Hemipiperazine für photoschaltbare molekulare Maschinen und lichtsensible Systeme

• Antragsteller: Privatdozent Dr. Zbigniev Pianowski
• Fachliche Zuordnung: Organische Molekülchemie - Synthese, Charakterisierung
• Förderung: Förderung seit 2025
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 563876067

Einschlussverbindungen von Kavitanden haben zahlreiche Anwendungen gefunden, die von supramolekularen Materialien und molekularen Maschinen, der Nahrungsmittel- und Duftstoffindustrie oder der Arzneimittelabgabe reichen. Die Kombination der Komplexe mit molekularen Photoschaltern ermöglicht die Bildung von lichtempfindlichen Materialien, die ihren Anwendungsbereich umfangreich erweitern. Jedoch wurde der Großteil solcher Systeme mit Azobenzol-Schaltern realisiert, die eine begrenzte Stabilität und Biokompatibilität aufweisen. Vor Kurzem entdeckte meine Gruppe Hemipiperazine – eine von Peptiden abgeleitete neue Klasse der molekularen Photoschalter mit signifikant erhöhter thermischer und biologischer Stabilität im Vergleich zu Azobenzolen sowie hoher Aktivität als Antikrebsmittel. In diesem Vorhaben wollen wir die Bildung von Einschlusskomplexen bestehend aus Cyclodextrinen und Cucurbiturilen mit Hemipiperazinen erforschen. Bezüglich der Grundlagenforschung möchten wir die Art der Wechselwirkungen sowie den Umfang ihrer Photomodulation verstehen, einschließlich der Modulation fluoreszierender Eigenschaften unter Einschluss. In Bezug auf praktische Anwendungen möchten wir ein System mit vielfältigen Einsatzbereichen und Eigenschaften entwickeln und untersuchen: Dazu gehören Solubilisierung und lichtinduzierten Antikrebs-Arzneimittelfreisetzung, die optischen Detektion von anabolen Steroiden sowie Pestiziden, sowie multistimuli-empfindliche supramolekulare Hydrogele die mit Licht-und pH-Änderungen ausgelöst werden. Zusammenfassend wollen wir ein komplementäres Design zu den bereits existierenden photoschaltbaren Einschlusskomplexen vorschlagen, das eine Reihe neuer Anwendungen finden kann, insbesondere in biologischen Systemen, therapeutischen Versuchen oder biokompatiblen Materialien. Zusätzlich wollen wir die Anwendbarkeit von Hemipiperazinen erforschen, um molekulare Maschinen, insbesondere einen biokompatiblen Molekülmotor als eigenständige Einheit, oder in Kombination mit Photomodulation (Getriebe) der unidirektionalen Bewegung, zu konstruieren. Hemipiperazine als Doppelschalter, die unter wässrigen Bedingungen betrieben werden können, sind zur Realisierung solcher Systeme besonders geeignet. So können sie zukünftige Anwendungen in komplexen, lichtangetriebenen molekularen Maschinen finden, die in lebenden Systemen oder menschlichen Körper eingesetzt werden sollen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Schweden, USA
• Kooperationspartner: Stefano Crespi, Ph.D.; Professor Dr. Eric Masson