Jahresbericht 2018-2019

FORSCHUNG — 53 Abb. 2. Synthetische [FeFe]-Hydrogenase Dyaden basierend auf peri-substituierten Rylenmonoimidfarb- stoffen. Copyright: ACS. Wir beschäftigen uns mit dem Design maßge- schneiderter Rylen-basierter Farbstoffe, deren Absorption im sichtbaren Lichtspektrum liegt und die in der Lage sind, Elektronen an kataly- tisch aktive Zentren zu vermitteln (Abb. 2). Die chemische Funktionalisierung des Rylen Grund- gerüsts ermöglicht die Kopplung der Chromo- phore an katalytische Einheiten, die Integration in strukturierte weiche Materie und die Abstim- mung der Redoxpotentiale des Farbstoffs, um einen effizienten Elektronentransfer zum katalyti- schen Zentrum und gleichzeitig die Löslichkeit zu kontrollieren. Photophysikalische Untersu- chungen der im Rahmen dieses Projekts entwi- ckelten Rylenchromophore und gekoppelten Chromophor-Katalysatorsysteme liefern ein Ver- ständnis der Elektronenlochtransferprozesse, der photokatalytischen Aktivität in intermolekularen Systemen und Dyaden sowie der Desaktivierungs - und Abbauwege, um allgemeine Strukturpara- meter zu ermitteln. Letztendlich zielt diese Arbeit darauf ab, hocheffiziente, stabile und leicht zu- gängliche organische Photosensibilisatoren her- zustellen, die für durch sichtbares Licht und NIR- Licht induzierte Photoredoxreaktionen eingesetzt werden können. [3] Abul-Futouh, H., et al. (2018): Toward a Tunable Synthetic [FeFe]- Hydrogenase H-Cluster Mimic Mediated by Perylene Monoimide Model Complexes: Insight into Molecular Structures and Electroche- mical Characteristics. Organometallics 37(19): 3278-3285. [4] Abul-Futouh, H., et al. (2017): [FeFe]-Hydrogenase H-cluster mimics mediated by naphthalene monoimide derivatives of peri-substituted dichalcogenides. Dalton Trans 46(34): 11180-11191. Photosensibilisatoren für die photokatalytische Wasserspaltung Abb. 3. Eine Bibliothek kationischer Diblockcopolymere mit Guanidiniumgruppen ermöglicht die Bildung sehr kleiner Polyplexe und stimuliert die Aufnahme durch lebende Zellen. Die Synthese effizienter Transportsysteme für Polynukleotide auf Polymerbasis bleibt trotz ers- ter Erfolge in klinischen Studien vorerst nur ein zukunftsweisender Traum. Unser Ziel ist die Überwindung der zahlreichen Hürden, die der Gentransport und die Gen-Stilllegung mit sich bringen. So beschäftigen wir uns mit der Struktur- optimierung von Polymethacrylamid-basierten Trägermaterialien, die für den Transport von DNA und siRNA gedacht sind. Hierbei untersuchen wir neben dem Einfluss der Monomere selbst auch die Vor- und Nachteile bestimmter Monomer- Sequenzen linearer Polymere (statistisch, gradi- ent, blockartig) in Bezug auf Parameter wie die Bindungsaffinität, die Transfektionseffizienz, die Zelltoxizität, die Kondensationseffizienz von DNA sowie die Größe der resultierenden Polyplexe. Die dabei zum Einsatz kommenden Polymere werden durch Batch-, Semibatch- als auch sequentielle RAFT-Polymerisation hergestellt, sodass eine enge Molmassenverteilung und Kontrolle sowohl über die Kettenlänge als auch über die Zusammenset- zung der Polymere gewährleistet ist. Ebenso füh- ren wir Polymer-analoge Reaktionen durch, um das Eigenschaftsprofil zu verbessern (Abb. 3). [5] Tabujew, I., et al. (2019): Tackling the Limitations of Copolymeric Small Interfering RNA Delivery Agents by a Combined Experimental– Computational Approach. Biomacromolecules, 20, 4389. DOI: 10.1021/acs.biomac.9b01061. [6] Tabujew, I., et al. (2019): The influence of gradient and statistical arrangements of guanidinium or primary amine groups in poly (methacrylate) copolymers on their DNA binding affinity. J Mater Chem B 7(39): 5920-5929. [7] Tabujew, I., et al. (2019): Overcoming the Barrier of CD8+ T Cells: Two types of Nano-Sized Carriers for siRNA Transport. Acta Biomater., 2019, 100: 338-351. Polymere mit inhärenten Guanidiniumgruppen für den Transport von DNA und siRNA