Synthese und funktionelle Untersuchung Kohlenstoffmonoxid-freisetzender Moleküle (CORMs) und Materialien (CORMAs)

• Antragsteller: Professor Dr. Matthias Westerhausen, seit 4/2018
• Fachliche Zuordnung: Biologische und Biomimetische Chemie ; Public Health, Gesundheitsbezogene Versorgungsforschung, Sozial- und Arbeitsmedizin
• Förderung: Förderung von 2012 bis 2019
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 198096916

Kohlenstoffmonoxid (CO) stellt ein biologisch bedeutendes Signalmolekül mit wichtigen medizinischen Anwendungen dar. Das Verabreichen von gasförmigem CO ist jedoch wegen seiner Toxizität sehr schwierig und deswegen werden CO-freisetzende Moleküle (CORMs) benötigt, um das Gas an einem vorbestimmten Ort gezielt abzugeben. Carbonylkomplexe von Eisen, Mangan und Rhenium in niedrigen Oxidationsstufen sind geeignet, bei Belichtung CO freizusetzen (photoCORMs). CORMs mit neuartigen Funktionalitäten sollen entwickelt werden, solche mit schaltbarer Löslichkeit oder lumineszierenden und Raman-aktiven Detektorsystemen. Außerdem erweitern wir unsere Untersuchungen auf Metallkomplexe, die CO nach Oxidation des Metallatoms abgeben (redoxCORMs) oder durch Ligandensubstitution freisetzen. Als Kontrollsysteme führen wir gezielt inaktive CORMs (iCORMs) ein, um Reaktivität und Toxizität mit aktiven CORMs vergleichen und die Wirkung von CO, Metallionen und Coliganden unterscheiden zu können. Diese Fragestellung erfordert mechanistische Untersuchungen, um Neben- und Endprodukte zu identifizieren. Zu Grunde liegende physikochemische Prozesse sollen ausgewertet werden, um CORMs mit vorteilhafteren Eigenschaften bezüglich gezielter Verabreichung und CO-Freisetzung für den Einsatz in biologischen Systemen innerhalb von FOR 1738 zu entwickeln. Eine enge Kooperation zwischen den Mitgliedern der Forschergruppe stellt sicher, dass die Eigenschaften der CORMs mit Hilfe von Rückkopplungsschleifen an die Bedürfnisse der Forschergruppe angepasst werden. In einem weiteren Ansatz werden unlösliche CORMs in Polymervliese eingebettet und bilden so CO-freisetzende Materialien (CORMAs). Einer kovalenten Immobilisierungsstrategie folgend werden polymerisierbare Yanuskopf- Liganden für die Synthese von CORMAs der zweiten Generation verwendet. Sie enthalten eine Koordinationstasche für Metalle sowie polymerisierbare Seitenketten. Homopolymerisation und Bindung von Metallcarbonylkomplexen führen zur Bildung neuartiger lichtgetriggerter CORMAs als unlösliche Pulver für eine hocheffiziente CO-Abgabe, bei der das Metall in der Polymermatrix verbleibt. In Umkehr der CO-Abgabe sollen außerdem Sensorsysteme für die selektive Detektion von CO auf der Basis von Fluoreszenz und Oberflächen-verstärkter Raman-Spektroskopie (surface enhanced Raman spectroscopy, SERS) entwickelt werden, um CO-Konzentrationen direkt im wässrigen Milieu zu bestimmen.

• DFG-Verfahren: Forschungsgruppen
• Teilprojekt zu: FOR 1738: Häm und Häm-Abbauprodukte: Alternative Funktionen und Signalmechanismen
• Ehemaliger Antragsteller: Privatdozent Dr. Alexander Schiller, bis 3/2018