Stimuli-responsive Rotaxane als eine neue schaltbare molekulare Plattform für ratiometrische elektrochemolumineszente Sensoren

• Antragsteller: Professor Dr. Jochen Niemeyer
• Fachliche Zuordnung: Organische Molekülchemie - Synthese, Charakterisierung ; Analytische Chemie
• Förderung: Förderung seit 2025
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 566903340

Im Rahmen dieses Projektes soll neue Chemosensoren für die ratiometrische Detektion von Analyten auf Basis von Elektrochemolumineszenz entwickelt werden. Dazu sollen schaltbare Rotaxane mit ECL-Luminophoren versehen werden, so dass die Anwesenheit der Analyten zu einer stimuli-induzierten Konformationsänderung und somit zu einer Änderung der ECL-Emission führt. Dieses Konzept basiert auf der Expertise der beiden antragsstellenden Gruppen in den Bereichen Elektrochemolumineszenz und Synthese und Anwendung verzahnter Moleküle und stellt somit einen interdisziplinären Ansatz zur Entwicklung von neuen ECL Chemosensoren dar. Das Forschungsprogramm wird von einem internationalen Austausch der beteiligten Doktorand*innen unterstützt. Zur Entwicklung der ECL-aktiven Rotaxane sollen zunächst geeignete Kombinationen von ECL-Luminophoren, Quenchern und Coreaktanden identifiziert werden. Auf dieser Basis (und auf Basis bereits durchgeführter Vorexperimente) sollen Rotaxane mit ein oder zwei ECL-Luminophoren auf der Achse und Quencher-Einheiten am Makrozyklus synthetisiert und das Schaltverhalten untersucht werden. Nach Identifikation des am besten geeigneten molekularen Designs werden die Rotaxane mit stimuli-responsiven Schutzgruppen versehen, welche in Anwesenheit der gewünschten Analyten abgespalten werden und somit eine ECL-Antwort ermöglichen. Diese neuen ECL-Chemosensoren werden anschließend für die Detektion unterschiedlicher Analyten (Fluorid, Wasserstoffperoxid, NADH sowie Enzyme wie Lipasen, Amidasen und Galactosidasen) eingesetzt. Nach erfolgter Validierung der analytischen Anwendung der ECL-Rotaxane werden diese zur Untersuchung von Realproben aus der Umweltanalytik (Wasserproben) und der biologischen Analytik (Blut, Serum) eingesetzt. Dieses Projekt umfasst also die gesamte Spanne vom Design, der Synthese und der Anwendung neuer ratiometrischer ECL-Sensoren auf Basis schaltbarer Rotaxane.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Südkorea
• Partnerorganisation: National Research Foundation of Korea, NRF
• Kooperationspartner: Professor Dr. Joohoon Kim