie von Vorlesungen, Workshops, Symposien und Kooperationen mit Industriepartnern. Durch diese integrierte Struktur qualifiziert das IRTG Nachwuchswissenschaftlerinnen, um aktuelle (bio-)chemische Herausforderungen im Bereich komplexer Polyelektrolytsysteme mit hoher biomedizinischer Relevanz erfolgreich zu adressieren.

• DFG-Verfahren: Internationale Graduiertenkollegs
• Internationaler Bezug: Kanada
• Antragstellende Institution: Freie Universität Berlin
• IGK-Partnerinstitution: University of British Columbia; McGill University
• Sprecher: Professor Dr. Kevin Pagel
• beteiligte Wissenschaftlerinnen / beteiligte Wissenschaftler: Dr. Katharina Achazi; Professor Dr. Stephan Block; Dr. Johanna Elter; Professor Dr. Rainer Haag; Professorin Dr. Bettina Keller; Professorin Dr. Beate Koksch; Professor Dr. Roland Netz; Dr. Marina Pigaleva; Professor Dr. Thomas Risse
• Sprecher (IGK-Partner): Professor Jayachandran Kizhakkedathu, Ph.D.