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Lehrstuhl für Organische Chemie II
Prof. Dr. Ulrich S. Schubert
Forschungsschwerpunkte
Die aktuelle Forschung lässt sich in drei große Themenbereiche gliedern:
Materialien für Lebenswissenschaften
Organische Moleküle und Polymere für Energieanwendungen
intelligente, schaltbare Supra(makro)molekulare Systeme
Synthesen sowie auch die umfassende Charakterisierung der Materialien
Anwendung einer Vielzahl von Instrumenten zur spektroskopischen, spektrometrischen und mikroskopischen Untersuchung
Funktionalisierung von Oberflächen durch nanolithographische Verfahren
Prozessierung von Polymermaterialien mittels Tintenstrahldrucktechnologie: Realisierung von komplexen
Festphasenanordnung durch eine Kombination an Top-down und Bottom-up Strategien und Untersuchung
hinsichtlich ihrer Eigenschaften
38 — FORSCHUNG
Nanomaterialien auf Polymerbasis besitzen ein enormes
Potential hinsichtlich medizinischer Anwendung. So können
Polymerpartikel verwendet werden, um Wirkstoffe in be-
stimmte Zellen zu transportieren. Dadurch können bei-
spielsweise hochpotente, aber oft nur schlecht lösliche
oder instabile Wirkstoffe eingesetzt werden. Diese können
sogar in einer geringeren Menge eingesetzt werden, denn
in den Zielzellen wird die benötigte Konzentration er-
reicht. Dadurch können beispielsweise Nebenwirkungen
gemindert werden.
In einem Projekt zusammen mit der Arbeitsgruppe von
Prof. Dr. Michael Bauer am Universitätsklinikum Jena wur-
den Farbstoffe als „Navigationssystem“ genutzt – eine
höchst effiziente Weise, um Wirkstoffe gezielt in Hepatozy-
ten, Zellen der Leber, zu transportieren. Der Charme dieser
Strategie ist, dass die Farbstoffe gleichzeitig eine Detektion
ermöglichen, wodurch ein sogenannter theranostischer
Ansatz möglich wird (d. h. Therapie und Diagnostik). Poly-
merpartikel wurden nicht nur verwendet, um niedermole-
kulare Wirkstoffe wie Inhibitoren zu transportieren, son-
dern auch genetisches Material – eine komplexe Heraus-
forderung mit enormen Potential. Die sogenannten small-
interfering RNA-Moleküle, siRNA, wurden durch zwei Poly-
mere, eines zum Schutz und der Stabilisierung der siRNA,
eines zum Formen des Nanopartikels in die Hepatozyten
transportiert, um dort Gene gezielt stumm schalten zu kön-
nen, wie am Beispiel der Cholesterin-Produktion gezeigt [1].
Die Nanopartikel können über ein Baukastensystem
aufgebaut werden, wobei die Polymere auf die Eigen-
schaften der Wirkstoffe und des Zielgewebes abgestimmt
werden müssen. Dafür werden aktuell verschiedene Poly-
merklassen untersucht, die einerseits Partikel formen und
andererseits durch Ladungen an das genetische Material
binden können [2-3].
[1] Press A.T., et al. (2015): Cell type-specific delivery of short interfering
RNAs by dye-functionalised theranostic nanoparticles. Nat. Commun., 5,
5565. DOI:10.1038/ncomms6565.
[2] Rinkenauer A.C., et al. (2015): A cationic poly(2-oxazoline) with high in
vitro transfection efficiency identified by a library approach. Macromol.
Biosci., 15, 414. DOI: 10.1002/mabi.201400334.
[3] Yildirim T., et al. (2015), RAFT made methacrylate copolymers for rever-
sible pH-responsive nanoparticles. J. Polym. Sci. Part A: Polym. Chem., 53.
DOI:10.1002/pola.27734.
[4] Rinkenauer A.C., et al. (2015): Comparison of the uptake of methacrylate
-based nanoparticles in static and dynamic in vitro systems as well as in
vivo. J. Control. Release, 216, 158. DOI: 10.1016/j.jconrel.2015.08.008.
Nanomaterialien auf Polymerbasis
Abb. 1. Intravitalmikroskopische Untersuchung der in vivo
Partikelaufnahme in die Leber einer Maus; das Lebergewebe ist
in grün, die beladenen und funktionalisierten Nanopartikel sind in
rot dargestellt. Abbildung aus [1]